ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 06.12.2023
Просмотров: 62
Скачиваний: 4
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Практическая работа № 6
Тема : "Расчет мощности и выбор компенсирующей установки."
Цель работы : "Научиться производить расчет и выбирать компенсирующие
установки для повышения коэффициента мощности в цеховых эл.сетях."
Общие теоретические положения
Полная мощность,вырабатываемая синхронными генераторами,условно
делится на составляющие:активную и реактивную.Активная составляющая
полной мощности полезно используется,превращаясь в механическую,хи-
мическую,световую и т.д.энергию.Реактивная составляющая полной мощ-
ности не выполняет полезной работы,она служит лишь для создания маг-
нитных полей в индуктивных приемниках (например,электродвигатели,тран-
сформаторы и т.п.),циркулируя все время между источником и приемником.
Она может рассматриваться как характеристика скорости обмена энергии
между генератором и магнитным полем приемника электроэнергии.
Коэффициент мощности cosφ указывается на щитках генераторов,эл.дви-
гателей,трансформаторов.Он показывает,какую часть от полной мощности,
вырабатываемой генератором,составляет активная мощность.Влияние ко-
эффициента мощности на работу электроустановок очень велико.Так,напри-
мер,генератор с номинальной мощностью S =1250 кВ·А при номинальном
коэффициенте мощности cosφ = 0,8 может отдать потребителю активную
мощность,равную 1250·0,8 = 1 000 кВт.Мощность первичного двигателя при
непосредственном сочленении с генератором составит также 1000 кВт.Если
генератор работает с той же номинальной мощностью S =1250 кВ·А,но с
cosφ = 0,6,он отдает в сеть 1250·0,6 = 750 кВт активной составляющей пол-
ной мощности,т.е. недоиспользуется по активной мощности на 25%.Тоже и
в отношении первичного двигателя генератора (паровая или гидравлическая
турбина),который в этом случае также недоиспользуется на 25%.
Уменьшение cosφ при той же вырабатываемой генератором активной мощ-
ности (при неизменной активной нагрузке у потребителя) ведет к увеличе-
нию полной мощности генератора.В данном примере при снижении cosφ с
0,8 до 0,6 потребует генератор полной мощностью 1000 : 0,6 = 1700 кВА
вместо 1250 кВА,т.е увеличение полной мощности на 27 %.
У силовых трансформаторов при уменьшении cosφ
уменьшается пропуск-
ная способность по активной мощности вследствие увеличения реактивной
нагрузки.Для передачи потребителям 1000 кВт активной мощности при
cosφ = 0,8 требуется трансформатор мощностью 1250 кВА.При снижении
cosφ до 0,6 для передачи той же активной нагрузки потребуется трансфор-
матор мощностью 1700 кВА.
Увеличение полной мощности при снижении cosφ приводит к возрастанию
тока и,следовательно,потерям мощности,которые пропорциональны квадра-
ту тока.Увеличение тока требует повышения сечения линии электропере-
дачи,а следовательно,веса проводов и кабелей.
Увеличение тока при снижении cosφ ведет к увеличению потери напряже-
ния во всех звеньях энергосистемы,что вызывает понижение напряжения у
потребителей электрической энергии.
На промышленных предприятиях понижение напряжения нарушает нор-
мальную работу электроприемников.Снижается частота вращения эл.двига-
телей,что приводит к снижению производительности рабочих машин и ухуд-
шению качества продукции.Уменьшается производительность электрических
печей,ухудшается качество сварки,снижается световой поток ламп,уменьша-
ется пропускная способность заводских электрических сетей.
Рассмотренные случаи влияния низкого коэффициента мощности на работу
электроустановок показывает,что снижение cosφ отрицательно сказывается
на всех звеньях энергосистемы,в том числе и на работе промыщленных пре-
дприятий.Поэтому вопросы повышения коэффициента мощности имеют
большое народнохозяйственное значение.
Решение задач,связанных с наличием в системе электроснабжения ре-
активных нагрузок,идет по пути компенсации реактивной мощности.
Это обусловлено проведением двух взаимно дополняющих групп меро-
приятий: снижением потребления реактивной мощности электроприемника-
ми и установкой непосредственно у потребителей и в узлах сетей специаль-
ных источников реактивной мощности - компенсирующих устройств.
Для снижения потребления реактивной мощности при эксплуатации элект-
роустановок рекомендуются следующие мероприятия:
- упорядочение технологического процесса,ведущее к улучшению энергети-
ческого режима оборудования и к снижению расчетного максимума реак-
тивной нагрузки;
- сокращение холостой работы асинхронных электродвигателей,сварочных
трансформаторов и других эл.приемников путем внедрения ограничителей
холостого хода;
- замена или отключение трансформаторов,загруженных менее чем на 30%
их номинальной мощности,если это допускается по условиям режима работы
сети электроприемников;
- замена по возможности загруженных менее чем на 60% асинхронных эл.
двигателей эл.двигателями меньшей мощности при условии технико-эконо-
мического обоснования:
- замена асинхронных эл.двигателей синхронными,допустимая по условиям
работы электропривода,если асинхронные эл.двигатели подлежат демонта-
жу вследствие износа,изменения технологического процесса или возможнос-
ти использования в других установках,не нуждающихся в искусственной
компенсации реактивных нагрузок,а также в других случаях,если замена
обоснована технико-экономическими расчетами;
- понижение напряжения у малозагруженных асинхронных эл.двигателей
путем переключения статорной обмотки с треугольника на звезду,секциони-
рования статорных обмоток;понижения напряжения в сетях,питающих аси-
нхронные эл.двигатели,путем переключения ответвлений цехового трансфор-
матора;
- повышение качества ремонта электродвигателей (недопустимы обточка ро-
тора,уменьшение числа проводников в пазу,расточка пазов,выжигание об-
мотки).
