CC BY
2УДК 621.317
Мамедов И.М.
магистрант,
Азербайджанский государственный университет нефти и промышленности (г. Баку, Азербайджан)
ХАРАКТЕРИСТИКА ПОТРЕБЛЕНИЯ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ И НЕКОТОРЫЕ ПРОБЛЕМЫ ЕЕ КОМПЕНСАЦИИ
Аннотация: значительная часть электроэнергии, потребляемой на производственных объектах, представляет собой реактивную энергию. На таких предприятиях требуется определенная разница между активной и реактивной энергией, поэтому для расчета потребляемой реактивной энергии используются отдельные приборы. В статье проанализированы преимущества потребления реактивной мощности в системах высоковольтного электроснабжения и компенсации преобразовательными устройствами.
Ключевые слова: реактивная мощность, источник питания, синхронные компенсаторы, статические конденсаторы.
Электродвигатели и некоторые бытовые приборы можно считать устройствами, потребляющими реактивную мощность. Трансформаторы, сталеплавильные дуговые печи, вентильные инверторы, а также асинхронные электродвигатели в промышленных сетях потребляют около 60-80% реактивной энергии. Для каждой сети должна обеспечиваться экономическая эффективность за счет компенсации реактивной мощности.
Меры и средства компенсации реактивной мощности. Меры, принимаемые для компенсации потребителям реактивной мощности эксплуатируемых или проектируемых электроприборов, можно разделить на следующие три группы:
1) меры, не требующие введения компенсаторных структур
2) меры, связанные с введением компенсаторных конструкций
3) исключительные меры.
Последние две меры должны быть обоснованы технико-экономическими расчетами и реализовываться в координации с энергосистемой.
Меры, не требующие введения компенсаторных структур,
1) улучшение энергетического режима оборудования, следовательно, регулирование технологического процесса для повышения коэффициента мощности, 2) перевод обмоток статора асинхронных двигателей напряжением до 1000 В с треугольника на звезду (при их нагрузке менее 40%), 3) при межоперационном периоде более 10 минут установку ограничителя хода на холостом ходу с целью исключения режима работы асинхронных двигателей на холостом ходу, 4) замену, перемещение и вскрытие трансформаторов, нагруженных в среднем менее 30% номинальной мощности, 5) замена недогруженных двигателей на менее мощные, 6) замена асинхронных двигателей на такие же мощные синхронные двигатели там, где это возможно по технико-экономическим соображениям, 7) применение синхронных двигателей для всех новых устройств электропередачи там, где это возможно по техническим и экономическим соображениям, 8) регулировка напряжения, подаваемого на электродвигатель в режиме тиристорного управления, 9) повышение качества ремонта за счет сохранения номинальных данных двигателей.
Мероприятия, связанные с введением компенсаторных структур:
1) установка статических конденсаторов,
2) использование синхронных двигателей в качестве компенсаторов.
Исключения из увеличения коэффициента мощности:
1) использование синхронных генераторов на предприятиях в качестве синхронных компенсаторов,
2) синхронизация асинхронных двигателей. Большая часть номинальной мощности для этого
Допускается при снижении нагрузки до 70% и наличии соответствующей технико-экономической основы.
По сравнению с асинхронными двигателями синхронные двигатели имеют следующие преимущества:
а) синхронные двигатели могут быть использованы в качестве компенсирующей конструкции при относительно небольших первоначальных дополнительных затратах. Потому что при работе с прямым коэффициентом мощности полная мощность Sном определяющая величину синхронного двигателя, увеличивается очень незначительно по сравнению с его компенсирующей способностью:
б) экономична при подготовке к небольшому числу циклов,
в) крутящий момент меньше зависит от колебаний напряжения, в синхронном двигателе крутящий момент пропорционален напряжению в первой степени, а в асинхронном — во второй степени,
г) поскольку частота вращения двигателя не зависит от нагрузки, рабочий орган более эффективен при синхронной электропередаче,
e)потери активной мощности невелики, поскольку коэффициент полезной работы синхронных двигателей выше коэффициента полезной работы асинхронных двигателей.
