Zvýšení energetické účinnosti kompenzací jalového výkonu

Abstrakt vědeckého článku o elektrotechnice, elektronickém inženýrství, informačních technologiích, autor vědecké práce – Viktor Evgenievich Pak, Rakhman Alimirzaevich Sultanov, Ekaterina Evgenievna Yakubova, Roman Vladimirovich Timokhin, Olga Eduardovna Lavrenchuk

V provozních podmínkách elektrických sítí je trvale požadováno udržování požadované úrovně napětí v uzlech elektrické sítě. Jedním z opatření k zajištění požadované úrovně napětí je instalace kompenzačních zařízení.

Podobná témata vědecké práce o elektrotechnice, elektrotechnice, informačních technologiích, autorem vědecké práce je Viktor Evgenievich Pak, Rakhman Alimirzaevich Sultanov, Ekaterina Evgenievna Yakubova, Roman Vladimirovich Timokhin, Olga Eduardovna Lavrenchuk

Základní zásady pro volbu průřezu vodičů pro venkovní elektrické vedení 110 mXNUMX. A vyšší
Zařízení pro kompenzaci jalového výkonu v přítomnosti rychle se měnících zátěží
Posouzení způsobů snížení sazeb za přenos elektřiny pro síťovou společnost

Analýza metodiky výběru průřezů vedení venkovního elektrického vedení pomocí ekonomické proudové hustoty

Analýza subjektů trhu s elektřinou a proces stanovování tarifů elektřiny pro konečného spotřebitele

i Nemůžete najít, co potřebujete? Vyzkoušejte službu výběru literatury.

Výzkumná práce na téma “Jalový výkon a jeho vliv na napětí v elektrické síti”

JALOVÝ VÝKON A JEHO VLIV NA NAPĚTÍ V ELEKTRICKÉ SÍTI Pak V.E.1, Sultanov R.A.2, Yakubova E.E.3, Timokhin R.V.4, Lavrenchuk O.E.5

1Pak Viktor Evgenievich – student;

2Sultanov Rakhman Alimirzaevich – student;

3Yakubova Ekaterina Evgenievna – studentka;

4Timochin Roman Vladimirovič – student;

5Olga Eduardovna Lavrenchuk – studentka, speciální elektrické sítě a systémy, Federální státní rozpočtová vzdělávací instituce vysokoškolského vzdělávání “Národní výzkumná univerzita “MPEI”, Moskva

Abstrakt: V provozních podmínkách elektrických sítí je trvale požadováno udržování požadované úrovně napětí v uzlech elektrické sítě. Jedním z opatření k zajištění požadované úrovně napětí je instalace kompenzačních zařízení.

Klíčová slova: jalový výkon, napětí, činný výkon, kompenzační zařízení.

Pro jalový výkon jsou přijímány pojmy jako spotřeba, výroba, přenos a ztráty. Předpokládá se, že pokud proud zaostává ve fázi s napětím (indukční povaha zátěže), pak se spotřebovává jalový výkon a pokud proud vede k napětí (kapacitní povaha zátěže), generuje se jalový výkon. Z hlediska výroby a spotřeby existují značné rozdíly mezi jalovým a činným výkonem. Pokud většinu činného výkonu spotřebují přijímače a jen malé množství se ztratí v síťových prvcích a elektrických zařízeních, pak ztráty jalového výkonu v síťových prvcích mohou být úměrné jalovému výkonu spotřebovanému přijímači elektřiny [1].

Činný výkon je generován elektrárnami; zdroji jalového výkonu jsou jak elektrárenské generátory a synchronní motory, venkovní a kabelová vedení, tak i dodatečně instalovaná kompenzační zařízení – synchronní kompenzátory, kondenzátorové banky, statické zdroje jalového výkonu.

Výpočty ustálených podmínek zvoleného síťového diagramu se skládají ze stanovení rozložení průtoku, výkonových ztrát a napěťových úrovní pro podmínky ročního maxima (zimní maximum) a minimálního (letního minima) elektrického zatížení.

aktivní ztráta výkonu: účiník: ztráta napětí

kde P, P, 8 jsou činný, jalový a zdánlivý výkon; I a X jsou v tomto pořadí aktivní a jalový odpor prvků elektrické sítě; inOM – jmenovité napětí sítě.

