Совершенствование систем электроснабжения подземных потребителей шахт. Расчет схемы электроснабжения ЦПП до участка и выбор фазокомпенсирующих устройств (стр. 21 из 25)

К потребителям реактивной мощности в электроустановках горных предприятий относятся асинхронные двигатели, трансформаторы, преобразователи, сварочные трансформаторы, а также реакторы и электрические сети. Поскольку с изменением нагрузки приемников реактивная мощность изменяется незначительно, основной причиной повышенного потребления реактивной мощности являются выбор приемников с чрезмерным запасом мощности, а также работа приемников в режиме холостого хода.

Передача реактивной мощности:

а) снижает пропускную способность элементов схемы электроснабжения (генераторов, трансформаторов, линий и т. д.) по активной мощности, поскольку пропускная способность по полной мощности является неизменной;

б) вызывает дополнительные потери активной мощности на передачу реактивной мощности;

в) вызывает дополнительные потери напряжения в линиях, трансформаторах, реакторах.

Для устранения недостатков, связанных с передачей реактивной мощности, необходимо применять меры и средства для ее компенсации:

а) повышать загрузку электродвигателей за счет рационального изменения технологического процесса;

б) ограничивать время работы двигателей на холостом ходу, применяя в случае необходимости автоматические ограничители холостого хода, если продолжительность межоперационного периода превышает 10 с;

в) заменять длительно незагруженные двигатели менее мощными, используя заменяемые электродвигатели в другом месте, если изъятие избыточной мощности вызывает уменьшение потерь активной энергии в энергосистеме;

г) рационализировать работу трансформаторов, переводя их нагрузки на другие трансформаторы и отключая на время спада нагрузки, а также заменяя менее мощными трансформаторами, если их средняя загрузка составляет менее 30% номинальной мощности;

д) установка на предприятии специального электрооборудования, компенсирующего реактивную мощность (допускается только с разрешения энергосистемы).

Для компенсации реактивной мощности применяются статические конденсаторы, синхронные электродвигатели, синхронные компенсаторы.

Величина требуемой реактивной мощности Q_К компенсирующих устройств определяется по формуле:

где Q_М – реактивная нагрузка предприятия в режиме наибольших активных нагрузок энергосистемы;

Q_С – наибольшее значение реактивной мощности, передаваемой энергосистемой в сеть предприятия в режиме наибольших активных нагрузок энергосистемы.

В данной работе рассмотрим наиболее простой с технической точки зрения вариант компенсации реактивной мощности с помощью конденсаторных батарей. Наиболее простой способ компенсации с экономической точки зрения, установка компенсирующих устройств на ГПП. Но он не решает компенсацию реактивной мощности непосредственно в отдельных ветвях системы.

Конденсаторные установки могут выполнять компенсацию реактивной мощности, регулирование напряжения, создание симметричного режима, устранение гармоник в устройствах соответствующих фильтров и др. При решении задачи выбора мощности конденсаторных установок и размещения их в распределительных сетях необходимо учитывать: номинальное напряжение сети, где предполагается их установка; допустимые колебания напряжения в сети; график потребляемой реактивной мощности и характеристики основных потребителей данной сети отключающую способность коммутационной аппаратуры; возможность возникновения резонансных явлений; применение автоматического регулирования мощности конденсаторных установок; потребность в реактивной мощности не только в системе в целом, но и для всего района с соответствующим учетом необходимого резерва; номенклатуру выпускаемых заводами комплектных конденсаторных установок; экономический эффект от использования конденсаторных установок; возможность регулирования напряжения с помощью трансформаторов с РПН и конденсаторных установок.

Передача реактивной мощности во многих случаях экономически целесообразна в пределах одной ступени трансформации, а конденсаторные установки выгодно размещать вблизи мест потребления реактивной мощности.

Целесообразно применять КУ с автоматическим регулированием мощности, а суммарная мощность нерегулируемых КУ не должна превышать наименьшую реактивную нагрузку в данной сети. Управляемые КУ с номинальным напряжением ниже 1000 В могут оказаться более экономичными вследствие их большего технико-экономического эффекта и меньшей стоимости коммутационных аппаратов. В сетях же напряжением выше 1000 В удельная стоимость самих конденсаторов ниже, а стоимость коммутационной аппаратуры для автоматического управления секциями значительно выше. Частота включений и отключений секций КУ при прочих равных условиях больше для КУ, присоединяемых к сетям напряжением до 1000 В, и меньше для КУ, присоединяемых к сетям напряжением выше 1000 В.

