CC BY
72
--------------------------------- © В.М. Ефременко, Р.В. Беляевский,
2011
УДК 621.316.016.25
В.М. Ефременко, Р.В. Беляевский
РЕАКТИВНАЯ МОЩНОСТЬ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЯХ УГОЛЬНЫХ РАЗРЕЗОВ И ЕЕ ВЛИЯНИЕ НА ФОРМИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПОТЕРЬ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ
Рассмотрены вопросы компенсации реактивной мощности в электрических сетях угольных разрезов и ее влияние на формирование технологических потерь электроэнергии. Произведена оценка генерирующей способности синхронных двигателей и возможности их использования в качестве компенсирующих устройств.
Ключевые слова: реактивная мощность, технологические потери электроэнергии, угольный разрез, синхронный двигатель, энергосбережение.
Энергосбережение в настоящее время является одним из приоритетных направлений развития экономики Российской Федерации. На решение вопросов энергосбережения направлены многочисленные обращения и указы Президента РФ, постановления Правительства РФ, и в частности Федеральный закон от 23.11.2009 № 261-ФЗ «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности...» [1]. В этой связи снижение технологических потерь электроэнергии в электрических сетях, возникающих при ее передаче и распределении, является актуальной, практически значимой задачей, решение которой позволит в значительной степени реализовать имеющийся на сегодняшний день в промышленности потенциал энергосбережения.
Одной из составляющих технологических потерь электроэнергии в электрических сетях являются нагрузочные потери электроэнергии, связанные с передачей по ним активной и реактивной мощности. В отличие от активной мощности реактивная мощность не совершает непосредственно полезной работы. Она служит лишь для создания переменных магнитных полей в индуктивных приемниках электроэнергии, непрерывно циркулируя между генератором и потребляющими ее электроприемниками. Вместе с тем значительные перетоки реактивной мощности приводят к увеличению потерь электроэнергии в электрических сетях, снижению ее качества, уменьшению пропускной способно-
сти электрических сетей и ряду других отрицательных последствий.
Для уменьшения перетоков реактивной мощности в электрических сетях должны проводиться мероприятия по компенсации реактивной мощности, которые заключаются в установке дополнительных источников реактивной мощности (компенсирующих устройств) в месте ее потребления. В электрических сетях угольных разрезов в качестве таких источников реактивной мощности могут выступать синхронные двигатели, способные не только потреблять реактивную мощность из сети, но и при переводе их в режим перевозбуждения (при работе с опережающим коэффициентом мощности cosф) генерировать реактивную мощность в сеть. В связи с этим представляется целесообразным определить генерирующую способность синхронных двигателей, установленных на угольных разрезах, в целях последующей оценки эффективности их использования для компенсации реактивной мощности в электрических сетях.
Для этого была рассмотрена система электроснабжения угольного разреза. Электроснабжение разреза осуществляется от двухтрансформаторной подстанции напряжением 110/6 кВ. На разрезе имеется шесть участков. Основными потребителями электроэнергии являются экскаваторы, буровые станки и насосные установки. Электропривод экскаваторов осуществляется преимущественно с помощью синхронных двигателей (СД), а электропривод одноковшовых экскаваторов типа ЭКГ-5А и буровых станков - с помощью асинхронных двигателей (АД). Кроме потребителей участка горных работ на разрезе также имеются прочие потребители электроэнергии, к числу которых относятся угольные склады, котельные, административнобытовой корпус и др.
Основная часть потребляемой разрезом реактивной мощности приходится на электродвигатели, силовые трансформаторы комплектных трансформаторных подстанций напряжением 6/0,4 кВ, трансформаторы собственных нужд (ТСН), а также осветительные установки с лампами типа ДРЛ. Для определения величины реактивной мощности, потребляемой угольным разрезом, был произведен расчет электрических нагрузок по методу коэффициента спроса. Исходными данными для расчета являлись сведения об установленной мощности потребителей разреза, а 304
также значения их коэффициентов спроса и мощности (реактивной мощности).
При этом расчет и последующий анализ производился для режима номинальной загрузки электрооборудования. Результаты расчета реактивной мощности, потребляемой угольным разрезом, приведены в таблице.
При переводе имеющихся на разрезе синхронных двигателей в режим перевозбуждения и при работе их с опережающим cosф = 0,8, генерирующая способность синхронных двигателей составит 4604,25 кВАр (таблица). Т. е. при работе синхронных двигателей в данном режиме компенсируется около 40 % общей реактивной мощности, потребляемой угольным разрезом. Однако следует отметить, что синхронные двигатели, являющиеся источниками реактивной мощности, установлены на участке горных работ, и поэтому могут быть использованы преимущественно для компенсации реактивной мощности потребителей этого участка. При этом степень компенсации составит более 70 %. Более того, при снижении активной нагрузки синхронных двигателей появляется возможность дополнительно загрузить их по реактивной мощности и генерировать реактивную мощность в сеть при сохранении того же значения полной мощности, передаваемой по сети. Следовательно, в данном случае синхронные двигатели могут рассматриваться как достаточно эффективное средство компенсации реактивной мощности. Использование же синхронных двигателей для компенсации реактивной мощности прочих потребителей представляется не вполне целесообразным ввиду значительного удаления последних от участка горных работ, а значит и от синхронных двигателей, поскольку передача реактивной мощности в данном случае приведет к дополнительным технологическим потерям электроэнергии в электрических сетях разреза. Для компенсации реактивной мощности, потребляемой прочими потребителями, могут быть использованы дополнительные источники реактивной мощности, в качестве которых могут выступать, например, комплектные конденсаторные установки.
Использование подобной комбинированной схемы компенсации реактивной мощности позволит значительно уменьшить величину реактивной мощности, потребляемой угольными разрезами. Дополнительное снижение потребляемой реактивной
мощности может быть достигнуто за счет проведения на разрезах организационных мероприятий по компенсации реактивной мощности, к числу которых можно отнести замену малозагруженных силовых трансформаторов и асинхронных двигателей, ограничение длительности холостого хода, повышение качества ремонта электрооборудования и др. Как показали исследования, необходимость проведения подобных мероприятий обусловлена тем, что при снижении загрузки трансформаторов и асинхронных двигателей происходит значительное увеличение относительного потребления ими реактивной мощности [2, 3]. Уменьшение потребляемой реактивной мощности приведет к снижению технологических потерь электроэнергии в электрических сетях, повышению ее качества и будет способствовать реализации на угольных разрезах потенциала энергосбережения.
--------------------------------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Российская Федерация. Законы. Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации [Текст] : федер. закон : [принят Гос. Думой 11 ноября 2009 г.: одобр. Советом Федерации 18 ноября 2009 г.]. - (Актуальный закон).
2. Ефременко В.М. Анализ влияния нагрузки силовых трансформаторов на потребление реактивной мощности / В. М. Ефременко, Р. В. Беляевский // Вестн. Кузбасского гос. тех. унив., 2009. - № 6. - С. 46-48.
3. Беляевский Р.В. Анализ влияния коэффициента загрузки асинхронных двигателей на потребление реактивной мощности // Вестн. Кузбасского гос. тех. унив., 2010. -№6. - С. 66-69. [ДГСга
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ -------------------------------------------
Ефременко Владимир Михайлович - кандидат технических наук, ст. научный сотрудник, заведующий кафедрой электроснабжения горных и промышленных предприятий Кузбасского государственного технического университета, Беляевский Роман Владимирович - аспирант кафедры электроснабжения горных и промышленных предприятий Кузбасского государственного технического университета, belaevsky@mail.ru, evm-47@mail.ru
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Кузбасский государственный технический университет»,
