Компенсирующий эффект при неравномерном графике нагрузки и различных режимах конденсаторов
Рассмотрим участок электрической сети, питающий цех с неравномерной нагрузкой смен. Активное сопротивление участка r ом, рабочее напряжение сети U кв.
Потребляемая реактивная мощность в рабочие или максимально нагруженные смены Q квар, в нерабочие или минимально нагруженные смены Qмин=aQ. Относительная продолжительность рабочих смен принята k (для одно- и двухсменной работы k=0,33 и 0,66 соответственно), нерабочих смен или смен со значительно сниженной нагрузкой 1–k. Для трехсменной работы с идеально равномерным графиком k=1 во всех остальных случаях трехсменной работы принимается, так же как и для двухсменной, k =0,66. Разница между трехсменной и двухсменной работой заключается лишь в том, что для первой значение a больше, чем для второй.
В рассматриваемом цехе устанавливаются круглосуточно включенные нерегулируемые конденсаторы мощностью QС. Определим получающееся при этом среднесуточное снижение потерь мощности:
. (14)
Выражение в первых квадратных скобках дает потери мощности до компенсации, во вторых квадратных скобках - после компенсации.
После преобразования получаем:
. (15)
В дальнейшем будем пользоваться величиной
. (16)
Эту величину назовем компенсирующим эффектом нерегулируемых конденсаторов. Величина DР0 характеризует эффективность использования нерегулируемых конденсаторов при данной величине с и данной неравномерности суточного графика нагрузки (k и a.).
Продифференцировав (16) по с, находим, что компенсирующий эффект получается максимальным при
. (16а)
Помножив обе части этого уравнения на 24Q, получаем:
. (16б)
Это означает, что при нерегулируемых конденсаторах максимальное снижение потерь получается, когда их мощность подобрана таким образом, что отдаваемая ими за сутки реактивная энергия полностью покрывает потребляемую до компенсации реактивную энергию.
Приняв в уравнении (16) DР0=0, получаем, что при 
, т. е. при степени компенсации, вдвое превышающей оптимальную потери мощности останутся равными потере мощности до компенсации. Если же принять еще большую величину с, то потери электроэнергии в рассматриваемом участке сети будут больше, чем до компенсации.
Если во вторых квадратных скобках уравнения (14) в выражении aQ – QС принять QС=0, то получим среднесуточное снижение потерь мощности для случая, когда в часы минимума конденсаторы полностью отключаются (полное регулирование). Тогда
(17)
Продифференцировав (17) по с, находим, что максимумы DР' и DР'0, получаются при с=l. Таким образом, если при нерегулируемом режиме мощность конденсаторов не должна превышать среднесуточной реактивной мощности, потребляемой установкой, то при полном регулировании конденсаторов она может быть принята большей и равной мощности, потребляемой в максимально загруженные смены.
Однако полное регулирование конденсаторов не может считаться во всех случаях оптимальным режимом, так как остается нескомпенсированной реактивная мощность минимально нагруженных смен, равная aQ. Более оптимальным, хотя и более сложным по своему осуществлению, следует считать частичное отключение конденсаторов (частичное регулирование), при котором в часы минимума остается включенной мощность конденсаторов aQ, а мощность QС–aQ отключается. Снижение потерь для этого режима получим, если принять QС = aQ в выражении aQ-QС во вторых квадратных скобках в (14):
(18)
Сравнение компенсирующего эффекта для полного регулирования с нерегулируемым режимом конденсаторов.
Для этого вычтем почленно уравнения (17) и (15):
. (19)
После преобразований получаем:
для двухсменной работы (k=0,66)
для односменной работы (k =0,33) (19а)
Вычитая почленно уравнения (18) и (16), получаем:
для частичного регулирования и двухсменной работы
для односменной работы (20)
Таким образом, при всех режимах конденсаторов и в особенности при нерегулируемом необходимо обеспечить такое распределение конденсаторов на предприятии или в данном районе энергетической системы, при котором установки с наиболее равномерным графиком реактивной мощности имели бы наибольшую степень компенсации.