Přečtěte si více

Araukárie (vnitřní smrk): péče doma, rozmnožování, fotografie

Výroba značného množství jalového výkonu elektrárenskými generátory není v mnoha případech ekonomicky proveditelná vzhledem k tomu, že dodatečné ztráty činného výkonu způsobené tokem jalového výkonu sítí jsou úměrné její druhé mocnině (2). Velké ztráty elektřiny nás nutí přibližovat zdroje jalového výkonu k místům jeho spotřeby, jak je to technicky možné, a redukovat jej od výkonných generátorů.

Také přenos značného množství jalového výkonu sítí nemůže být proveden kvůli nepřijatelnému poklesu napětí (4). Zatížení napájecích systémů a transformátorů jalovým výkonem snižuje jejich kapacitu a vyžaduje zvětšení průřezů vodičů a kabelových vedení, zvýšení jmenovitého výkonu nebo počtu transformátorů rozvoden.

Kompenzace jalového výkonu je cílené ovlivňování bilance jalového výkonu v uzlu elektrizační soustavy za účelem regulace napětí a v distribučních sítích a za účelem snížení ztrát elektřiny se provádí pomocí kompenzačních zařízení.

Kompenzace jalového výkonu je nezbytná pro snížení ztrát činného výkonu a elektřiny v prvcích elektrické sítě, zlepšení kvality elektřiny z hlediska odchylky napětí snížením ztrát napětí v prvcích elektrické sítě.

Kompenzace jalového výkonu v rozvodně umožňuje:

1) snížit zatížení transformátoru, čímž se zvýší jeho životnost;

2) je sníženo zatížení vodičů a kabelů, což umožňuje zvolit při návrhu průřez s menším průměrem;

3) zlepšit kvalitu elektřiny na elektrických přijímačích;

4) snížit zatížení spínacího zařízení snížením proudů v obvodech;

5) zabránit snížení kvality elektřiny v důsledku sníženého účiníku, což povede k pokutě.

Při připojení aktivní indukční zátěže k elektrické síti proud 1N zaostává za napětím a o úhel posunu f. Kosinus tohoto úhlu (cosph) se nazývá účiník.

Elektrické spotřebiče s takovou zátěží spotřebovávají aktivní P i jalový Q výkon. Jalový výkon

Hlavním odběratelem indukčního jalového výkonu v průmyslových podnicích jsou asynchronní motory IM (60-65 % jeho celkové spotřeby), transformátory včetně svařovacích (20-25 %), ventilové měniče, reaktory a další elektrárny.

Opatření ke snížení spotřeby jalového výkonu jsou: přirozená kompenzace (natural cosph) bez použití speciálních kompenzačních zařízení (CD); umělá kompenzace, často nazývaná jednoduše kompenzace.

Přirozená kompenzace jalového výkonu nevyžaduje velké materiálové náklady a měla by být prováděna především v podnicích. Přirozená kompenzace zahrnuje [1]:

1) snížení napětí u motorů, které systematicky pracují při nízké zátěži;

2) vytvoření racionálního schématu napájení snížením počtu transformačních stupňů;

3) výměna málo zatížených transformátorů a motorů za transformátory a motory nižšího výkonu a jejich plného zatížení;

4) použití synchronního motoru (SM) místo IM, pokud je to přípustné za podmínek technologického procesu;

5) omezení doby volnoběhu motoru a svařovacích transformátorů, snížení doby trvání a rozptylu při spouštění velkých elektráren;

6) zlepšení kvality oprav elektromotorů, snížení přechodového odporu kontaktních spojů;

7) odstavení při nízké zátěži (například v noci, o víkendech a svátcích) části výkonových transformátorů.

1. Příručka napájení a elektrických zařízení [Text]: ve 2 svazcích / A.V. Alistratov [a další] / Pod generálem. vyd. A.A. Fedorov. M.: Energoatomizdat, 1986. -T.1. – 568s.

