ЛЕКЦИЯ 34
Определение реального коэффициента мощности. Определение коэффициента мощности действующей электроустановки, кроме способа по соотношению (5.15), можно осуществить и иным путем, если контрольные замеры произведены (например, один раз в смену) при помощи амперметров РА, вольтметров PV и киловаттметров PW или амперметров, вольтметров и счетчиков активной энергии PI, наконец, при помощи ваттметров и варметров или счетчиков активной РI и реактивной РК энергии за известный период наблюдения ∆t:
где P – активная мощность электроустановки, кВт; I – линейный ток, A; U – линейное напряжение, В; Wa – количество активной энергии, зафиксированное счетчиком за время наблюдения ∆t, кВт∙ч; Iср – средний линейный ток за время ∆t, A; Wp – количество реактивной энергии, зарегистрированное счетчиком за время ∆t, квар∙ч; Р – активная мощность электроустановки, Вт или кВт; Q – реактивная мощность электроустановки, вар или квар; φ – угол сдвига фаз между фазным током и напряжением установки, град.
|
|
Для использования приведенных формул необходимо иметь достоверные действительные показания приборов. С этой целью замеры показаний амперметров, вольтметров, ваттметров и варметров производят через каждые 3-5 мин, а продолжительность наблюдения за показаниями счетчиков – через 1, 0,5 или 0,25 ч.
Способы улучшения коэффициента мощности действующей электроустановки. Имеется два понятия коэффициента мощности: естественный коэффициент мощности — при отсутствии каких-либо компенсаторов реактивной энергии и общий, искусственный коэффициент мощности – фактически достигнутое значение коэффициента мощности установки за счет каких-либо компенсаторов реактивной энергии, поэтому способы улучшения коэффициента мощности технологического процесса можно разделить на две группы.
Мероприятия по повышению естественного коэффициента: правильный выбор электродвигательных устройств по требуемой механической мощности (нагрузке ЭДУ М с или Р); устранение холостых ходов силовых трансформаторов – перераспределение нагрузки между работающими трансформаторами; устранение режимов холостых ходов электродвигательных устройств и сварочных трансформаторов, агрегатов и аппаратов – применение ограничителей РХХ и схем переключения с «треугольника» на «звезду»; применение многодвигательных приводов и систем автоматической адаптации к нагрузке. На рисунке представлена качественная комплексная рабочая характеристика, – технико-экономическая зависимость действующих электроустановок в виде кривой коэффициента использования энергии k исп = ηcosφ в функции коэффициента их загрузки:
|
|
,
доказывает справедливость приведенных мероприятий, так как кривая k исп(β) построена для реального двигателя.
График коэффициента использования энергии потребителем
Мероприятия по искусственной компенсации реактивной энергии. Установка статических конденсаторов при активно-индуктивной нагрузке и индуктивных дросселей при активно-емкостной нагрузке; замена асинхронных ЭДУ большой мощности (50 кВт и выше) синхронными; установка синхронных электромеханических компенсаторов.
Пример. Найти полные мощности в естественных и искусственных условиях, а также стоимость годового потребления энергии ΣС если активная мощность потребителя ΣPmax = 5 МВт, средневзвешенный его коэффициент мощности соsφсв = 0,5, время работы t = 500 ч в год, а искусственные условия созданы при соsφрац = 0,95. Силовую конденсаторную батарею необходимо установить на ПТП и подключить к шинам РУ НН. Используя соотношения (5.8), (5.12), определим последовательно величины Σ Qe max, Se max, Q к, Σ Q кн, S иmax, C и Σ С.
Суммарная максимальная реактивная мощность потребителя индуктивного характера при естественных условиях, Мвар:
Полная максимальная мощность потребителя в естественных условиях, МВ·А:
Мощность компенсатора, Мвар:
По справочным данным к установке примем трехфазные конденсаторы типа КМ-0,525-45-3 номинальной мощности Qкн = 45 квар. Тогда батарея компенсатора должна иметь не менее N = Qk/Qкн = 7000/45 ≈ 1 56 конденсаторов и суммарную мощность, Мвар:
Полная мощность, МВ·А, потребителя в искусственных условиях:
Стоимость электроэнергии, млн. руб., использованной потребителем в течении года в искусственных условиях при
,
ПОНЯТИЯ О ЦЕНТРЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК
И ВЫБОРЕ МЕСТА РАСПОЛОЖЕНИЯ ПОНИЗИТЕЛЬНЫХ ТРАНСФОРМАТОРНЫХ ПОДСТАНЦИЙ
Приемники электрической энергии в цехе, а также на территории предприятия имеют определенную геометрию взаимного расположения и нагружают ПТП активной, реактивной и полной мощностями различных величин. Если изобразить картину средней интенсивности распределения нагрузок на генеральном плане объекта в координатах x-y то можно получить картограмму его электрических нагрузок, на которой за центр электрических нагрузок (ЦЭН) принят центр круга, расположенного в центре потребителя (приемника), а за его расчетную мощность – радиус этого круга. Каждый круг можно разделить на секторы, площади которых равны соответственно осветительной и силовой нагрузкам.
