Реактивная мощность и ее влияние на напряжение в электрической сети

РЕАКТИВНАЯ МОЩНОСТЬ И ЕЕ ВЛИЯНИЕ НА НАПРЯЖЕНИЕ В ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ Пак В.Е.1, Султанов Р.А.2, Якубова Е.Е.3, Тимохин Р.В.4, Лавренчук О.Э.5

1Пак Виктор Евгеньевич - студент;

2Султанов Рахман Алимирзаевич - студент;

3Якубова Екатерина Евгеньевна - студент;

4Тимохин Роман Владимирович - студент;

5Лавренчук Ольга Эдуардовна - студент, специальность электроэнергетических сетей и системы, Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Национальный исследовательский университет «МЭИ», г. Москва

Аннотация: в условиях эксплуатации электрических сетей, непрерывно требуется поддержание желаемого уровня напряжения в узлах электрической сети. Одним из мероприятий для обеспечения желаемого уровня напряжения является установка компенсирующих устройств.

Ключевые слова: реактивная мощность, напряжение, активная мощность, компенсирующие устройства.

Для реактивной мощности приняты такие понятия, как потребление, генерация, передача и потери. Считают, что если ток отстает по фазе от напряжения (индуктивный характер нагрузки), то реактивная мощность потребляется, а если ток опережает напряжение (емкостной характер нагрузки), реактивная мощность генерируется. С точки зрения генерации и потребления между реактивной и активной мощностью существует значительные отличия. Если большую часть активной мощности потребляют приемники и лишь незначительная теряется в элементах сети и электрооборудовании, то потери реактивной мощности в элементах сети могут быть соизмеримы с реактивной мощностью потребляемой приемниками электроэнергии [1].

Активная мощность генерируется электростанциями; источниками реактивной мощности являются как генераторы электростанции, так и синхронные двигатели, воздушные и кабельные линии, а также дополнительно устанавливаемые компенсирующие устройства - синхронные компенсаторы, батареи конденсаторов, статические источники реактивной мощности.

Расчёты установившихся режимов выбранной схемы сети заключаются в определении потокораспределения, потерь мощности и уровней напряжения для условий годового максимума (зимний максимум) и минимума (летний минимум) электрических нагрузок.

Полная мощность:

потери активной мощности: коэффициент мощности: потери напряжения

5 = 7 Р2 + <?2 = — ;

у С О Эф

АР=-^-Д;

иНОМ

со Бф = - = . ,Р _ ;

Аи = Р-^,

иНОМ

где Р, Р, 8 -соответственно активная, реактивная и полная мощности; Я и X -соответственно активное и реактивное сопротивления элементов электрической сети; иНОМ - номинальное напряжение сети.

Производство значительного количества реактивной мощности генераторами электростанций во многих случаях экономически нецелесообразно по причине того, что дополнительные потери активной мощности, вызванные протеканием реактивной мощности по сети, пропорциональны ее квадрату (2). Большие потери электроэнергии вынуждают насколько это технически возможно приближать источники реактивной мощности к местам ее потребления и уменьшать ее от мощных генераторов.

Также передача значительного количества реактивной мощности по сети, не может быть осуществлена в связи с недопустимым падением напряжения (4). Загрузка реактивной мощностью систем электроснабжения и трансформаторов уменьшает их пропускную способность и требует увеличение сечений проводов и кабельных линий, увеличение номинальных мощностей или числа трансформаторов подстанций.

Компенсация реактивной мощности — целенаправленное воздействие на баланс реактивной мощности в узле электроэнергетической системы с целью регулирования напряжения, а в распределительных сетях и с целью снижения потерь электроэнергии, осуществляется с использованием компенсирующих устройств.

Компенсация реактивной мощности необходима для снижения потерь активной мощности и электроэнергии в элементах электрических сетей, улучшения качества электроэнергии по отклонению напряжения за счет уменьшения потерь напряжения в элементах электрических сетей .

Компенсация реактивной мощности на ПС, позволяет:

1) уменьшить нагрузку на трансформатор, тем самым увеличить срок службы;

2) уменьшается нагрузка на провода, кабели, что позволяет при проектировании выбрать сечение меньшим диаметром;

3) улучшить качество электроэнергии у электроприёмников;

4) уменьшить нагрузку на коммутационную аппаратуру за счет снижения токов в цепях;

5) не допустить снижения качества электроэнергии пониженным коэффициентом мощности, что приведёт к штрафу.