Přečtěte si více

Plastové jezírko u dachy

ZÁKLADNÍ USTANOVENÍ PRO VÝBĚR VODIČOVÝCH ÚSEKŮ 110 KV PŘEDÁVACÍHO VEDENÍ NAD HLAVNÍM ENERGIÍ. A NAD Sultanov R.A.1, Pak V.E.2, Yakubova E.E.3, Timokhin R.V.4, Lavrenchuk O.E.5

1Sultanov Rakhman Alimirzaevich – student;

2Pak Viktor Evgenievich – student;

3Yakubova Ekaterina Evgenievna – studentka;

4Timochin Roman Vladimirovič – student;

Abstrakt: Článek pojednává o hlavních ustanoveních a faktorech ovlivňujících volbu průřezu vodičů venkovního elektrického vedení. Je stanoveno, že při výběru průřezů vodičů venkovního elektrického vedení je rozhodnutí určeno minimem diskontovaných nákladů. Minimální diskontované náklady jsou určeny závislostmi konkurenčních vlivů – nákladů na výstavbu venkovního elektrického vedení a nákladů na kompenzaci výkonových ztrát v nadzemním vedení.

Klíčová slova: venkovní vedení, optimální průřez vodičů venkovního elektrického vedení, konkurenční vlivy při volbě průřezů vedení venkovního elektrického vedení.

Jedním z hlavních prvků elektroenergetických systémů (EPS) a napájecích systémů (SPS) jsou nadzemní a kabelová přenosová vedení (PTL), která zajišťují transport elektřiny od energetických zdrojů ke spotřebitelům. Požadavky na elektrická vedení se neustále zvyšují, a to především s ohledem na zvýšení spolehlivosti, zvýšení propustnosti a zároveň snížení ztrát elektrické energie, snížení dopadu na životní prostředí a snížení přednosti. Průřez vodiče je nejdůležitějším parametrem elektrického vedení. S rostoucím průřezem vodičů vedení rostou náklady na jeho stavbu, opravy a údržbu. Ale na druhou stranu se snižují náklady na ztráty elektřiny. Volba ekonomicky schůdných průřezů vedení nadzemního elektrického vedení pomáhá zvyšovat

Potřeba zvýšit energetickou účinnost průmyslové výroby je stále naléhavější. Je to dáno narůstajícím nedostatkem a zvyšující se cenou energetických zdrojů, rostoucími objemy výroby a v konečném důsledku i nutností zvýšit konkurenceschopnost podniku snižováním energetické náročnosti výroby.

Většina průmyslových spotřebitelů elektřiny spolu s činným výkonem spotřebovává také jalový výkon, který se vynakládá na vytváření elektromagnetických polí a je k ničemu. Přítomnost jalového výkonu v elektrické síti snižuje kvalitu elektrické energie, vede k nárůstu poplatků za elektřinu, dodatečným ztrátám a přehřívání vodičů, přetěžování rozvoden, nutnosti přeceňovat výkon výkonových transformátorů a průřezů kabelů, popř. poklesy napětí v elektrické síti.

V současné době jsou zátěží střídavé elektrické sítě průmyslových podniků především asynchronní motory a distribuční transformátory, které mají značnou indukčnost. Proto během provozu tato zařízení v důsledku samoindukčního EMF generují jalový výkon, který se oscilačními pohyby od zátěže ke zdroji (generátoru) a zpět šíří sítí.

Přijímače indukční energie nebo spotřebiče jalového výkonu

Transformátor. Je jedním z hlavních článků přenosu elektřiny ze zdroje elektrické energie ke spotřebiteli a je navržen tak, aby pomocí elektromagnetické indukce přeměnil střídavý proud o jednom napětí na střídavý proud o jiném napětí s konstantní frekvencí. a bez výrazných ztrát výkonu.
Asynchronní motor. Asynchronní motory spolu s činným výkonem spotřebují až 65 % jalového výkonu energetické soustavy.
Indukční pece. Jedná se o velké elektrické přijímače, které ke svému provozu vyžadují velké množství jalového výkonu. Pro tavení kovů se často používají vysokofrekvenční indukční pece.
Měničové jednotky, které převádějí střídavý proud na stejnosměrný proud pomocí usměrňovačů. Tato zařízení jsou široce používána v průmyslových podnicích a železniční dopravě využívající stejnosměrný proud.

