Компенсация реактивной мощности

ВЫБОР И ПРОВЕРКА ТРАНСФОРМАТОРОВ НАПРЯЖЕНИЯ

ВЫБОР И ПРОВЕРКА ТРАНСФОРМАТОРОВ ТОКА

ВЫБОР И ПРОВЕРКА ПРЕДОХРАНИТЕЛЕЙ.

Предохранители выбирают по конструктивному исполнению, роду установки, номинальным току и напряжению, а проверяют на отключающую способность:

I_отк≥ I_к, S_отк≥ S_к (4.17)

Значения I_отк и S _отк принимаются по каталогу.

Трансформаторы тока выбирают по типу, роду установки, номинальным току и напряжению, нагрузке вторичной цепи, обеспечивающей погрешность в пределах паспортного класса точности, и проверяют на термическую и динамическую устойчивость к токам к.з. Условие термической устойчивости трансформатора тока выполняется, если

К_t≥ I_∞√t_пр/I_н, (4.18)

где – К_t – кратность термической устойчивости, приводимая в каталогах.

Условие динамической устойчивости выполняется, если

К_дин√2I_н≥i_у, (4.19)

где К_дин – коэффициент внутренней динамической устойчивости, приводимый в каталогах.

Выбор трансформаторов тока по нагрузке вторичной цепи для обеспечения его работы с требуемой точностью состоит в соблюдении условия

S_2н ≥ S_2р, (4.20)

где S_2н – номинальная мощность вторичной обмотки трансформатора тока, ВА, приводимая в каталогах; S_2р – расчетная мощность вторичной обмотки трансформатора тока в нормальном режиме, ВА.

Расчетную мощность вторичной обмотки находят по формуле

S₂ = S_{пр +} I²₂ (r_пр + r_к) (4.21)

где S_пр – мощность, потребляемая приборами и реле, ВА; I₂ – ток во вторичной обмотке, А; r_пр – сопротивление проводов, Ом; r_пр = (S_2н - S_пр2,5)/2,5; r_к – сопротивление контактов, принимается равным 0,1 Ом.

Трансформаторы напряжения выбирают по номинальному напряжению первичной цепи, типу, роду установки, классу точности и нагрузке, определяемой мощностью, которая потребляется катушками приборов и реле.

Условие проверки трансформатора напряжения на допустимую погрешность измерения:

S_н≥S₂ (4.22)

где S_н – номинальная мощность вторичной обмотки, ВА; S₂ – расчетная мощность подключенных приборов и реле, ВА.

Значения мощности, потребляемой приборами и реле, приводятся в справочниках.

Все процессы в электрических сетях можно охарактеризовать тремя параметрами: напряжением U, током I и активной мощностью P. Но для удобства расчетов и учета применяют и другие параметры, в том числе реактивною мощность Q. Реактивная мощность идет на создание магнитного и электрического полей. Индуктивная нагрузка рассматривается как потребитель реактивной мощности, а емкостная – как ее генератор.

Произведение показаний вольтметра и амперметра в цепи переменного тока называют полной мощностью S, для трехфазной цепи S = √3IU. Средняя за период переменного тока мощность называется активной мощностью Р=√3IUcosφ = Scosφ. На основании этих выражений полную мощность S можно представить как гипотенузу прямоугольного треугольника, один катет которого представляет собой активную мощность Р = Scosφ, а другой – реактивную мощность – Q = Ssinφ. Из треугольника мощностей получают следующие зависимости:

S = √ P² + Q², (5.1)

cosφ = P/S, tgφ = Q/P, (5.2)

где соsφ - коэффициент мощности; tgφ - коэффициент реактивной мощности.

Таким образом, для характеристики мощности в цепи переменного тока введены понятия полной S, активной Р и реактивной Q мощностей и коэффициента мощности cosφ.

Для расчета реактивной мощности удобней пользоваться не cosφ, а tgφ, так как расчетное значение реактивной мощности легко найти из выражения

Q_p = P_ptgφ (5.3)

Реактивная мощность является энергией, которой обменивается генератор и потребитель. Она не имеет никакого физического эквивалента для перевода в другой вид энергии. Физический смысл реактивной мощности сводится лишь к скорости изменения энергии магнитного поля, что необходимо, например, и при передаче энергии из одной обмотки трансформатора в другую, и при работе электродвигателя с механической нагрузкой на валу, где энергия статора электродвигателя передается ротору также с помощью переменного магнитного поля.

Для получения реактивной мощности не требуется непосредственных затрат первичной энергии (топливо на электростанциях не расходуется). Однако при обмене энергий между генератором и потребителем и обратно в обмотках генератора и в сети возникают дополнительные потери активной мощности, требующие затрат первичной энергии. Так, например, потери в линии при передаче реактивной мощности в простейшей цепи однофазного синусоидального тока составляет:

Р_а = I²_*sinφ²R (5.4)

где R – активное сопротивление линии.

Таким образом, передача реактивной мощности к месту ее потребления сопряжена с активными потерями во всех звеньях передачи, которые должны покрываться активной энергией генераторов.

Основными потребителями реактивной мощности на промышленных предприятиях являются асинхронные электродвигатели, которые применяются в приводах различных производственных механизмов. Для двигателей с cosφ_н= 0,91-0,93 реактивная мощность холостого хода составляет около 50% реактивной мощности при номинальной нагрузке двигателя. Электротермия, электросварка, электролиз и прочие потребители состовляют около 30% суммарной промышленной нагрузки. Установки электрического освещения с индивидуальными конденсаторами имеют коэффициент мощности 0,9-0,95, а без них-0.6.

Для уменьшения потребления реактивной мощности приемниками электроэнергии необходимо выполнить следующие мероприятия:

- замена малозагруженных асинхронных двигателей двигателями меньшей мощности;

- понижение напряжения у двигателей, систематически работающих с малой загрузкой;

- ограничение холостого хода двигателей и сварочных трансформаторов;

- применение синхронных двигателей вместо асинхронных, если это возможно по условиям технологического процесса;

- повышение качества ремонта двигателей;

- замена и перестановка малозагруженных трансформаторов;

- отключение части трансформаторов в периоды снижения их нагрузки.

Дата добавления: 2014-01-14