Синхронные компенсаторы. Компенсатор представляет собой синхронный двигатель, работающий в режиме холостого хода, то есть без механической нагрузки на валу. Это дает возможность изготавливать специальные компенсаторы с меньшим воздушным зазором и более легким валом, чем у обычных синхронных двигателей. Синхронный компенсатор генерирует прямую реактивную мощность при перерегулировании и обратную реактивную мощность при понижении. Свойства синхронных компенсаторов используются для регулирования реактивной мощности и повышения коэффициента мощности, а также для регулирования напряжения в электрических сетях.
Статические конденсаторы. Они состоят из определенного количества секций. Эти секции подключаются параллельно, последовательно или параллельно-последовательно в зависимости от расчетных значений рабочего напряжения и реактивной мощности.
Реактивная мощность электроустановок промышленных предприятий компенсируется с помощью статических конденсаторов, которые обычно подключаются параллельно электроприемникам. В отдельных случаях, когда резко меняется нагрузка сетей, например, дуговых печей, сварочных аппаратов и т.п. при питании может оказаться удобным последовательное соединение компенсаторов.
Размещение конденсаторов в сетях напряжением до 1000 В и выше должно отвечать условию максимального снижения потерь активной мощности от реактивных нагрузок. В этом случае возможны следующие компенсации:
а) индивидуальная компенсация: конденсаторы ставятся непосредственно рядом с приемниками тока. При этом вся сеть системы электроснабжения освобождается от реактивных токов. Однако недостатком такого типа смещения является неполное использование большой емкости конденсаторов, расположенных вблизи приемников тока.
б) групповая компенсация, конденсаторы размещают возле силовых шкафов и шин в цехах. При этом распределительная сеть до приемников тока не разряжается от реактивного тока, но срок службы конденсаторных батарей продлевается по сравнению со сроком службы индивидуальной компенсации,
в) централизованное вознаграждение, батареи подключаются к шинам 0,38 и 6-10 кВ подстанции.
Конденсаторы напряжением 6-10 кВ следует размещать на цеховых подстанциях с распределительными устройствами напряжения 6-10 кВ, в распределительных пунктах, а в исключительных случаях - в цеховых распределительных пунктах или групповых понижающих подстанциях. В бесшинных цеховых подстанциях не рекомендуется размещать конденсаторные батареи напряжением 6-10 кВ.
Статический конденсатор cos□ - призван повысить коэффициент мощности, компенсирует реактивную энергию в цепи. Конденсаторные агрегаты мощностью менее 500 квар следует проверять один раз в месяц, а конденсаторные агрегаты мощностью более 500 квар следует проверять один раз в 10 дней. При проверке змеевиков конденсатора необходимо проверить следующее:
а) что чехлы в порядке, двери целы и закрыты, в помещении нет посторонних предметов, б) отсутствие пыли, грязи и трещин в изоляторах, в) не вытекают ли из банок конденсатора абсорбирующие жидкости (масло, софтоловое масло и т.п.), вздуты или нет банки конденсатора (если на корпусе конденсатора не образуются пятна жидкости, его следует вывести из эксплуатации, но должны работать под присмотром), г) если установлены предохранители открытого типа, их целостность, д) величина тока в конденсаторных батареях и его равномерное распределение по отдельным фазам, е) температура окружающей среды (комнатная и т.п.).
Конденсаторные агрегаты проверяются в следующих случаях:
а) при разряде конденсаторов (ощущается по звуку),
б) температура окружающей среды близка к допустимой норме или превышает ее когда,
- Эксплуатация конденсаторов запрещена в следующих случаях:
а) напряжение на шине, куда подключаются конденсаторы, есть номинал конденсатора когда оно на 10% больше напряжения,
б) самая высокая и наиболее приемлемая температура окружающей среды для конденсатора при превышении нижней нормы на стенке конденсатора появляется вздутие,
в) когда фазы в конденсаторе заряжаются неравномерно (от среднего значения тока на 10% больше)
г) при увеличении токов аккумуляторной батареи более чем на 30 % номинального значения,
д) при вытекании масла из конденсаторов, е) при повреждении керамических изоляторов
Текущие периодические работы по техническому обслуживанию конденсаторных установок проводятся не реже одного раза в год .