Přečtěte si více

Podzimní výsadba jahod: načasování a základní pravidla | Svět vysoké sklizně | Internetový obchod Aelita

Spotřebitel se obvykle zajímá o činný výkon v zátěži, který určuje užitečnou práci. Generování jalového výkonu zátěží zvyšuje zdánlivý výkon protékající sítí. Zdánlivý výkon (S) je roven odmocnině geometrického součtu P – činný výkon a Q – jalový výkon.

Generování jalového výkonu zátěží je doprovázeno negativními jevy, jako jsou:

zvýšení aktivních ztrát (protože se zvyšuje hodnota celkového výkonu);
snížení zatížitelnosti (s rostoucím proudovým zatížením přívodního kabelu a distribučního transformátoru);
větší pokles napětí (v důsledku zvýšení jalové složky napájecího proudu).

Přestože energie generátoru není plýtvána na výrobu jalového výkonu, je zapotřebí další aktivní energie z generátoru k jejímu přenosu sítí. Dodatečný jalový proud procházející sítí způsobuje nejen ztráty činného výkonu v síti a vodičích generátoru, ale také snižuje přípustnou činnou složku proudu napájecí sítě, protože průřez přívodního kabelu je dimenzován na maximální zatížení. Úroveň jalového výkonu motorů, generátorů a podnikové sítě jako celku je charakterizována účiníkem cos φ – jedná se o číselný poměr činného výkonu k celkovému výkonu: cos phi = P/S. Například: cos phi asynchronních motorů je přibližně 0,7; cos φ svařovacích transformátorů – přibližně 0,4; cos phi obráběcích strojů nepřesahuje 0,5 atd. Plné využití kapacity sítě je tedy možné pouze kompenzací jalové složky výkonu.

K čemu vede nedostatek kompenzace jalového výkonu pro spotřebitele?

Pro transformátory při snižování cos phi kapacita činného výkonu klesá v důsledku zvýšení jalového zatížení.
Zvýšení celkového výkonu při snižování cos phi vede ke zvýšení proudu a následně i výkonových ztrát, které jsou úměrné druhé mocnině proudu.
Zvýšení proudu vyžaduje zvětšení průřezů vodičů a kabelů a zvyšují se kapitálové náklady na elektrické sítě.
Zvýšení proudu při poklesu cos phi vede ke zvýšení ztráty napětí ve všech částech energetického systému, což způsobuje pokles napětí mezi spotřebiteli.
V průmyslových podnicích narušuje pokles napětí normální provoz elektrických přijímačů. Snižuje se rychlost otáčení elektromotorů, což vede ke snížení produktivity pracovních strojů, snižuje se produktivita elektrických pecí, zhoršuje se kvalita svařování, snižuje se světelný tok lamp, klesá propustnost továrních elektrických sítí a jako v důsledku toho se kvalita výrobků zhoršuje.

Použití kapacitních kompenzátorů jalového výkonu umožňuje snížit množství spotřebovaného indukčního jalového výkonu a dosáhnout ekonomického efektu v otázkách úspory energie. Existuje několik způsobů, jak snížit jalový výkon, ale jako nejvýhodnější se pro tyto účely jeví použití kondenzátorových jednotek. Kondenzátorové jednotky mají nízké ztráty, snadno se nastavují a obsluhují a lze je připojit kdekoli v elektrické síti. S jejich pomocí můžete kompenzovat téměř jakékoli množství jalového výkonu.

Princip činnosti kapacitního kompenzátoru jalového výkonu spočívá v tom, že jalový výkon se již nepohybuje mezi generátorem a zátěží, ale provádí lokální oscilace mezi jalovými prvky – indukčními vinutími zátěže a kapacitním kompenzátorem. Zároveň pro snížení ztrát způsobených tokem jalového výkonu je nutné umístit kompenzátor co nejblíže zátěži.

Přečtěte si více

Baobaby - nejznámější památka Madagaskaru - Travellizy

Lze použít jako spínací prvek v kondenzátorových instalacích stykače nebo tyristory.

Stykačové kondenzátorové jednotky jsou nejrozšířenější kvůli jejich jednodušší implementaci a nižší ceně ve srovnání s tyristorovými (statickými) kondenzátorovými jednotkami. V průmyslových podnicích má však zátěž často prudce proměnlivý charakter, v takových případech jsou kompenzátory stykačů neúčinné kvůli nedostatečné rychlosti mechaniky stykače. Stykače mají navíc omezený konstrukční počet operací, což při intenzivním spínání vede k předčasnému selhání kompenzátoru.

