Конденсаторная установка для реактивной мощности (Лабораторная работа № 8)

Лабораторная работа№8

Конденсаторная установка для реактивной мощности.

Цель работы: изучение методов компенсации реактивной мощности и ее влияния на технико-экономические показатели работы электропередачи; исследования работы автоматического регулятора.

Общие сведения

Промышленные предприятия наряду с активной потребляют и значительную реактивную мощность (РМ). Основным ее потребителем (до 60%) является асинхронные двигатели. Перетоки РМ увеличивают потери в магистральных и распределительных сетях, требуют повышение установленной мощности трансформаторов и генераторов, приводят к нестабильности напряжения. Все это снижает технико-экономические показатели работы энергосистемы.

Для уменьшения ущерба потребление РМ строго нормируется. Согласно «Правилами пользования электрической и тепловой энергией» потребителями устанавливаются экономически обоснованные значения РМ в часы максимальной и минимальной нагрузки. При перерасходе РМ к тарифом на электроэнергию вводятся надбавки, а при выполнении норм-скидки.

Для экономичного использования конденсаторные установки (КУ) должны состоять из двух частей — нерегулируемой, и регулируемой, емкость которой меняется при изменении нагрузки.

Автоматическое включение и отключение конденсаторов обеспечивают регуляторы, которые могут работать в функции тока нагрузки, характера нагрузки, фазового угла, уровня напряжения в сети, времени суток и т.д. Они должны обеспечить работу нужного количества конденсаторов, чтобы поддерживать потребление РМ при изменяющейся нагрузке на заданном уровне, не допуская перекомпенсации.

   Промышленность выпуская комплектные конденсаторные установки (ККУ) для компенсации реактивной мощности в сетях 380В 50Гц. На пример, установки УКВН-0,38 имеют от 2 до 6 ступеней регулирования и РМ от 100 до 300кВар. Они снабжаются устройством автоматического управления типа АРКОН, которое работает в функции напряжения в сети АРКОН с выдержкой времени дает сигнал на включение дополнительного конденсатора (ступени), а при повышении напряжения — на отключение.

Кроме отечественных на предприятиях широко применяются ККУ, поставленные из Германии и Польши. Установки VEB выпускаются на РМ от 140 до 960 кВар с числом ступеней регулирования 6 — 12 из конденсаторов по 20 и 40 кВар. Они снабжены электронным блоком автоматического включения ступеней, который работает в функции реактивного тока или cosφ.

Лабораторный стенд представляет собой модель промышленной установки с устройством компенсации РМ. В качестве нагрузки используется трансформатор с увеличенным током холостого хода, нагруженный на резистор. Нагрузка регулируется с помощью четвертых выключателей. Конденсаторная установка состоит из трех конденсаторов емкостью 1, 2 и 4 мкФ, которые можно включать вручную или автоматически с помощью электронного регулятора РМ. Это обеспечивает регулирование емкости в пределах от 0 до 7 мкФ ступенями по 1 мкФ.

Электронный регулятор РРМ -001 питается фазным напряжением сети. Он обеспечивает автоматическое включение и отключение конденсаторных ступеней, поддерживая  cosφ установки в нужном  диапазоне при изменении нагрузки. Печатная плата регулятора и его упрощенная принципиальная схема приведены на стенде, а структурная схема — на рис. 8.1.

Датчик тока 1 состоит из двух включенных встречно-параллельно диодов и усилителя-ограничителя. На его вход подается напряжение с измерительной обмотки трансформатора тока, включенного в линию. На выходе формируются знакопеременные прямоугольные импульсы напряжения одинаковой амплитуды, совпадающие по фазе с током линии.

Преобразователь 2 состоит из фазочувствительного демодулятора и усилителя. На один из его входов поступает сигнал от датчика тока, а на второй — напряжение с измерительной обмотки силового трансформатора, совпадающее по фазе с напряжением сети. На выходе демодулятора формируется постоянное напряжение,  пропорциональное разности фаз между током и напряжением сети. С увеличением разности фаз это напряжение увеличивается. Для контроля за ним на передней панели регулятора предусмотрены специальные клеммы.

После усиления сигнала с преобразователя U1 подается на входы двух компараторов 3 и 4. На вторые входы этих компараторов поступают опорные напряжения U2  U3 , величину которых можно регулировать и тем самым устанавливать пороги срабатывания регулятора. Компаратор 3 разрешает включение конденсаторов. Он определяет максимальный фазовый угол и срабатывает при U1>U2  (низкий уровень на выходе).  Компаратор 4 разрешает включение конденсаторов и определяет минимальный угол (при полной компенсации φ=0). Он срабатывает при  U1< U3  и этим самым не допускает перекомпенсацию. Если  U2 >U1> U3 , то на выходах обоих компараторов поддерживается высокий уровень напряжения и включение-отключение конденсаторов запрещено.