КОМПЕНСАЦИЯ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ



Причины компенсации реактивной мощности

По электрическим сетям передаётся полная мощность, включающая в себя активную и реактивную составляющие. Так как реактивная мощность не потребляется электроприёмниками, а происходит периодический обмен энергией между источником и энергопринимающим устройством, то встаёт вопрос об уменьшении величины передаваемой реактивной мощности по линиям и через трансформаторы по следующим причинам.

Причина №1 – Возникновение дополнительных потерь активной мощности при протекании реактивной

При передаче реактивной мощности по электрическим сетям возникают потери активной мощности, определяемые как

                                    (38)

где  – потери активной мощности при передаче активной мощности;

 – потери активной мощности при передаче реактивной мощности.

Из выражения (38) видно, что дополнительные активные потери, возникающие при передаче нескомпенсированной реактивной мощности, пропорциональны её квадрату.

Так же стоит отметить, что ввиду неоднородности электрической сети, состоящей из отрезков линий электропередач и большого количества коммутационных и защитных аппаратов, значение активного сопротивления относительно велико, что так же способствует увеличению потерь активной мощности при передаче реактивной.

Одной из основных характеристик энергопринимающих устройств является коэффициент мощности, определяемый как

                                         (39)

откуда

                                            (40)

а потери активной мощности определяются как

                                                 (41)

Как видно из выражения (41), при неизменных параметрах передаваемой мощности (Р), напряжении (U) и активного сопротивления сети (R), величина потерь активной мощности обратно пропорциональна квадрату коэффициента мощности, т.е.

                                              (42)

Используя выражение (42), определим полезную мощность у потребителей при передаче по сети неизменного значения активной мощности (Р=100%) при изменяющемся значении коэффициента мощности. Так же введём допущение, что потери активной мощности при передаче активной составляющей равны 10%.

 

Таблица 3.1.1

Активные потери в сети при различных cosφ и неизменной активной мощности, передаваемой по сети

cosϕ

tgϕ

Мощность, %

Активные потери, ∆P%=10%/cos2φ

Полезная активная мощность у потребителя,   (Р-∆Р) в % от Р

реактивная, Q=P·tgφ полная, S=P/cosφ

1

0,00

0,00

100,00

10,00

90,00

0,97

0,25

25,06

103,09

10,63

89,37

0,95

0,33

32,87

105,26

11,08

88,92

0,93

0,40

39,52

107,53

11,56

88,44

0,9

0,48

48,43

111,11

12,35

87,65

0,85

0,62

61,97

117,65

13,84

86,16

0,8

0,75

75,00

125,00

15,63

84,38

0,75

0,88

88,19

133,33

17,78

82,22

0,7

1,02

102,02

142,86

20,41

79,59

 

Из таблицы 3.1.1 видно, что при уменьшении коэффициента мощности активные потери начинают очень быстро расти и как следствие для того, чтобы удовлетворить потребность в активной мощности электроприёмники с низким коэффициентом мощности необходимо передать большее количество активной мощности.

Причина №2 – Возникновение дополнительных потерь реактивной мощности

Передача реактивной мощности по сети сопровождается её потерями ∆Q:

- в линии ;

где I – ток нагрузки, А;  – погонное индуктивное сопротивление, Ом/км;  – длина линии, км;

- в трансформаторе

где  – ток холостого хода, %;  – напряжение короткого замыкания, %;  – номинальная мощность трансформатора, кВ·А; β – коэффициент загрузки трансформатора.

Причина №3 – Капитальные затраты на материал

Дополнительные потери мощности приводят к тому, что по условиям нагрева необходимо увеличивать сечения линий электропередач, и как следствие происходит увеличение материальных затрат на приобретение металла. В связи с тем, что проводник с большим сечение обладает большей массой, возникает необходимость в применении более мощных опор и арматуры, как следствие, приводящее к ещё большему удорожанию сети.

Причина №4 – Возникновение дополнительных потерь напряжения

Для городских сетей наиболее актуальной проблемой является потеря напряжения, так как они достаточно протяжённые и выполняются проводниками малых сечений. Потери напряжения определяются как

                   (43)

где  – потери напряжения при передаче активной мощности,

 – потери напряжения при передаче реактивной мощности.

Из выражения (43) видно, что потери напряжения зависят не только от значения передаваемой активной мощности, но и от передаваемой реактивной мощности и индуктивного сопротивления линии. Изменяя значения передаваемой реактивной мощности, можно регулировать значение напряжения в пределах , что позволяет не допускать отклонения напряжения от нормированных значений, указанных в ГОСТ 32144-2013 (допустимое отклонение напряжения от номинального значения – ±10%).  

Причина №5 – Уменьшение пропускной способности сетей

Чем меньше коэффициент мощности, т.е. чем больше передаваемая реактивная мощность, тем меньше передаваемая активная мощность. В случае уменьшения коэффициента мощности с 1 до 0,9 снижается пропускная способность элементов сетей при передаче активной мощности на 10%.

Рисунок 3.1.1 – График изменения полной мощности при изменении значений коэффициента мощности

Из рисунка 3.1.1 видно, что при передаче через трансформатор активной мощности равной 630кВт и загрузки его реактивной мощностью будет возрастать полная мощность. В результате увеличения потребления реактивной мощности возникает необходимость в установке более мощных трансформаторов или строительства новых трансформаторных подстанции, что приводит к значительным капитальным затратам.

 


Дата добавления: 2019-02-22; просмотров: 151; Мы поможем в написании вашей работы!






Мы поможем в написании ваших работ!