Общие положения и решаемые задачи

Электроприемники промышленных предприятий требуют для своей работы как активной (Р), так и реактивной (Q) мощности. Реактивная мощность вырабатывается, как и активная, синхрон­ными генераторами и передается по системе электроснабжения к потребителям. Величина активной мощности, отдаваемой в сеть источником тока, определяется известным соотношением:

(6.1)

Угол между векторами тока и напряжения определяет степень использования мощности источника тока. Величина полной мощ­ности связана с величинами активной и реактивной мощностей соотношением:

(6.2)

Снижая потребление приемниками реактивной мощности, можно уменьшать установленную мощность генератора, трансфор­маторную мощность подстанций, увеличивать пропускную спо­собность системы электроснабжения, не увеличивая сечения ка­белей, проводов и других токоведущих частей.

Учитывая, что потребляемый ток обратно пропорционален соs φ, потери мощности в сети

(6.3)

обратно про­порциональны соs ² φ.

Основными электроприемниками реактивной мощности на про­мышленных предприятиях являются асинхронные двигатели - на их долю приходится 65- 70 % потребляемой реактивной мощ­ности, 20- 25 % приходится на трансформаторы и около 10 % - на воздушные линии, линии электропередачи и другие приемники (люминесцентные лампы, индукционные печи и реакторы).

Компенсация реактивной мощности имеет большое народно­хозяйственное значение. Так, увеличение коэффициента мощности на 0,01 в масштабах страны дает возможность дополнительно вы­работать до 500 млн-кВт-ч электроэнергии в год.

На рис. 6.1 приведена диаграмма, иллюстрирующая работу компенсирующего устройства. При снижении потребления реак­тивной мощности Q,до Q – Q_к, величина угла φ₁ уменьшается до φ₂, что приводит к увеличению коэффициента мощности при постоян­ной величине передаваемой активной мощности.

Рис. 6.1. Диаграмма работы компенсирующего устройства

В каждый момент времени коэффициент мощности промышлен­ного предприятия определяется соотношением:

(6.4)

где Р_i, S_i, Q_i- активная, полная, реактивная мощности в момент времени t_i.

На начальной стадии проек­тирования определяются наи­большие суммарные активные и реактивные нагрузки пред­приятия Р_м и Q_М (при естествен­ном коэффициенте мощности).

Наибольшая суммарная ре­активная нагрузка предприя­тия, принимаемая для опреде­ления мощности компенсиру­ющих устройств (КУ),

(6.5)

где k — коэффициент, учитывающий несовпадение по времени наибольших активной нагрузки энергосистемы и реактивной мощности предприятия.

Значения коэффициента k принимаются в зависимости от от­расли промышленности:

Значение наибольших суммарных реактивной Q_м1 и активной Р_м нагрузок сообщаются в энергосистему для определения зна­чения экономически оптимальной реактивной (входной) мощности, которая может быть передана предприятию в режимах наибольшей и наименьшей активных нагрузок энергосистемы, соответ­ственно Q_э1 и Q_Э2. По входной реактивной мощности Q _э1 опреде­ляется суммарная мощность КУ предприятия, а в соответствии с Q _{э2 -} регулируемая часть.

Суммарная мощность компенсирующих устройств С_К1 опреде­ляется необходимым балансом реактивной мощности на границе электрического раздела предприятия и энергосистемы в период ее наибольшей активной нагрузки:

(6.6)

[ Пестников Н.П., 120-121 ].