Несимметрия реактивной мощности в системе электроснабжения ферросплавного производства
Дипломная работа - Физика
Другие дипломы по предмету Физика
?ежает напряжение (емкостный характер нагрузки), то реактивная мощность генерируется и имеет отрицательное значение. С точки зрения генерации и потребления между реактивной и активной мощностью существуют значительные различия. Если большая часть активной мощности потребляется приемниками и лишь незначительная теряется в элементах сети и электрооборудования, то потери реактивной мощности в элементах сети могут быть соизмеримы с реактивной мощностью, потребляемой приемниками электроэнергии. Активная мощность генерируется электростанциями, а реактивная - генераторами электростанций, синхронными компенсаторами, синхронными двигателями, батареями конденсаторов, тиристорными источниками реактивной мощности и линиями [23].
Большая часть промышленных приемников электрической энергии в процессе работы потребляет из сети реактивную мощность. Основными потребителями реактивной мощности являются: асинхронные двигатели, трансформаторы, вентильные преобразователи, воздушные электрические сети, реакторы и другие установки. В зависимости от характера электрооборудования предприятия его реактивная мощность может составлять до 130% активной. Передача значительного количества реактивной мощности по линиям и через трансформаторы системы электроснабжения не выгодна по следующим причинам.
При передаче значительной реактивной мощности возникают дополнительные потери активной мощности и энергии во всех элементах системы электроснабжения, обусловленные загрузкой их реактивной мощностью. Так, при передаче активной P и реактивной Q мощностей через элемент с сопротивлением R потери активной мощности составят:
,(2.1)
где - потери активной мощности, обусловленные активной мощностью; - потери активной мощности, обусловленные реактивной мощностью.
Дополнительные потери активной мощности , вызванные протеканием реактивной мощности Q, пропорциональны квадрату ее значения.
Возникают дополнительные потери напряжения. Так, при передаче мощностей P и Q через элемент сети с активным сопротивлением R и реактивным X потери напряжения составят:
,(2.2)
где - потери напряжения, обусловленные активной мощностью; - потери напряжения, обусловленные реактивной мощностью.
Дополнительные потери напряжения увеличивают отклонение напряжения на зажимах приемника от номинального значения при изменениях нагрузок и режимов электрической сети. Это требует увеличения мощности, а, следовательно, и стоимости средств регулирования напряжения.
Загрузка реактивной мощностью систем промышленного систем промышленного электроснабжения и трансформаторов уменьшает их пропускную способность и требует увеличения сечений проводов воздушных и кабельных линий, увеличения номинальной мощности или числа трансформаторов подстанций и т.п.
2.2 Компенсация реактивной мощности в ферросплавном производстве
В ферросплавном производстве металлургических предприятий используется большое количество мощных приемников и преобразователей электрической энергии, имеющих низкий коэффициент мощности. Такими приемниками, потребляющими значительную реактивную мощность, являются: руднотермические печи, трансформаторы, реакторы и т.д. Потоки реактивной мощности в электросетях вызывают увеличение тока в линии, увеличение потерь электроэнергии в сети, увеличение падения напряжения, при этом требуется увеличение мощности трансформаторов, коммутационной аппаратуры, а также увеличение сечения токопроводов. Все это связано с большими дополнительными затратами, поэтому важное значение имеют вопросы компенсации реактивной мощности [24… 26].
Повышение коэффициента мощности электроустановок зависит от снижения потребления реактивной мощности [27]. При снижении потребления реактивной мощности, величина коэффициента мощности увеличивается. Устройства, компенсирующие реактивную мощность, несколько усложняют и удорожают эксплуатацию электрических установок. Кроме того, в них создаются некоторые дополнительные потери активной мощности. Однако, потери активной мощности по всей системе электроснабжения до места установки компенсирующего устройства, как правило, значительно превышают потери в самих компенсирующих установках.
Мероприятия по снижению потребления реактивной мощности можно разделить на две группы [28]:
мероприятия, не требующие специальных компенсирующих устройств;
установка специальных компенсирующих устройств.
В первую из этих групп входят мероприятия организационно-технического характера: полная загрузка двигателей и трансформаторов, замена не догруженных двигателей двигателями меньшей мощности, ограничение холостой работы трансформаторов и двигателей, повышение качества ремонта двигателей и т.д. Ко второй группе относятся мероприятия, связанные с установкой в сетях специальных источников реактивной мощности. В качестве источников реактивной мощности используются статические конденсаторы и синхронные компенсаторы. Функции источников реактивной мощности выполняют также синхронные электродвигатели, используемые в электроприводе металлургических установок и агрегатов. Наибольшим быстродействием отличаются статические компенсирующие устройства, состоящие из плавно регулируемого (с помощью тиристоров) индуктивного элемента и батареи конденсаторов, выполняющей функцию фильтра высших гармоник. На рис. 2.1 представлены некоторые варианты статических компен