Файл: Высшего образования московский технологический институт.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 08.11.2023
Просмотров: 631
Скачиваний: 28
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
).
Балансу реактивной мощности в системе соответствует равенство
,
где – суммарная реактивная мощность, вырабатываемая генераторами электростанции при коэффициенте мощности не ниже номинального; – мощность, генерируемая линиями (зарядная); – реактивная мощность компенсирующих устройств; – величина обменной реактивной мощности, определяется заданным договорным коэффициентом мощности соседней энергосистемы .
Баланс по реактивной мощности проверяется для режима максимальных нагрузок (
). Потребление реактивной мощности в системе складывается из нагрузок потребителей , собственных нужд электрических станций , потерь мощности в линиях , и трансформаторах :
.
Регулирование частоты первичными регуляторами частоты вращения турбин
Этот способ является простейшим. Частоту регулируют все генераторы электростанций энергосистемы, оснащенные РЧВ со статическими характеристиками.
Зная, что коэффициент статизма РЧВ составляет примерно 6 % (0,06), и принимая допустимое отклонение частоты от номинальной по ГОСТ Af=0,2 Гц (0,004), можно приблизительно определить пределы изменения нагрузки, при которых РЧВ обеспечивают автоматическое поддержание частоты с отклонениями, не превышающими допустимых пределов. Из выражения (7..3) следует
Наиболее доступным способом регулирования частоты с участием оперативного персонала является периодическое восстановление частоты путем смещения им характеристик первичных регуляторов на одной из электростанций (обычно гидростанции), специально выделенной для регулирования частоты в энергосистеме. При необходимости, исходя из экономических и других соображений, регулирование частоты может передаваться другим электростанциям. •
Основным недостатком такого полуавтоматического регулирования частоты является необходимость постоянного контроля со стороны диспетчера энергосистемы за колебаниями частоты, суммарной нагрузкой энергосистемы и величиной резерва мощности (регулировочного диапазона) на регулирующей электростанции.
Регулирование частоты с помощью вторичных автоматических регуляторов частоты
Вторичные автоматические регуляторы частоты (АРЧ) измеряют с достаточной точностью отклонения частоты от номинального значения и вырабатывают управляющие команды. . .
На рис. 7.4 представлены схемы наиболее простых измерительных органов АРЧ, реагирующих на мгновенные отклонения частоты. Схемы представляют собой контуры из параллельно включенных активного сопротивления и индуктивности (рис. 7.4, а) или емкости (рис. 7.4,6).
Контур настроен так, что при номинальной частоте сети токи /t и h равны по значению. При понижении или повышении частоты сети вследствие изменения **. или хс равенство токов нарушается. В результате в зависимости от значения и знака отклонения частоты сети изменяется фаза тока на выходе контура, что и используется как признак отклонения частоты от номинального значения.
Автоматический регулятор частоты 'имеет астатическую характеристику и воздействует на агрегаты электростанции, выделяемой для регулирования частоты в энергосистеме. Недостатком воздействия только на одну регулирующую электростанцию является необходимость обеспечения регулировочного диапазона на этой одной электростанции, что практически возможно при наличии в энергосистеме достаточно мощной гидростанции. При недостаточном регулировочном диапазоне . на одной электростанции АРЧ может воздействовать одновременно на две и более электростанций, используя для этой цели специальные каналы телерегулирования.
Автоматическое регулирование частоты должно осуществляться так, чтобы при этом обеспечивалась также наиболее экономичная работа электростанций и энергосистемы в целом. Одним из основных условий получения максимальной экономичности является наивыгоднейшее распределение нагрузки между агрегатами электростанции или между электростанциями энергосистемы, обеспечивающее наименьшие расход условного топлива и потери мощности в электрической сети.
Способы снижения колебаний напряжения в электрических сетях
Существуют два метода снижения δU: рациональное построение схемы СЭС и применение специальных технических средств.
