Безопасность жизнедеятельности \ Электро- и пожаробезопасность при электроснабжении судов от береговых сетей

Расчет компенсатора реактивной мощности дискретного типа для электротехнического комплекса «Берег-судно», страница 7

Проблема компенсации реактивной мощности в сетях крупных потребителей электроэнергии обретает в последнее время все большую актуальность, при этом можно выделить два основных комплекса способствующих этому причин. Во-первых, действующие тарифы на электроэнергию для промышленных потребителей предполагают систему скидок и надбавок к базовым тарифам за потребление (генерацию) реактивной мощности, что напрямую связано с режимами работы компенсаторов реактивной мощности у потребителя. Во-вторых, сложность и разветвленность систем электроснабжения крупных судостроительно-судоремонтных предприятий, разнообразие видов нагрузок и режимов их работы делают целесообразным применение децентрализованных систем компенсации реактивной мощности (как правило, на уровне трансформаторной подстанции или отдельной группы мощных потребителей). Наконец, проведенные исследования систем электроснабжения нескольких крупных судостроительных (судоремонтных) предприятий Северо-Западного региона показали, что большинство узлов нагрузки и центров питания либо вообще не оснащены устройствами компенсации реактивной мощности, либо имеющиеся компенсаторы по разным причинам могут работать только в режиме ручного регулирования мощности, что совершенно не удовлетворяет требованиям, предъявляемым к системам компенсации реактивной мощности [4, 5].

Для решения выше обозначенных проблем предлагается использовать компенсатор реактивной мощности дискретного типа (КРМ ДТ) [6, 7].

Упрощенная структура КРМ ДТ показана на рис. 1. Силовая часть компенсатора состоит из четырех секций конденсаторных батарей (КБ 1, КБ2, КБ3, КБ4) с соотношением мощностей 1:2:4:8, при этом конденсаторы каждой секции включены треугольником. Каждая из секций конденсаторов подключается к сети посредством последовательно соединенных с ними бесконтактных коммутаторов, выполненных на основе IGBT-транзисторов (ТК1, ТК2, ТКЗ, ТК4). Такая организация силовой части КРМ позволяет, во-первых, значительно сократить количество коммутационно-защитной аппаратуры, во-вторых, обеспечить 15 (с нулевым уровнем — 16) ступеней регулирования реактивной мощности компенсатора, обеспечивая достаточно плавное изменение мощности при широком диапазоне регулирования.

шины питания нагрузки

Рис.2.1. Структура КРМ ДТ

Важнейшей особенностью предлагаемого компенсатора реактивной мощности по сравнению с применяемыми в настоящее время устройствами является то, что с целью исключения бросков тока в КБ при коммутациях, подключение конденсаторов к сети происходит не в произвольный момент времени, а в момент равенства мгновенного напряжения сети и остаточного напряжения на конденсаторах. Диаграмма, поясняющая работу КРМ ДТ и показывающая изменение величины реактивной мощности устройства, приведена на рис. 2.

Силовая часть компенсатора состоит из четырех секций КБ, мощности которых относятся друг к другу как 1:2:4:8. Такое построение силовой схемы статического транзисторного коммутатора (СТК) позволяет сократить количество коммутационной аппаратуры при достаточно широком диапазоне регулирования мощности конденсаторной батареи (КБ) [6, 7].

Рис. 2.2. Диаграммы, поясняющие работу компенсатора реактивной мощности дискретного типа

Поскольку полная реактивная мощность проектируемой установки составляет 590 кВАр, мощность одной ступени регулирования определяется следующим образом:

ΔQ = 590/15= 39,33 кВАр.

Мощности первой, второй, третьей и четвертой секций конденсаторной батареи соответственно равны:

Q₁ = 39,33 кВАр;

Q₂= 78,66 кВАр;

Q₃ = 157,33 кBAp;

Q₄= 314,66 кВАр.

Суммарная емкость конденсаторов одной секции конденсаторной батареи определяется из выражения [7]:

Q=.