CC BY
4
ОСОБЕННОСТИ РЕГУЛИРОВАНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ С ПРИМЕНЕНИЕМ БАТАРЕЙ СТАТИЧЕСКИХ КОНДЕНСАТОРОВ
А.А. Шелякин1, магистрант
Р.Н. Хамитов2, профессор
1Тюменский индустриальный университет
2Омский государственный технический университет
1(Россия, г. Тюмень)
2(Россия, г. Омск)
DOI:10.24412/2500-1000-2024-4-5-172-174
Аннотация. В статье отражены основные особенности регулирования напряжения и компенсации реактивной мощности на предприятии при помощи батарей статических конденсаторов. Разобраны эксплуатационные особенности батарей статических конденсаторов. Рассмотрены основные схемы подключения компенсирующих устройств для различных групп производственного оборудования. Проведен сравнительный анализ применения батарей статических компенсаторов с другими распространенными способами компенсации реактивной мощности. Выявлены положительные и отрицательные стороны применения батарей статических компенсаторов на предприятиях. Сделаны выводы и рациональности применения батарей статических компенсаторов на предприятиях.
Ключевые слова: регулирование напряжения, батарея статических конденсаторов, компенсация реактивной мощности, индивидуальная компенсация, групповая компенсация, централизованная компенсация.
Одной из главных проблем на предприятиях является поддержание необходимого качества электроэнергии. Дело в том, что при передаче электроэнергии на большие расстояния возникают потери, в следствии чего возникает нагрузка на все элементы электросети. Сопутствующем проблемным фактором являются потери и активной мощности. На данный момент времени, расчёты и практика показывают, нецелесообразность компенсации потерь на этапе производства электроэнергии путем генерации большего объема реактивной мощности генераторами электростанций. В первую очередь это связано с экономическими затратами. Гораздо выгоднее размещать компенсирующие устройства в непосредственной близости от потребителей реактивной мощности [1].
Любое крупное производство вынуждено следить как за качеством электроэнергии, так и за ее потреблением, так как от этого зависит качество выполнения производственного процесса. Если обеспечение качества поставляемой электроэнергии на предприятия является зоной ответственности компаний занимающихся непосред-
ственно генераций и передачей электроэнергии, то рациональное потребление полученной электроэнергии — это зона ответственности непосредственно потребителя.
Логично, что потребители стараются как можно сильнее сократить свои затраты. Одним из возможных способов сокращения затрат является применение компенсирующих устройств на предприятиях. Как показала многолетняя практика, затраты на установку компенсирующих устройств со временем окупаются, так как на предприятиях подавляющее большинство потребителей электроэнергии - это потребители реактивной мощности. К ним относятся, например, асинхронные двигатели, индукционные печи, сварочное оборудование. Другими словами, электрические машины, принцип работы которых связан с образованием магнитных полей [2].
Выделяют 3 основные способа подключения компенсирующих устройств:
- Индивидуальная или постоянная компенсация;
- Групповая компенсация;
- Централизованная компенсация.
Рассмотрим более подробно каждый способ подключения:
1. Индивидуальная компенсация. Ее еще называют постоянной компенсацией. Главным критерием применения такой схемы подключения является постоянная нагрузка. Компенсирующее устройство подключается в непосредственной близости от потребителя реактивной мощности, к конкретному оборудованию. Такие потребители обычно работают в продолжительном режиме, например, трансформаторы или сварочное оборудование. Также такой способ размещения компенсирующих устройств позволяет разгрузить подводящие линии.
2. Групповая компенсация. Принцип работы схемы аналогичен схеме при индивидуальной компенсации. Компенсирующее устройство подключается к узлам нагрузки с близко расположенными потребителями реактивной мощности. При этом, в случае блока конденсаторных батарей, в качестве компенсирующего устройства, регулирование также, как и при индивидуальной компенсации не предусмотрено, ввиду того что нагрузка также постоянная и достаточно длительная.
3. Централизованная компенсация. При данной схеме регулирования компенсирующее устройство размещается в центре нагрузки. Такая схема подключения применяется при наличии большого количества потребителей, в ходе работы которых возникают переменные нагрузки с большим разбросом суточного коэффициента. Такие компенсирующие устройства уже должны иметь возможность регулирования. В случае использования блока конденсаторных батарей применяется контроллер, а также система отслеживания изменения нагрузки. Так, в зависимости от потребности регулирования путем переключения банок конденсоров производится компенсация реактивной мощности. Стоит отметить, что при выборе схемы с централизованной компенсацией групповая и индивидуальная компенсация не применяются, так как в некоторых установившихся режимах может возникнуть пе-
рекомпенсация, что также пагубно влияет на работу оборудования. Также это экономически нецелесообразно, так как кратно возрастают затраты на оборудование.
