Компенсация реактивной мощности в системах электроснабжения, страница 2

При ремонте оборудования улучшаются все энергетические характеристики, в том числе повышается коэффициент мощности.

Установка в узлах сети источников реактивной мощности называется компен­сацией реактивной мощности. Цель этого мероприятия применительно к системам электроснабжения заключается в том, чтобы обеспечить требуемый по экономиче­ским и техническим соображениям баланс реактивной мощности в режиме макси­мальных и минимальных нагрузок при минимуме затрат на производство и переда­чу реактивной мощности.

В качестве источников реактивной мощности на промышленных предприятиях могут использоваться батареи статических конденсаторов, синхронные двигатели, синхронные компенсаторы и специальные источники реактивной мощности.

Батареи статических конденсаторов (БСК) - это емкости, специально предна­значенные для выработки реактивной мощности в электрических сетях. Они выпус­каются на напряжения как ниже, так и выше 1000 В в однофазном и трехфазном ис­полнении. Возможны 2 способа включения батарей статических конденсаторов в сеть: продольное и поперечное. При продольном включении конденсатор включа­ется в рассечку линии электропередачи, а при поперечном - параллельно нагрузке. При этом в первом случае напряжение на конденсаторах оказывается в несколько раз меньше, чем во втором. Поэтому при поперечном включении генерация реак­тивной мощности намного больше, чем при продольном включении. В связи с этим для компенсации реактивной мощности применяют только поперечное включение, а продольное используют в основном для регулирования напряжения.

При выполнении конденсаторов в трехфазном исполнении они обычно соеди­няются в треугольник. В этом случае реактивная мощность, генерируемая батареей конденсаторов, определяется по формуле

                (5)

где U - линейное напряжение;  - круговая частота; С - емкость конденсатора од­ной фазы.

При соединении конденсаторов в звезду их мощность определяется по той же формуле, но вместо линейного напряжения используется фазное. При этом по сравнению с соединением в треугольник генерируемая мощность снижается в три раза, в связи с чем соединение конденсаторов в звезду применяется редко.

Как видно из этой формулы, реактивная мощность конденсаторов сильно зави­сит от напряжения, что затрудняет компенсацию реактивной мощности при боль­ших изменениях напряжения в сети.

Как указано выше, установка компенсирующих устройств позволяет снизить потери мощности и энергии в электрической сети. Однако при этом потери возни­кают в самих компенсирующих устройствах, что делает полную компенсацию, то есть сведение реактивной мощности к нулю, экономически нецелесообразной. По­тери в конденсаторных батареях определяются по формуле

                                      (6)

где р_уд - удельные потери в конденсаторах, величина которых изменяется примерно от 2 Вт/квар для высоковольтных БСК до 4 Вт/квар для низковольтных БСК.

При наличии в сети высших гармоник напряжения в конденсаторах возникают высшие гармоники токов. Ток в конденсаторе n-й гармоники определяется по вы­ражению

                                  (7)

где U_n - действующее значение напряжения n-й гармоники; ₀ - круговая частота первой гармоники.

Наличие в правой части выражения (7) коэффициента «n» говорит о том, что конденсатор усиливает высшие гармоники тока, что приводит к повышению уровня высших гармоник во внешней сети и может привести к перегрузке конденсаторов по току. Поэтому при достаточно высоком уровне несинусоидальности напряжения использование конденсаторных батарей для компенсации реактивной мощности становится недопустимым.