Потребители реактивной мощности

 

Основными потребителями реактивной мощности в электрических системах являются трансформаторы, воздушные электрические линии, асинхронные двигатели, вентильные преобразователи, индукционные электропечи, сварочные агрегаты и другие нагрузки. Суммарные абсолютные и относительные потери реактивной мощности в элементах сети весьма велики и достигают 50 % мощности, поступающей в сеть. Примерно 70—75 % всех потерь реактивной мощности составляют потери в трансформаторах различных ступеней напряжения. Так, в трехобмоточном трансформаторе ТДТН-40000/220 при коэффициенте загрузки, равном 0,8, потери реактивной мощности составляют около 12 % номинальной мощности [4].

На промышленных предприятиях основными потребителями реактивной мощности являются асинхронные двигатели – на их долю приходится 65—70 % реактивной мощности, потребляемой предприятием, 20—25 % приходится на трансформаторы, около 10 % – на другие приемники и воздушные линии электропередачи.

Общая потребляемая реактивная мощность равна

S Q _П = S Q _Н + SD Q,

где S Q _Н – суммарная реактивная мощность нагрузки;

SD Q – суммарные потери реактивной мощности.

Суммарная реактивная мощность нагрузки

S Q _Н = S P _{Н i *} tg j_i,

где P _{Н i} – активная мощность i -й нагрузки;

tg j_i – тангенс угла треугольника мощностей.

Суммарные потери реактивной мощности

SD Q = SD Q _Л – S Q _С + SD Q _Т,

где SD Q _Л – суммарные потери реактивной мощности в линии;

 S Q _С – суммарная генерация реактивной мощности в емкостных проводимостях линии;

SD Q _Т – суммарные потери реактивной мощности в трансформаторах.

Потери реактивной мощности в линии

Генерация реактивной мощности в емкостных проводимостях П-образной схемы замещения линии (рис. 2.3, б и в)

 

 

Рис. 2.3. Схемы замещения линий электропередачи:

а,б -воздушная линия 110-330 кВ с емкостной проводимостью и с реактивной мощностью, генерируемой емкостью линий; в -воздушная линия  кВ; г -кабельная линия  кВ

 

Среднее значение реактивной мощности, генерируемой в линиях длиной l = 100 км, приведено ниже:

              U _НОМ, кВ              110 150 220

              2 Q _C, МВар           3     6,5  12,6

Приблизительные величины потерь реактивной мощности в линиях и генерации в проводимостях линий принимаются равными

 

Потери в индуктивности и генерация в емкости линии имеют разные знаки, поэтому

+ j D Q _Л – j 2 Q _C = 0.

Следовательно,

Для ВЛ 110—150 кВ это почти строгое равенство. В этом случае по линии передается натуральная мощность.

Потери реактивной мощности в k параллельно работающих трансформаторах (см. § 2.2)

При характерных значениях u _К % потери в трансформаторах ориентировочно равны где S _Н== kS _НОМ.

В сетях с m ступенями трансформации ориентировочные потери составляют D Q _ТS = 0,1 mS _Н.

При правильном проектировании в любой электрической сети должен соблюдаться баланс полной мощности при соблюдении условий поддержания нормального режима. При этом необходимо обеспечить баланс реактивной мощности как для системы в целом, так и для отдельных узлов питающей сети с наличием в них необходимого резерва реактивной мощности.

Баланс реактивной мощности следует предусматривать для каждого характерного режима сети в отдельности. Это следующие режимы:

а) наибольшей реактивной нагрузки (при наибольшем потреблении реактивной мощности и наибольшей необходимой мощности компенсирующих устройств);

б) наибольшей активной нагрузки, связанной с наибольшей загрузкой генераторов активной мощностью при наименьшей их реактивной мощности;

в) наименьшей активной нагрузки, связанной с отключением части генераторов и, следовательно, невозможностью генерации последними реактивной мощности;

г) послеаварийные и ремонтные, связанные с наибольшими ограничениями передаваемой реактивной мощности по сети.