Конденсаторные установки поперечной компенсации в зависимости от результатов произведенных технико-экономических расчетов могут размещаться в распределительных сетях 660/1140 В и 6/10 кВ на шинах подстанций и непосредственно на воздушных линиях передачи. Совместное использование регулирующего и компенсирующего эффектов рассредоточенных конденсаторных установок малой и средней мощности более экономично, чем использование крупных конденсаторных установок.

Исходя из номенклатуры, намечаемой к выпуску заводами, рекомендуется применять для низкого напряжения следующие мощности КУ в единице 80, 100, 150, 200, 300, 400, 540 квар с аппаратурой дистанционного управления, а для осветительных нагрузок низкого напряжения – с мощностью в единице порядка 30 – 150 квар, подключаемые непосредственно без выключателей к осветительным сетям. На напряжении 6/10 кВ рекомендуется применять мощность КУ в единице: 300, 450, 600, 750, 900, 1050, 1200 квар с присоединением через отдельные выключатель.

Величина капитальных затрат на конденсаторную установку определяется мощностью, напряжением, наличием автоматического регулирования, типом распределительных устройств, используемых при подключении установки к электрической сети. С увеличением мощности конденсаторной установки удельные характеристики снижаются, так как стоимость и монтаж коммутационной, защитной, измерительной, разрядной аппаратуры, а также вводных ячеек и аппаратуры автоматического регулирования почти не зависят от мощности конденсаторной установки.

Способы компенсации реактивной мощности.

При работе в электрических системах мощных генераторов с высоким коэффициентом мощности, ростом протяженности сетей 220, 330, 500 кВ передача реактивной мощности от электростанции к местам ее потребления экономически нецелесообразна. Источниками реактивной мощности являются не только генераторы электрических станций, но и синхронные компенсаторы, синхронные двигатели, работающие в режиме перевозбуждения, регулируемые конденсаторные установки и др.

Увеличение потоков реактивной мощности в элементах сети приводит к изменению напряжения в различных ее точках, поэтому одновременно с компенсацией реактивной мощности должен решаться вопрос регулирования напряжения в сети. Для этих целей в последнее время получили широкое распространение конденсаторные установки, размещаемые в любых точках распределительных сетей напряжением 0,66 – 10 кВ в непосредственной близости к месту потребления реактивной мощности. При этом можно или полностью отказаться от регулируемых под нагрузкой цеховых трансформаторов, или значительно уменьшить их диапазон регулирования, что даст снижение потери энергии в сетях и улучшает качество напряжения у электроприемников.

Для покрытия реактивной мощности косинусными конденсаторами в сетях горных предприятий получили распространение централизованная, групповая и индивидуальная виды компенсации (рис.10.1). При централизованной компенсации на стороне высшего напряжения (рис.10.1,а), когда конденсаторная установка подсоединяется к шинам б/10 кВ трансформаторной подстанции, получается хорошее использование конденсаторов, их требуется меньше и стоимость 1 квар получается минимальной по сравнению с другими способами. При компенсации по этой схеме разгружаются от реактивной мощности только расположенные выше звенья энергосистемы: питающие сети 6/10 кВ, трансформаторы главных подстанций 110/6 кВ, питающие линии электропередачи 110 кВ и генераторы электрических станций. Распределительные же сети питающих трансформаторов не разгружаются от реактивной мощности, а следовательно, потери электроэнергии в них не уменьшаются и мощности трансформаторов на подстанции не могут быть уменьшены.

Рис.10.1 Способы компенсации реактивной мощности в сетях

промышленных предприятий

а – централизованная на стороне высшего напряжения; б – централизованная на стороне низшего напряжения; в – групповая; г – индивидуальная.

При централизованной компенсации на стороне низшего напряжения (рис.10.1,б), когда конденсаторная установка подсоединяется к шинам 0,66 кВ трансформаторной подстанции, от реактивной мощности разгружаются не только сети 6/10 кВ, но и трансформаторы на подстанции, а внутризаводские распределительные сети 660/1140 кВ остаются неразгруженными. При групповой компенсации (рис.10.1,в), когда конденсаторные установки устанавливаются на штреках и присоединяются непосредственно к участковым распределительным пунктам (РП) или кабели 0,66 кВ, разгружаются от реактивной мощности и трансформаторы на .подстанции м питательные сети 0,66 кВ. Неразгруженными остаются только распределительные сети к отдельным электроприемникам.