Для преобразовательных установок,получающих все более широкое расп-
ространение на промышленных предприятиях,снижение реактивной мощно-
сти может быть достигнуто уменьшением угла открывания вентилей и преде-
лов его регулирования,несимметричным управлением вентилями,применени-
ем схем с искусственной коммутацией.
Мероприятия по снижению потребления реактивной мощности электро-
приемниками,проводимые на предприятиях,снижают суммарную реактив-
ную нагрузку обычно не более чем на 10%.Поэтому основная роль отводит-
ся компенсирующим устройствам.
Компенсирующими установками являются : косинусные конденсаторы,
синхронные электродвигатели,синхронные компенсаторы,компенсационные
преобразователи.Преимущественное применение на промышленных предп-
риятиях получили косинусные конденсаторы и синхронные электродви-
гатели.
Косинусные конденсаторы изготавливают следующих типов:КМ,КМ2,
КМА,КМ2А,КС,КС2,КСА,КС2А,где К означает косинусный,М и С - с про-
питкой минеральным маслом или синтетическим жидким диэлектриком,А-
исполнение для наружной установки (без буквы А - для внутренней),2 - ис-
полнение в корпусе второго габарита (без цифры 2 - в корпусе первого габа-
рита).После обозначения типа конденсатора цифрами указываются его номи-
нальное напряжение (кВ) и номинальная мощность (кВАр.).Так,например,
КМ-0,38-26 расшифровывается как конденсатор косинусный (для компенса-
ции реактивной мощности в сети переменного тока с частотой 50 Гц),с про-
питкой минеральным маслом,для внутренней установки,первого габарита на
напряжение 380 В,мощностью 26 кВАр.
Конденсаторы выпускаются четырех серий - I,II,III,IV.
Промышленность изготавливает комплектные конденсаторные установ-
ки на напряжение 380 В для внутренней установки и на напряжение 6 - 10 кВ
- для внутренней и наружной установки.Большинство типов этих установок
оборудовано устройствами для одно- и многоступенчатого автоматического
регулирования мощности.
Автоматическое устройство регулирования мощности конденсаторных бата-рей типа АРКОН позволяет включать и отключать секции конденсаторных
батарей в зависимости от следующих параметров:реактивной мощности,нап-
ряжения сети,напряжения сети и тока.
Для экономического стимулирования потребителей за проведение меропри-
ятий по компенсации реактивной мощности применяются скидки с тарифа на
электрическую энергию и надбавки к нему.
Выбор компенсирующего устройства
Средневзвешенный коэффициент мощности всего цеха cosφ´ср = Р´/S´
должен находиться в пределах 0,92-0,95.
Если при расчетах электрических нагрузок средневзвешенный коэффици-
ент мощности окажется меньше,то на ТП должны устанавливаться компенси-
рующие устройства,в виде емкостных конденсаторных батарей,реактивная
мощность которых равна Qку = α´·
Р´·( tgφ´ср - tgφ),где
α´- коэффициент,учитывающий повышение коэффициента мощности за счет
улучшения технологии производства (обычно α´=0,9);
φср и φ углы сдвига фаз до и после компенсации.
Определив Qку выбирают стандартные конденсаторные установки с ближа-
йшей к Qку номинальной мощности Qн,установка которых и позволяет довес-
ти коэффициент мощности цеха до заданного значения.
Реактивная мощность цеха с учетом номильной мощности конденсаторной
установки составит Q´´ = Q´ - Qн ;
Полная расчетная мощность предприятия с учетом конденсаторной устано-
вки составит S´´ = √ (P´)² + (Q´´)² (P´´= P´) ;
Действительный cosφ´´= Р´/ S´´ цеха после установки КУ.
Порядок выполнения работы
1,Выбрать стандартное значение компенсирующего устройства цеха.
Значение расчетной активной и реактивной мощности цеха взять из ПР№2.
2.Найти значение величины коэффициента мощности цеха после установки -
компенсирующего устройства;
3.Выбрать стандартный силовой трансформатор для эл.снабжения проекти-
руемого арматурного цеха ДСК;
4.Вычертить схему индивидуальной,групповой и централизованной компен-
сации реактивной мощности;
Вычисляем расчетные мощности арматурного цеха с учетом коэффициента
участия в максимуме нагрузки Км,принятого равным 0,8,
Р´ = Км · Рр = 0,8·37,1 = 29,68 кВт;
Q´ = Км · Qр = 0,8·34,4 =27,52 квар;
S´ = √ (Р´)² + (Q´)² = √29,68² +27,52² =40,4 кВА;
Определяем средневзвешенный соsφср всего арматурного цеха
соsφср = Р´/S´ = 29,68 /40,4 = 0,73при этом φ=43º, tqφср=0,93;
Определяем мощность компенсирующего устройства,необходимого для уве-
личения коэффициента мощности арматурного цеха до 0,9 (соsφ=0,9),
tqφ = 0,48 из выражения Qку = α · Р´·( tqφср - tqφ) =
= 0,9·29,68·(0,93 - 0,48) = 12,02 квар;
Выбираем стандартное компенсирующее устройство типа КМ-0,38-13
номинальной мощностью Qн = 13 квар;
Определяем расчетные мощности арм-го цеха,пересчитанные с учетом
мощности компенсирующих конденсаторов:
Р´´= Р´= 29,68 кВт;
Q´´= Q´ - Qн =27,52 - 13= 14,52 квар;
S´´ = √ (Р´´)² + (Q´´)² = √(29,68)² + (14,52)² =33,04 кВА;
Находим величину коэффициента мощности цеха после установки компе-
нсирующих конденсаторов
соsφ = Р´´/ S´´=29,68 / 33,04 =0,898;