ПОТРЕБИТЕЛИ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ ПРИ КОММУНАЛЬНО-БЫТОВОЙ НАГРУЗКИ



Силовые трансформаторы 10/0,4кВ

Основным потребителем реактивной мощности в городских сетях является силовой трансформатор. Это связано с тем, что для преобразования напряжения до нужного значения необходимо создание переменного магнитного потока. Несовершенство конструкции трансформатора приводит к тому, что не весь магнитный поток, создаваемый первичной обмоткой, сцепляется со всеми обмотками. Часть магнитного потока  замыкается через корпус трансформатора и через воздух и сцеплена только с витками первичной обмотки (рис. 2.1.1).

Рисунок 2.1.1 – Схема трансформатора

При протекании тока по вторичной обмотке часть магнитного потока  сцепляется только с витками вторичной обмотки в основном по воздуху. Потоки  и  называются потоками рассеяния, наводящие в обмотках э.д.с. самоиндукции, эквивалентные индуктивности трансформатора. Стоит отметить, что основной поток , замыкающийся по стальному сердечнику, не прямо пропорционален  напряжению, а потоки рассеяния пропорциональны току и определяемая ими индуктивность постоянна.

Рисунок 2.1.2 – Схема замещения трансформатора

На рис. 2.1.2 представлена схема замещения трансформатора. Коэффициент трансформации в схеме замещения принимается равной единицы. Для этого параметры вторичной обмотки приводят к первичной:

                               (25)

; ; .           (26)

Ток, создаваемый основным магнитным потоком, определяется ветви с элементами  и , где активное сопротивление  эквивалентно активным потерям (потерям в стали), а индуктивное сопротивление  определяет намагничивающий ток и э.д.с. самоиндукции . Соответственно, ток  состоит из активной составляющей  и реактивной составляющей  и определяется как

,                                         (27)

где  отстаёт от напряжения  на 90˚, так как обладает чисто индуктивным характером.

В схеме замещения сопротивления  и  являются активными сопротивлениями первичной и приведённой вторичной обмотки,  и  – реактивные сопротивления, определяемые потоками рассеяния. Обычно , а . Нагрузка трансформатора представлена в виде приведённых сопротивлений к первичной обмотке  и . Вторичное напряжение  так же приведено к первичному напряжению . Приведённый вторичный ток  равен

.                                          (28)

Рисунок 2.1.3 – Векторные диаграммы: а) – трансформатора на холостом ходе; б) – трансформатора при комплексной (индуктивной) нагрузки.

Из векторной диаграммы трансформатора при холостом ходе (рис.2.1.3 а), построенной для схемы замещения, видно:

- э.д.с. индуктивности намагничивания  уравновешивает вектор  (падение напряжения на индуктивности);

- э.д.с. индуктивности рассеяния  уравновешивается  (падение напряжения на индуктивности рассеяния);

- основной поток  совпадает по фазе с током намагничивания ;

- поток рассеяния первичной обмотки  совпадает по фазе с  и опережает основной  поток  на угол ,  определяемый  как ;

- напряжение сети  определяется как .

Реактивная мощность, потребляемая трансформатором на холостом ходе равна:

                               (29)

Так как  и , то  и , соответственно

                        (30)

где  - ток холостого хода,

 –номинальная полная мощность трансформатора.

При рассмотрении векторной диаграммы трансформатора, работающего на комплексную (индуктивную) нагрузку (рис.2.1.3, б) следует, что ток нагрузки создаёт в первичной обмотке падение напряжения , а во вторичной , где , а . Из треугольника сопротивлений коэффициент мощности нагрузки определяется как

                                      (31)

В связи с тем, что первичный ток определяется как  и , пренебрегать реактивным падением напряжения в обмотках трансформатора нельзя (в отличие от случая работы трансформатора на холостом ходе).

Реактивное падение напряжения при протекании номинального тока трансформатора называется напряжением короткого замыкания . Если накоротко замкнуть вторичную обмотку трансформатора, то напряжение короткого замыкания определяется как  при условии, что по цепи  будет протекать номинальный ток. Так как , , а , то

                                              (32)

где .

С учётом выражения (32) реактивная мощность потоков рассеяния при номинальной нагрузке определяется как

               (33)

При нагрузки, отличной от номинальной,  определяется как

                                      (34)

где  – коэффициент загрузки трансформатора.

Полная реактивная мощность трансформатора  определяется как алгебраическая сумма реактивной мощности трансформатора на холостом ходе  и реактивной мощности рассеяния  

              (35)

В таблице 2.1.1 приведены данные потребления реактивной мощности трансформаторами при нормальной загрузки 65%.

Таблица 2.1.1

Потребление реактивной мощности трансформаторами ТМГ 

Номинальная мощность, кВА

uкз%

Iхх%

Потребляемая реактивная мощность, кВАр

630

5,5

0,7

19,05

1000

5,5

0,6

29,24

1250

6

1,5

50,44

 

Освещение

Ввиду планомерного отказа от ламп накаливания всё большее распространение получили люминесцентные лампа. В основу принципа действия люминесцентных ламп лежит создание электрического разряда в разряженном газовом объёме, заполненном парами ртути, что приводит к ультрафиолетовому излучению, невидимому человеческому глазу. Для создания видимого свечения внутреннею поверхность колбы покрывают люминофором, который преобразует ультрафиолетовое излучение в видимый спектр света.

