Анализ способов компенсации реактивной мощности в распределительных электрических сетях

Введение 5
1 О компенсации реактивной мощности. Гармонические составляющие в распределительных электрических сетях 6
1.1 Понятие реактивной мощности 6
1.2 Необходимость компенсации реактивной мощности 7
1.3 Пути снижения потребления реактивной мощности в электрической сети 9
1.3.1 Способы уменьшения потребления реактивной мощности 9
1.3.2 Устройства, применяемые для компенсации реактивной мощности 11
1.4 Высшие гармонические составляющие. Общие сведения 14
1.5 Влияние несинусоидальности на работу электроприемников 16
1.6 Способы снижения доли высших гармонических составляющих в системах электроснабжения 17
1.7 Резонансные явления в электрических сетях с косинусными батареями конденсаторов 20
1.8 Нормативные документы, регламентирующие несинусоидальность гармонических составляющих и компенсацию реактивной мощности 22
1.8.1 Обеспечение коэффициента мощности 22
1.8.1 Нормы качества электроэнергии по несинусоидальности 23
2 Расчет параметров устройства автоматической компенсации реактивной мощности 26
2.1 Расчет мощности КУ для обеспечения необходимого значения коэффициента реактивной мощности 26
2.2 Автоматическая компенсация реактивной мощности батареями конденсаторов 28
2.3 Расчет параметров УАКРМ 31
2.3.1 Расчет отношения мощностей смежных ступеней УАКРМ 31
2.3.2. Расчет мощностей секций УАКРМ 33
2.3.3 Расчет минимального количества ступеней компенсации 35
2.4 Моделирование режимов автоматической компенсации реактивной мощности 37
3 Компьютерная модель электрической сети с косинусными батареями конденсаторов 41
3.1 Исследование гармонических составляющих токов и напряжений в действующих электроустановках 41
Заключение 65
Список используемых источников 66

Весь текст будет доступен после покупки

Российская Федерация в значительной степени зависит от топливно-энергетических ресурсов, которые являются основой для экономики. Они непосредственно влияют на стабильное развитие страны в социальной, экономической и технологической сферах. Исследование связи между экономикой и энергетикой является актуальным и будет оставаться таким на протяжении долгого времени.

В распределительных электрических сетях эффективность потребления электрической энергии определяется возможностью обеспечения требуемого количества электроэнергии заданного качества для технологических процессов с минимальными потерями, и при этом сохраняется надежная работа электроприемников. Одним из самых важных способов повышения эффективности потребления электроэнергии является снижение потерь через регулирование напряжения и компенсацию реактивной мощности.

Компенсация реактивной мощности позволяет увеличить эффективность использования электроэнергии в нескольких направлениях: повышение пропускной способности линий и трансформаторов, снижение потерь активной энергии и стабилизация напряжения. Установка компенсирующих устройств позволяет снизить активные потери за счет уменьшения общего тока. Компенсация реактивной мощности является одной из технологий энергосбережения. Даже на предприятиях, где нет проблем с перегрузкой электросетей, внедрение мероприятий по компенсации реактивной мощности сокращает активные потери за сравнительно короткий период времени.

Большие электрические сети и высокие нагрузки предприятий приводят к значительным потерям при передаче, преобразовании и распределении электроэнергии. Эффективность использования произведенной на электростанции электроэнергии напрямую зависит от потерь в линиях и оборудовании. Снижение потерь возможно путем уменьшения реактивной составляющей в линиях и компенсации ее в местах потребления.

Для контроля потоков реактивной мощности и обеспечения допустимых уровней напряжения в распределительных сетях промышленных предприятий, а также для обеспечения стабильности нагрузки, требуется разработка централизованной и адаптивной системы управления параметрами средств регулирования. Эта система должна мгновенно оценивать текущие параметры, определять причинно-следственные законы функционирования электрической системы и управлять разнообразными элементами системы, которые изменяются со временем.

Весь текст будет доступен после покупки

1 О компенсации реактивной мощности. Гармонические составляющие в распределительных электрических сетях

1.1 Понятие реактивной мощности

Допустим, у нас есть источник синусоидального напряжения. Когда мы подключаем приемник электрической энергии к этому источнику, он потребляет ток, чья форма описывается уравнением. Этот ток сдвинут по фазе относительно напряжения на угол. Мгновенная мощность, выделяющаясь на зажимах приемника, может быть представлена как [3, 4, 6].

Из формулы видно, что это выражение состоит из двух слагаемых. Первое слагаемое является постоянным во времени, в то время как второе слагаемое имеет пульсирующую форму с двойной частотой (рисунок 1.1).

Рисунок 1.1 - Графики мгновенных значений тока, напряжения и мощности

Среднее значение мгновенной мощности p за период питающего напряжения Т определяется первым слагаемым [5, 6, 7, 8, 9].

Это выражение характеризует активную мощность, которая используется для выполнения полезной работы за единицу времени. На активном сопротивлении R она превращается в тепло [5, 6, 7, 10, 11, 12, 13].

Мощность, выделяемая за период во втором слагаемом функции (1.1), равна нулю, поэтому она не выполняет полезную работу. Однако без этого слагаемого обмен энергией в приемнике становится невозможным. Обмен энергией в приемнике возможен только при наличии реактивных элементов, таких как емкость и индуктивность, способных запасать и отдавать электромагнитную энергию.

Полную (видимую) мощность на выводах электроприемника в комплексной форме обычно выражают с использованием следующей формулы [6, 7, 8, 10, 14, 15]:

где U - комплексное напряжение, I* - комплексно сопряженное значение тока, а Q называется реактивной мощностью.

Весь текст будет доступен после покупки

1. Приказ Министерства энергетики Россиискои Федерации от 23 июня 2015 года №380 «О порядке расчета значении соотношения потребления активнои и реактивнои мошности для отдельных энергопринимаюших устроиств (групп энергопринимаюших устроиств) потребителеи электрическои энергии».
2. Приказ Министерства энергетики Россиискои Федерации от 9 июня 2020 года №1523-р «Энергетическая стратегия Россиискои Федерации на период до 2035 года».
3. Железко, Ю. С. Компенсация реактивнои мошности и повышение качества электроэнергии. – М.: Энергоатомиздат, 1985. – 224 с.
4. Анчарова, Т. В. Электроснабжение и электрооборудование здании и сооружении: учебник / Т. В. Анчарова, М. А. Рашевская, Е. Д. Стебунова. – 2-е изд., перераб. и доп. – Москва: ФОРУМ: ИНФРА-М, 2020. – 415 с.
5. Агунов, А. В. Управление качеством электроэнергии при несинусоидальных режимах: монография / А. В. Агунов; А. В. Агунов; М-во образования и науки Россиискои Федерации, Гос. образовательное учреждение высш. проф. образования Санкт-Петербургскии гос. морскои техническии ун-т. – Санкт-Петербург: СПбМТУ, 2009. – 134 с.
6. Компенсация реактивнои мошности в распределительных сетях
6-35 кВ: Селезнев А.С., Очиров Э.Ц., Зубова Е.В./ Повышение эффективности производства и использования энергии в условиях Сибири. 2023, Том 1, 82-88 с.
7. Атабеков, Г. И. Теоретические основы электротехники. В 3-х ч. Ч. 1. Линеиные электрические цепи: Уч. для вузов. – 5-е изд., испр. и доп. – М.: Энергия, 1978. – 592 с.

Весь текст будет доступен после покупки