Перед началом ремонтных работ на конденсаторных установках необходимо снять статический заряд конденсаторов путем размыкания цепи. Для этой цели следует использовать металлический провод длиной 250 мм и площадью поперечного сечения не менее 25 мм2, прикрепленный к изолирующему стержню. Изолирующие стержни должны иметь размеры стержней, применяемых в устройствах, работающих при напряжении, подаваемом на конденсаторы ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
В статье рассмотрены преимущества потребления реактивной мощности и ее компенсации преобразовательными устройствами в системах электроснабжения. Для каждой сети должна обеспечиваться экономическая эффективность за счет компенсации реактивной мощности.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. P.Najiba, A.Salmina «Some research questions of reactive energy compensation» // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. 2023. 2(107). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/14966 pp 68-71;
2. Н.М.Пириева, С.В.Рзаева, С.Н.Талибов Анализ устройств защиты от перенапряжений электрических сетей «Интернаука»: научный журнал - № 43(266). Часть 3. Москва, Изд. «Интернаука», 2022. с. 14-17;
3. N.M.Piriyeva, S.V.Rzayeva, E.M.Mustafazadeh Evaluation of the application of various methods and equipment for protection from emergency voltage in 6-10 kV electric networks of oil production facilities. Интернаука: электрон. научн. журн. 2022. № 39(262). c.40-44;
4. Пириева Н.М., Гусейнов З.Х. Анализ неисправностей в силовых трансформаторах Научно-издательский центр Вестник науки, № 7 Том 4 (64) 2023 г. стр С 297-304;
5. Мамедова Г.В., Пириева Н.М., Ширинова М.Ч. Диагностика силовых трансформаторов // Интернаука: электрон. научн. журн. 2023. № 6(276);
6. Piriyeva N.M., Rzayeva S.V., Ganiyeva N.A. Modern methods of diag-nostics of electric power equipment. The 19th International Conference on "Technical and Physical Problems of Engineering" 31 October 2023 International Organization of IOTPE. Ruminiya s. 105-110;
7. Пириева Н.М., Гусейнов З.Ф. Характеристики синхронных двигателей. Международный научный журнал «Вестник науки» № 3 (60) Том 4. С.241;
8. Н.М.Пириева, Минимизация потерь активной мощности в обмотках электрических аппаратов «Инновационные научные исследования», Научно-издательский центр Вестник науки, №3-2(17) mart 2022, стр. 11-21;
9. Н.М.Пириева. Асинхронный электродвигатель с эффективной системой охлаждения. Журнал Проблем Энергетика №4, Баку, 2020 с 34-40;
10. G.V.Mamedova, G.S.Kerimzade, N.M.Piriyeva. "Electromagnetic calculation of tension devices for winding wires of small cross sections" IJ TPE Journal, ISSUE 53.Volume 14. Number 4. December, 2022, pp.80-85;
11. N.M.Piriyeva, G.S. Kerimzade, G.V.Mamedova. "Issues of design of electrical devices with levitation elements". International Journal on "Technical and Physical Problems of Engineering" IJTPE Journal Issue 56, Vol.15 No 3. Pp.120;
12. N.M.Piriyeva, G.S. Karimzade "Mathematical model for calculation of electrical devices based on induction levitators ". International Journal on "Technical and Physical Problems of Engineering" IJTPE, Issue 55, Vol. 15. No 2. pp. 274-280
Mammadov I.M.
Azerbaijan State University of Petroleum and Industry (Baku, Azerbaijan)
CHARACTERISTICS OF REACTIVE POWER CONSUMPTION AND SOME PROBLEMS OF ITS COMPENSATION
Abstract: significant part of the electricity consumed at production facilities is reactive energy. In such enterprises, a certain difference between active and reactive energy is required, therefore, separate devices are used to calculate the reactive energy consumed. The article analyzes the advantages of reactive power consumption in high-voltage power supply systems and compensation by converter devices.
Keywords: reactive power, power supply, synchronous compensators, static capacitors.