Так как электрический разряд в лампе не устойчивый, то последовательно с газоразрядной трубкой включают ограничивающее сопротивление – балласт. В качестве балластового сопротивления используется катушка индуктивности, намотанная на стальной сердечник – дроссель. Применение дросселя позволяет создавать зажигающий импульс за счёт э.д.с. самоиндукции, а так же стабилизирует напряжение и ток, уменьшая паузы и пульсации.

Применение катушки индуктивности в люминесцентных лампах приводит к увеличению потребления реактивной мощности, которая определяется параметрами дросселя и лежит в пределах tgφ =1,3÷1,7 ( cosφ =0,5÷0,6).

Так как усреднённое значение потерь активной мощности в дросселе составляет порядка 25% от номинальной активной мощности, потребляемой лампой, то потребляемая реактивная мощность люминесцентной лампы можно определить как

(36)

Из выражения (36) видно, что потребляемая реактивная мощность в 1,6 – 2,2 раза превышает потребление активной мощности, затрачиваемой на выполнение полезной работы.

Для уменьшения потребления реактивной мощности стали применяться лампы с пускорегулирующей аппаратурой со встроенными конденсаторами, которые увеличивают значения коэффициента мощности до значений cosφ =0,92÷0,95 ( tgφ =0,42÷0,32), что приводит к уменьшению потребления реактивной мощности в 4-5 раз:

. (37)

В среднем на наружное освещение придомовых территорий потребляется порядка 5 – 30 кВт, что соответствует 2 – 15 кВАр.

 

Бытовые приборы

Наряду свыше изложенными потребителями реактивной мощности немало важное влияние на потребление реактивной мощности оказывают бытовые приборы. Ввиду того, что количество электрических приборов в среднестатистической квартире увеличилось, то и потребляемая мощность тоже неуклонно растёт. Помимо роста потребления активной мощности происходит неизбежное повышения потребления и реактивной мощности необходимой для нормальной работы современных приборов с применением полупроводниковых систем.

В таблицу 2.3.1 сведены основные электроприёмники, которые получили широкое распространение в квартирах современных людей с указанием потребляемой мощности, коэффициентами мощности, спроса, одновременного использования и потребляемая ими реактивная мощность:

Таблица 2.3.1

Современные бытовые электроприёмники и их характеристики

Наименование оборудования

Руст., кВт

kС

kИ

cosφ

tgφ

Ррасч., кВт

Qрасч., кВАр

Электроплита

6,5

0,8

1

0,98

0,2

5,2

1,06

Холодильник

0,45

0,8

1

0,65

1,17

0,36

0,42

Чайник

1,5

0,3

1

1

0

0,45

0

Микроволн. Печь

1,5

0,3

1

0,65

1,14

0,45

0,53

Телевизор

0,3

0,5

0,75

0,7

1,02

0,1125

0,11

Компьютер

0,6

0,6

1

0,65

1,17

0,36

0,42

Стиральная машина

3

0,8

1

0,85

0,62

2,4

1,49

Освещение

2,1

1

0,8

0,95

0,33

1,68

0,55

Примечание: 1) Приведены средние значения мощностей электроприёмников; 2) Расчётная мощность, потребляемая осветительными приборами, рассчитана при следующих условиях: Руст.осв.=30 Вт/м2, Sкв.=70 м2.  

Общая потребляемая активная мощность определяется как сумма всех расчётных мощностей электроприёмников РРАСЧ.∑=11,01 кВт, а потребляемая реактивная мощность составляет QРАСЧ.∑=4,58 кВАр. Полная мощность составляет SРАСЧ.=11,93 кВА.

В таблице 2.3.2 приведены данные потребления реактивной мощности коммунально-бытовых потребителей при допущениях, что коэффициент нормальной загрузки трансформаторов β=0,65 и коэффициент мощности нагрузки cosφ=0,95.

Таблица 2.3.2

Усреднённые значения потребления реактивной мощности коммунально-бытовыми потребителями.

Активная мощность нагрузки, кВт

Коэффициент мощности

Коэффициент реактивной мощности

Реактивная мощность нагрузки, кВАр

384,03

0,95

0,33

126,73

637,5

0,95

0,33

210,38

741,88

0,95

0,33

244,82

 

 На рис.2.3.1 представлена диаграмма усреднённого потребления реактивной мощности основными потребителями в городских сетях при коммунально-бытовой нагрузке.

Рисунок 2.3.1 – Доли потребления реактивной мощности при коммунально-бытовой нагрузке

 

 


Дата добавления: 2019-02-22; просмотров: 215; Мы поможем в написании вашей работы!






Мы поможем в написании ваших работ!