Картограмма установленных номинальных активных мощностей – активных нагрузок электроустановок без учета коэффициента спроса k с, На рисунке показано расположение 10 цехов и станций первой очереди – сплошные линии и второй очереди – пунктирные линии, а также их активных нагрузок в виде кругов, радиусы которых соответствуют величинам мощностей (кВт). На картограмме нанесены точки: А – ЦЭН без учета расширения; А 1 – ЦЭН с учетом развития объекта.
Картограмма активных Картограмма реактивных
нагрузок производственного нагрузок производственного
объекта с ЦЭН в точке А объекта с ЦЭН в точке В
Картограммы могут быть не только с электрическими активными нагрузками Σ P max, но и с реактивными Σ Q max. Нахождение области расположения ЦЭН объекта возможно по картограмме методом потенциальных функций. Суть этого метода заключается в аналогии между нагрузками P i(Q i) электроустановок, расположенных в точках Xi и Yi, и потенциалами некоторых источников энергии, расположенных в тех же точках. Тогда координаты ЦЭН можно примерно определить формулами:
Расположение ПТП в ЦЭН объекта по координатам (5.16) приводит к наименьшему значению затрат на сооружение и эксплуатацию СЭС. Определение же места батареи конденсаторов или синхронного компенсатора осуществляется по реактивной картограмме – картограмме Qi(Xi;Yi) (рис.5.9) с ЦЭН в точке В, координаты которой находятся формулами.
|
|
РАСЧЕТ УСТАНОВЛЕННОЙ МОЩНОСТИ
ПОНИЗИТЕЛЬНОЙ ТРАНСФОРМАТОРНОЙ ПОДСТАНЦИИ И ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ
ПОКАЗАТЕЛЕЙ ЕЕ ТРАНСФОРМАТОРОВ
В ЕСТЕСТВЕННЫХ И ИСКУССТВЕННЫХ УСЛОВИЯХ
Целью работы является расчет установленной мощности ПТП промышленного объекта с потребителями II категории номинальным напряжением 0,525 В по исходным данным проектирования технологического производства, принятие решения по искусственному улучшению коэффициента мощности и выбор основного э лектрооборудования подстанции с учетом собственных нужд и возможного развития объекта, а также исследование влияния нагрузки трансформатора на его технико-экономические показатели.
Для достижения цели требуется:
1) рассчитать установленную мощность ПТП с учетом собственных нужд, коэффициента развития объекта и искусственной компенсации реактивной мощности;
2) выбрать основное электрооборудование ПТП и выполнить ее принципиальную схему;
3) исследовать поведение внешней U 2(β) и рабочей η(β) характеристик трансформатора в естественных и искусственных условиях функционирования трансформаторной подстанции;
4) обобщить результаты и сделать выводы по наиболее эффективному технико-экономическому использованию ПТП в реальных условиях производственного процесса.
Исходные данные как результат проектирования технологического производства сведены в табл. 5.3 и согласуются с вариантом*: 1(4)-70, 2(3)-200, 3(2)-1500, 4(8)-250, 5(6)-350, 6(7)-250, 7(1)-500, 8(5)-125, 9(11)-10. Алгоритм расчета
* В варианте первые цифры соответствуют данным табл. 5.3, вторые в скобках – номеру позиции потребителя II категории по табл. 5.1, а цифры за знаком «–» – их номинальные мощности (кВт).
Алгоритм расчета
1.Суммарные максимальные нагрузки с учетом коэффициентов спроса и мощности отдельных электроустановок сведены в расчетную таблицу (табл. 5.3)
|
|
2. Средневзвешенный коэффициент мощности промышленного процесса с учетом выражения (5.7)
3. Мощность компенсатора при рациональном значении коэффициента мощности 0,95, квар:
4. Для батареи статических конденсаторов выбран конденсатор КМ-0,525-45-3 на номинальную мощность 45 квар. Тогда количество конденсаторов в батареях должно быть не менее, экз.:
q k /q kh = 1173,745/45 = 26,083≈ 26.
Таблица 5.3