При выборе мощности конденсаторов для данной установки необязательно строго придерживаться оптимальной величины степени компенсации (с). Во многих случаях без существенного уменьшения снижения потерь в рассматриваемом участке сети можно принять величину с меньше оптимальной. Так, например, если для k=0,66 и a=0,6 при оптимальной степени компенсации с=0,87 DР0=0,36, то при с=0,6 DР0=0,34. Вместе с тем такое снижение величины с позволяет при нерегулируемых конденсаторах избежать перекомпенсации в этом участке электрической сети (с=a) и этим облегчить режим напряжения в третьей смене.
Полное регулирование становится целесообразным при с³2a. При меньших значениях с компенсирующий аффект получается меньшим, чем при нерегулируемых конденсаторах. При a>0,5 и всех значениях с он дает отрицательный результат по сравнению с нерегулируемым режимом.
Частичное регулирование целесообразно при с>a. В рабочие смены трех- и двухсменных предприятий при с £ 0,6 - 0,75 и a ³ 0,3 - 0,4, оно дает некоторое преимущество по сравнению с нерегулируемым режимом. При a³0,5 - 0,6 это преимущество практически сводится к нулю. В нерабочие смелы (a=0,1-0,2) компенсирующий эффект существенно выше, чем при нерегулируемых конденсаторах, в особенности при односменной работе. При сопоставлении режимов следует учитывать, что при полном регулировании потери в конденсаторах уменьшаются на величину 0,0004QC(1-k). При частичном регулировании они уменьшаются на величину 0,004 (QС-aQ)´(l-k).
Пример 1. Промышленное предприятие подключено к шинам 6 кв главной понизительной подстанции 35/6 кв.
Заданный cosj2=0,95. Конденсаторы подключены к групповым щиткам цеховых сетей 380 в.
Определить получаемое среднесуточное снижение потерь при различных режимах конденсаторов.
Цех № 1. Р =200 квт; cosj1=0,5; Q=346 квар; k = 0,33; a=0,2; aQ»70 квар.
Определяем приведенный эквивалент реактивной мощности.
Питающий кабель 6 кв 3´35 мм2; l=0,2 км.
Трансформатор 560 ква
Кабели 0,38 кв ААБЗ´3´95 мм2; l=0,05 км
Суммарно Эп=0,0018+0,020+0,016=0,038 квт/квар.
Цех № 2.Р =5000 квт; cosj1=0,6; Q=6650 квар; k = 0,66; a=0,4.
Эп=0,04 квт/квар
Цех № 3.Р =10000 квт; cosj1=0,6; Q=13300 квар; k = 0,66; a=0,2.
Эп=0,5 квт/квар
Потребление реактивной мощности: в первую смену 346+6650+13300=20296 квар; во вторую смену 6650+13300+346×0,2=20020 квар; в третью смену 6650×0,4+13300×0,2+346×0,2=5390 квар.
Среднесуточное потребление мощности Qср=15200 квар.
Среднесуточный cosj1=0,6. Для получения средневзвешенного cosj2=0,95 необходимо установить конденсаторы суммарной мощностью QC=11400 квар.
Питающие линии 35 кв и трансформаторы 35/6 кв
Протекающие в первую и вторую смены мощности: Р=15000 квт; Q=20296 квар, в третью смену:
Р=4040 квт; aQ=5390 квар; a=0,25.
Линии 35 кв АС-120, l=3 км
Трансформаторы 35/6,3 кв
Суммарно Эп=0,036 квт/квар.
Как и следовало ожидать, наибольшее снижение потерь в электрической сети завода получается при частичном регулировании конденсаторов, а наименьшее – при нерегулируемом режиме. Однако, как ранее было сказано, экономическая целесообразность того или другого режима определяется суммарным эффектом компенсации сети энергетической системы и предприятия.
Дата добавления: 2015-12-17; просмотров: 772;