При подключении к электрической сети активно-индуктивной нагрузки ток 1н отстаёт от напряжения и на угол сдвига ф. Косинус этого угла (cosф) называется коэффициентом мощности.

Электроприёмники с такой нагрузкой потребляют как активную Р, так и реактивную Q мощность. Реактивная мощность <2 = Р  tgф.

Основным потребителем реактивной мощности индуктивного характера на промышленных предприятиях являются асинхронные двигатели АД (60-65 % общего её потребления), трансформаторы, включая сварочные (20-25%), вентильные преобразователи, реакторы и прочие ЭП.

Мерами по снижению потребления реактивной мощности являются: естественная компенсация (естественный cosф) без применения специальных компенсирующих устройств (КУ); искусственная компенсация, называемая чаще просто компенсацией.

Естественная компенсация реактивной мощности не требует больших материальных затрат и должна проводится на предприятиях в первую очередь. К естественной компенсации относятся [1]:

1) понижение напряжения у двигателей, систематически работающих с малой загрузкой;

2) создание рациональной схемы электроснабжения за счёт уменьшения количества ступеней трансформации;

3) замена малозагруженных трансформаторов и двигателей трансформаторами и двигателями меньшей мощности и их полная загрузка;

4) применение синхронного двигателя (СД) вместо АД, когда это допустимо по условиям технологического процесса;

5) ограничение продолжительности холостого хода двигателя и сварочных трансформаторов, сокращение длительности и рассредоточение во время пуска крупных ЭП;

6) улучшение качества ремонта электродвигателей, уменьшение переходных сопротивлений контактных соединений;

7) отключение при малой нагрузке (например, в ночное время, в выходные и праздничные дни) части силовых трансформаторов.

Список литературы

1. Справочник по электроснабжению и электрооборудованию [Текст]: в 2-х т. / А.В. Алистратов [и др.] / Под общ. ред. А.А. Федорова. М.: Энергоатомиздат, 1986. -Т.1. - 568с.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ВЫБОРА СЕЧЕНИЙ ПРОВОДОВ ВОЗДУШНЫХ ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ 110 КВ. И ВЫШЕ Султанов Р.А.1, Пак В.Е.2, Якубова Е.Е.3, Тимохин Р.В.4, Лавренчук О.Э.5

1Султанов Рахман Алимирзаевич - студент;

2Пак Виктор Евгеньевич - студент;

3Якубова Екатерина Евгеньевна - студент;

4Тимохин Роман Владимирович - студент;

5Лавренчук Ольга Эдуардовна - студент, специальность электроэнергетических сетей и системы, Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Национальный исследовательский университет «МЭИ», г. Москва

Аннотация: в статье рассматриваются основные положения и факторы влияющие на выбор сечения проводов воздушной линии электропередачи. Определяется, что при выборе сечений проводов воздушной линии электропередачи решение определяется минимумом дисконтированных затрат. Минимум дисконтированных затрат определяется зависимостями конкурирующих эффектов - затратами на сооружение воздушной линии электропередачи и издержками на возмещение потерь мощности в проводах ВЛЭП.

Ключевые слова: воздушные линии электропередачи, оптимальное сечение проводов воздушной линии электропередачи, конкурирующие эффекты при выборе сечений проводов воздушной линии электропередачи.

УДК 621.31

Одним из основных элементов электроэнергетических систем (ЭЭС) и систем электроснабжения (СЭС) являются воздушные и кабельные линии электропередачи (ЛЭП), обеспечивающие транспорт электроэнергии от источников мощности до потребителей. Требования к ЛЭП все время возрастают, причем в первую очередь в отношении повышения надежности, увеличения пропускной способности и одновременно снижения потерь электроэнергии, уменьшения экологического влияния, сокращения полосы отчуждения. Сечение проводов - важнейший параметр линии электропередачи. С увеличением сечения проводов линии возрастают затраты на ее сооружение, ремонт и обслуживание. Но с другой стороны уменьшается стоимость потерь электроэнергии. Выбор экономически обоснованных сечений проводов воздушных линий электропередачи способствует повышению