При проектировании СЭС в целях снижения δU необходимо проводить следующие мероприятия:
1. Разделение питания "спокойной" и резкопеременной ("ударной") нагрузок путем подключения их к разным обмоткам трансформаторов с расщепленными обмотками или на разные плечи сдвоенных реакторов (рисунок 2).
Рисунок 2 – Схема питания "спокойной" и "ударной" нагрузок при схеме со сдвоенным реактором
Потери напряжения в плече реактора со "спокойной нагрузкой можно определить по формуле
ΔU1 = I1Xр - KсI2Xр,
где Кс - коэффициент связи.
При значительных бросках тока I2(I2 >> I1) и Кс = (0,5 - 0,7) ΔU1 будет иметь отрицательные значения и частично компенсирует увеличен потерь ΔUт.
2. Тщательный выбор схемы пуска крупных электродвигателей. Для АД мощностью более 2000 кВт применяют схемы АД - блок трансформатор или частотный пуск с применением тиристорных преобразователей частоты.
3. Использование ограничителей числа одновременно включаемых ЭТУ. Однако при этом необходимо учитывать, что снижается производительность технологических установок, а это не всегда допустимо.
4. Увеличение мощности короткого замыкания (Sкз) в точке подключения крупных ЭП, так как
. Оптимальный уровень токов КЗ необходимо определять на основании ТЭР, так как значительное увеличение Sкз может привести к утяжелению (удорожанию) элементов электрической сети среднего напряжения. Повышение Sкз лимитируется разрывной мощностью выключателей (500 МВ·А для напряжения 10 кВ).
Несимметричные токи нагрузки, протекающие по элементам системы электроснабжения, вызывают в них несимметричные падения напряжения. Вследствие этого на выводах ЭП появляется несимметричная система напряжений. Отклонения напряжения у ЭП перегруженной фазы могут превысить допустимые значения. Кроме ухудшения режима напряжения у ЭП, при несимметричном режиме существенно ухудшаются условия работы как самих ЭП, так и всех элементов сети, что ведет к снижению надежности работы электрооборудования и системы электроснабжения в целом.
Несинусоидальностью напряжения называется отклонение зависимости напряжения uf(t) от синусоидального закона изменения во времени (рис.). ЭДС первичных источников питания (синхронных генераторов) удовлетворяет требованиям ГОСТ. Поэтому основной причиной несинусоидальности являются приемники с нелинейными вольтамперными характеристиками (вентильные преобразователи, электродуговые печи, сварочные установки, газоразрядные лампы и др.). Потребляемые ими токи нагрузки наряду с основной содержат и высшие гармоники. Протекая по общим сетям питания, они вызывают падения напряжения, которые, накладываясь на основную гармонику, приводят к искажению формы кривой напряжения на выводах электроприемников.
Несинусоидальность напряжения неблагоприятно сказывается на работе различного силового электрооборудования, систем релейной защиты, автоматики, телемеханики и связи, вызывает дополнительные потери энергии.
Существуют два метода снижения несинусоидальности напряжения в электрической сети: рациональное построение СЭС и применение специальных технических средств. При проектировании СЭС к основным мероприятиям, снижающим уровень высших гармоник в напряжении электрической сети, относятся следующие:
- локализация высших гармоник, разделение питания нормальной и анормальной нагрузки такими же способами, как и для снижения колебаний напряжения - от разных плеч трансформаторов и реакторов с расщепленными обмотками;
- увеличение Sкз;
- увеличение числа фаз выпрямления преобразовательных установок.
К специальным техническим средствам снижения уровня высших гармоник в электрических сетях относятся силовые фильтры, настроенные на определенные гармоники, комплексные фильтросимметрирующие устройства. Конденсаторные батареи в фильтрах высших гармоник используются одновременно для КРМ на основной частоте. Необходимо отметить, что снижение уровня высших гармоник в электрических сетях в настоящее время стало одним из сложнейших и дорогостоящих мероприятий по улучшению качества электроэнергии. На рисунке 4.9 приведена схема подключения ДСП и устройства по улучшению ПКЭ - по снижению колебаний напряжения и уровня высших гармоник, а также БСК для КРМ. Более подробно описание способов и схем по поддержанию ПКЭ в узлах СЭС с ДСП приведено в [23].