Рассмотрим более подробно способ компенсации реактивной мощности при помощи силовых конденсаторов. Батарея статических конденсаторов представляет собой сборку из нескольких силовых конденсаторов, которые соединены между собой параллельно-последовательно. Способ соединения зависит от режима работы нейтрали [3].
Широкое применение батареи статических конденсаторов получили благодаря своим преимуществам по сравнению с другими способами компенсации напряжения. Конечно же самое главное - это малые потери активной мощности. Потери активной мощности составляют 0,00250,005 кВТ/квар, что безусловно сказывается на качестве электроэнергии [4]. По сравнению с синхронными компенсаторами, которые представляют собой синхронные двигатели облегченной конструкции у батарей статических компенсаторов отсутствуют движущие части. Во-первых - это исключает потери на преобразование электрической энергии в механическую, во-вторых - отсутствие подвижных частей снижает затраты на обслуживание электрической машины, что повышает надежность. Также благодаря применению конденсаторных батарей снижается шумовая нагрузка на предприятии, что позволяет размешать данные компенсирующие устройства в непосредственной близости от энергоемких потребителей в процессе работе которых должен быть задействован персонал.
Конечно, БСК имеют и ряд недостатков. Первыми главным недостатком является зависимость генерируемой реактивной мощности от напряжения, а вторым главным недостатков является отсутствие возможности потребления реактивной мощности, в отличии, например, от тех же синхронных компенсаторов, БСК способны только генерировать реактивную мощность. Также к эксплуатационным особенностям относится невозможность плавного изменения реактивной мощности, в силу
предлагаемых конструкции заводами изго- достаточно простое устройство, для кото-товителями предусматривается только рого не требуется специальных условий, ступенчатое ее регулирование. Также от- чтобы его эксплуатировать. Это снижает мечается крайне высокая чувствитель- экономические затраты и эксплуатацию ность к высшим гармоникам. Данное яв- устройства. Вместе с этим, простота кон-ление снижает электрическую прочность. струкции накладывает ряд эксплуатацион-Поэтому в дополнение БСК оснащаются ных ограничений - это отсутствие воз-фильтро-компенсирующими устройства- можности плавного регулирования, отсут-ми [5]. ствие корректировки реактивной мощно-
Таким образов, можно заключить, что сти в случае ее избыточности. батареи статических компенсаторов - это
Библиографический список
1. Паули, В.К. Компенсация реактивной мощности как эффективное средство рационального использования электроэнергии / В.К. Паули, Р.А. Воротников // Энергоэксперт. -2007. - № 2.
2. Минина, Г.П. Справочник по электропотреблению в промышленности / Под ред. Минина Г.П. и Копытова Ю.В. - М.: Энергия, 1978. - 496 с.
3. Башкатова, Ю.В. Реактивная мощность и средства ее компенсации / Ю.В. Башкатова,
A.П. Кондратенко. // Образование, Наука, Производство: сб. тр. конф. 20-22 октября 2015 г. - Белгород: Белгородский государственный технологический университет им.
B.Г. Шухова. 2015. - С. 2901-2904.
4. Шурко, Н.В. Устройства компенсации реактивной мощности / Н.В. Шурко, А.В. Таран // Национальная ассоциация ученых. - 2015. - С. 67-70.
5. Шульга, К.С. Сравнение основных типов компенсирующих устройств / К.С. Шульга, Ю.О. Астапова, А.Е. Астапов // Молодой ученый. - 2016. - №12. - С. 449-453.
FEATURES OF VOLTAGE REGULATION USING STATIC CAPACITOR
BATTERIES
A.A. Shelyakin1, Graduate Student R.N. Khamitov2, Professor 1Tyumen Industrial University 2Omsk State Technical University 1(Russia, Tyumen) 2(Russia, Omsk)
Abstract. The article reflects the main features of voltage regulation and reactive power compensation at an enterprise using banks of static capacitors. The operational features of static capacitor banks are analyzed. The basic connection diagrams of compensating devices for various groups ofproduction equipment are considered. A comparative analysis of the use of static compensator batteries with other common methods of reactive power compensation was carried out. The positive and negative aspects of using static compensator batteries in enterprises have been identified. Conclusions were also drawn regarding the rationality of using static compensator batteries in enterprises.
Keywords: voltage regulation, static capacitor bank, reactive power compensation, individual compensation, group compensation, centralized compensation.