Tyristorové kompenzátory jalového výkonu nemají výše uvedené nevýhody stykačových kompenzátorů. Tyristory mají mnohem vyšší provozní rychlost, což umožňuje kompenzovat jalový výkon při rychle se měnících podmínkách zatížení. Nemají také žádná omezení na počet sepnutí, jelikož se jedná o zcela elektronické prvky, bez pohyblivých mechanických částí. A skutečnost, že spínání kondenzátorů v instalacích tyristorových kondenzátorů probíhá při nulovém proudu, výrazně zvyšuje životnost jak kondenzátorových baterií, tak celé instalace jako celku.

JE “RUMIKONT” vyrábí tyristorové kompenzátory jalového výkonu (TKRM) v rozsahu 50. 1000 kVAr pro třífázové elektrické sítě 380 V a 660 V.

Тиристорный компенсатор ТКРМ-500/0,4-07-90-Д-УХЛ4

jmenovitý výkon 500 kVAr,

napájecí napětí 380 V, jmenovitý proudový odběr 750 A

Тиристорный компенсатор ТКРМ-500/0,4-07-90-Д-УХЛ4

(rozvržení skříně – pohled zepředu)

Тиристорный компенсатор ТКРМ-500/0,4-07-90-Д-УХЛ4

(uspořádání skříně – pohled zezadu)

Modul tyristorového kompenzátoru 120 kVAr

Složení: kompenzační nádrže, pojistky, tyristory,

tyristorový řídicí impulsový generátor,

TCRM-500/0,4-07-90-D-UHL4 je kompletní kompletní zařízení, ale vyžaduje připojení proudových transformátorů ve dvou fázích pro měření a regulaci výkonu. Skládá se z řídicího systému, indikačního panelu, čtyř nastavitelných bloků a jednoho neregulovaného bloku s kondenzátory.

Tyristorový kompenzátor jalového výkonu je vybaven vstupním jističem, který zajišťuje ochranu TCRM před nadproudy a také ochranu zařízení rozvodny před vnitřními zkraty v TCRM.
Každá z kondenzátorových jednotek je vybavena přídavnými pojistkami instalovanými ve dvou fázích. Pojistky poskytují selektivní ochranu TCRM před nadproudy uvnitř jednotlivých jednotek. Přepěťovou ochranu zajišťuje blok varistorů, který je vybaven stacionární jednotkou. Mikroprocesorový řídicí systém je vybaven vnitřními senzory, které umožňují sledovat ztrátu pomocného napětí a vypnout TCRM.

Na zobrazovacím panelu se zobrazují následující parametry:

síťové napětí ab, V;
síťové napětí bc, V;
zatěžovací proud fáze a, A;
zatěžovací proud fáze c, A;
fáze proudu kondenzátorové banky;
proud banky kondenzátoru fáze c;
účiník (cos φ);
jalový výkon, vKAr;
činný výkon, kW;
celkový výkon, kVA.

V moderních napájecích sítích vznikají vlivem nelinearity zátěže (např. při provozu pulzních stabilizátorů a výkonových měničů) vyšší proudové harmonické, které se svou velikostí často stávají srovnatelnými se základní harmonickou. Kondenzátory kompenzačních jednotek jalového výkonu mohou spolu se zatěžovací indukčností tvořit oscilační obvody, které jsou svou rezonanční frekvencí blízko frekvenci jedné z vyšších harmonických. To vede k výraznému zvýšení proudu kondenzátorů a výrazně snižuje jejich životnost. Přepětí, ke kterému dochází během rezonance na prvcích instalace kondenzátoru a zatížení, může vést k porušení izolace. Pro odstranění těchto problémů a pro optimalizaci charakteristik kompenzátoru se před implementací TCRM provádí studie elektrické sítě zákazníka. K potlačení rezonancí se používají tlumivky, které jsou naladěny na frekvenci nejvýznamnějších harmonických.

Přečtěte si více

Proč listy zimního česneku žloutnou — AgroXXI

Níže jsou uvedeny skutečné výsledky studie elektrické sítě spotřebitele před a po implementaci TCRM.