В электроэнергетике случайные события имеют место, так же как и во всех других отраслях деятельности человека. Электроэнергетические системы объединяют большое число различных технических устройств, как генерирующих, так и передающих энергию; особенно велико число устройств, преобразующих энергию. Естественно, что условия работы большой совокупности даже однородных технических устройств резко отличаются друг от друга и носят случайный характер. Так, например, тот или иной электроприёмник (электродвигатель, электронагревательный прибор, источник света) случайно может быть или включенным, или отключенным от электрической сети, работать с той или иной степенью использования. В результате наложения друг на друга таких случайных событий получается та или иная величина спроса электрической мощности.
Аварийные повреждения отдельных элементов энергетической системы (котлов, турбин, генераторов, трансформаторов, линий электропередачи) или снижения располагаемой мощности также являются случайными событиями, возникающими в результате наложения большого числа неблагоприятных условий. Аварийные повреждения оборудования могут вызвать при отсутствии достаточного резерва мощности генерирующих источников необходимость отключения части потребителей.
Только зная вероятностные характеристики таких случайных событий можно правильно определить расчетные электрические нагрузки, потребление электроэнергии, величину необходимого резерва мощности и т.д.
Перенапряжение – это ненормальный режим работы в электрических сетях, который заключается в чрезмерном увеличении значения напряжения выше допустимых значений для участка электрической сети, который является опасным для элементов оборудования данного участка электрической сети.
Перенапряжения могут быть двух видов – природными (внешними) и коммутационными (внутренними). Природные перенапряжения – это явление атмосферного электричества. Коммутационные перенапряжения возникают непосредственно в электрических сетях, причинами их проявления могут быть большие перепады нагрузки на линиях электропередач, феррорезонансные явления, послеаварийные режимы работы электрических сетей.
Балансу реактивной мощности в системе соответствует равенство
,где – суммарная реактивная мощность, вырабатываемая генераторами электростанции при коэффициенте мощности не ниже номинального; – мощность, генерируемая линиями (зарядная); – реактивная мощность компенсирующих устройств; – величина обменной реактивной мощности, определяется заданным договорным коэффициентом мощности соседней энергосистемы .
Баланс по реактивной мощности проверяется для режима максимальных нагрузок (
). Потребление реактивной мощности в системе складывается из нагрузок потребителей , собственных нужд электрических станций , потерь мощности в линиях , и трансформаторах : .-
Способы управления частотой в системах электроснабжения
Регулирование частоты первичными регуляторами частоты вращения турбин
Этот способ является простейшим. Частоту регулируют все генераторы электростанций энергосистемы, оснащенные РЧВ со статическими характеристиками.
Зная, что коэффициент статизма РЧВ составляет примерно 6 % (0,06), и принимая допустимое отклонение частоты от номинальной по ГОСТ Af=0,2 Гц (0,004), можно приблизительно определить пределы изменения нагрузки, при которых РЧВ обеспечивают автоматическое поддержание частоты с отклонениями, не превышающими допустимых пределов. Из выражения (7..3) следует
Наиболее доступным способом регулирования частоты с участием оперативного персонала является периодическое восстановление частоты путем смещения им характеристик первичных регуляторов на одной из электростанций (обычно гидростанции), специально выделенной для регулирования частоты в энергосистеме. При необходимости, исходя из экономических и других соображений, регулирование частоты может передаваться другим электростанциям. •
Основным недостатком такого полуавтоматического регулирования частоты является необходимость постоянного контроля со стороны диспетчера энергосистемы за колебаниями частоты, суммарной нагрузкой энергосистемы и величиной резерва мощности (регулировочного диапазона) на регулирующей электростанции.
Регулирование частоты с помощью вторичных автоматических регуляторов частоты
Вторичные автоматические регуляторы частоты (АРЧ) измеряют с достаточной точностью отклонения частоты от номинального значения и вырабатывают управляющие команды. . .
На рис. 7.4 представлены схемы наиболее простых измерительных органов АРЧ, реагирующих на мгновенные отклонения частоты. Схемы представляют собой контуры из параллельно включенных активного сопротивления и индуктивности (рис. 7.4, а) или емкости (рис. 7.4,6).
Контур настроен так, что при номинальной частоте сети токи /t и h равны по значению. При понижении или повышении частоты сети вследствие изменения **. или хс равенство токов нарушается. В результате в зависимости от значения и знака отклонения частоты сети изменяется фаза тока на выходе контура, что и используется как признак отклонения частоты от номинального значения.
Автоматический регулятор частоты 'имеет астатическую характеристику и воздействует на агрегаты электростанции, выделяемой для регулирования частоты в энергосистеме. Недостатком воздействия только на одну регулирующую электростанцию является необходимость обеспечения регулировочного диапазона на этой одной электростанции, что практически возможно при наличии в энергосистеме достаточно мощной гидростанции. При недостаточном регулировочном диапазоне . на одной электростанции АРЧ может воздействовать одновременно на две и более электростанций, используя для этой цели специальные каналы телерегулирования.
Автоматическое регулирование частоты должно осуществляться так, чтобы при этом обеспечивалась также наиболее экономичная работа электростанций и энергосистемы в целом. Одним из основных условий получения максимальной экономичности является наивыгоднейшее распределение нагрузки между агрегатами электростанции или между электростанциями энергосистемы, обеспечивающее наименьшие расход условного топлива и потери мощности в электрической сети.
- 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Способы снижения колебаний напряжения в электрических сетях
Существуют два метода снижения δU: рациональное построение схемы СЭС и применение специальных технических средств.
При проектировании СЭС в целях снижения δU необходимо проводить следующие мероприятия:
1. Разделение питания "спокойной" и резкопеременной ("ударной") нагрузок путем подключения их к разным обмоткам трансформаторов с расщепленными обмотками или на разные плечи сдвоенных реакторов (рисунок 2).
Рисунок 2 – Схема питания "спокойной" и "ударной" нагрузок при схеме со сдвоенным реактором
Потери напряжения в плече реактора со "спокойной нагрузкой можно определить по формуле
ΔU1 = I1Xр - KсI2Xр,
где Кс - коэффициент связи.
При значительных бросках тока I2(I2 >> I1) и Кс = (0,5 - 0,7) ΔU1 будет иметь отрицательные значения и частично компенсирует увеличен потерь ΔUт.
2. Тщательный выбор схемы пуска крупных электродвигателей. Для АД мощностью более 2000 кВт применяют схемы АД - блок трансформатор или частотный пуск с применением тиристорных преобразователей частоты.
3. Использование ограничителей числа одновременно включаемых ЭТУ. Однако при этом необходимо учитывать, что снижается производительность технологических установок, а это не всегда допустимо.
4. Увеличение мощности короткого замыкания (Sкз) в точке подключения крупных ЭП, так как
. Оптимальный уровень токов КЗ необходимо определять на основании ТЭР, так как значительное увеличение Sкз может привести к утяжелению (удорожанию) элементов электрической сети среднего напряжения. Повышение Sкз лимитируется разрывной мощностью выключателей (500 МВ·А для напряжения 10 кВ).-
Виды несимметрии токов и напряжений. Показатели, их влияние на работу ЭП
Несимметричные токи нагрузки, протекающие по элементам системы электроснабжения, вызывают в них несимметричные падения напряжения. Вследствие этого на выводах ЭП появляется несимметричная система напряжений. Отклонения напряжения у ЭП перегруженной фазы могут превысить допустимые значения. Кроме ухудшения режима напряжения у ЭП, при несимметричном режиме существенно ухудшаются условия работы как самих ЭП, так и всех элементов сети, что ведет к снижению надежности работы электрооборудования и системы электроснабжения в целом.
-
Несинусоидальность трёхфазной системы напряжений
Несинусоидальностью напряжения называется отклонение зависимости напряжения uf(t) от синусоидального закона изменения во времени (рис.). ЭДС первичных источников питания (синхронных генераторов) удовлетворяет требованиям ГОСТ. Поэтому основной причиной несинусоидальности являются приемники с нелинейными вольтамперными характеристиками (вентильные преобразователи, электродуговые печи, сварочные установки, газоразрядные лампы и др.). Потребляемые ими токи нагрузки наряду с основной содержат и высшие гармоники. Протекая по общим сетям питания, они вызывают падения напряжения, которые, накладываясь на основную гармонику, приводят к искажению формы кривой напряжения на выводах электроприемников.
Несинусоидальность напряжения неблагоприятно сказывается на работе различного силового электрооборудования, систем релейной защиты, автоматики, телемеханики и связи, вызывает дополнительные потери энергии.
-
Способы управления несинусоидальными режимами в системах электроснабжения
Существуют два метода снижения несинусоидальности напряжения в электрической сети: рациональное построение СЭС и применение специальных технических средств. При проектировании СЭС к основным мероприятиям, снижающим уровень высших гармоник в напряжении электрической сети, относятся следующие:
- локализация высших гармоник, разделение питания нормальной и анормальной нагрузки такими же способами, как и для снижения колебаний напряжения - от разных плеч трансформаторов и реакторов с расщепленными обмотками;
- увеличение Sкз;
- увеличение числа фаз выпрямления преобразовательных установок.
К специальным техническим средствам снижения уровня высших гармоник в электрических сетях относятся силовые фильтры, настроенные на определенные гармоники, комплексные фильтросимметрирующие устройства. Конденсаторные батареи в фильтрах высших гармоник используются одновременно для КРМ на основной частоте. Необходимо отметить, что снижение уровня высших гармоник в электрических сетях в настоящее время стало одним из сложнейших и дорогостоящих мероприятий по улучшению качества электроэнергии. На рисунке 4.9 приведена схема подключения ДСП и устройства по улучшению ПКЭ - по снижению колебаний напряжения и уровня высших гармоник, а также БСК для КРМ. Более подробно описание способов и схем по поддержанию ПКЭ в узлах СЭС с ДСП приведено в [23].
-
Случайные события в электрических сетях
В электроэнергетике случайные события имеют место, так же как и во всех других отраслях деятельности человека. Электроэнергетические системы объединяют большое число различных технических устройств, как генерирующих, так и передающих энергию; особенно велико число устройств, преобразующих энергию. Естественно, что условия работы большой совокупности даже однородных технических устройств резко отличаются друг от друга и носят случайный характер. Так, например, тот или иной электроприёмник (электродвигатель, электронагревательный прибор, источник света) случайно может быть или включенным, или отключенным от электрической сети, работать с той или иной степенью использования. В результате наложения друг на друга таких случайных событий получается та или иная величина спроса электрической мощности.
Аварийные повреждения отдельных элементов энергетической системы (котлов, турбин, генераторов, трансформаторов, линий электропередачи) или снижения располагаемой мощности также являются случайными событиями, возникающими в результате наложения большого числа неблагоприятных условий. Аварийные повреждения оборудования могут вызвать при отсутствии достаточного резерва мощности генерирующих источников необходимость отключения части потребителей.
Только зная вероятностные характеристики таких случайных событий можно правильно определить расчетные электрические нагрузки, потребление электроэнергии, величину необходимого резерва мощности и т.д.
-
Способы и технические средства снижения перенапряжений в системах электроснабжения
Перенапряжение – это ненормальный режим работы в электрических сетях, который заключается в чрезмерном увеличении значения напряжения выше допустимых значений для участка электрической сети, который является опасным для элементов оборудования данного участка электрической сети.
Перенапряжения могут быть двух видов – природными (внешними) и коммутационными (внутренними). Природные перенапряжения – это явление атмосферного электричества. Коммутационные перенапряжения возникают непосредственно в электрических сетях, причинами их проявления могут быть большие перепады нагрузки на линиях электропередач, феррорезонансные явления, послеаварийные режимы работы электрических сетей.