Описание лабораторного стенда. Снятие параметров потребления и перетока реактивной

Снятие параметров потребления и перетока реактивной

мощности в узлах нагрузки»

Выполнили: ст. гр. Эб-429 Калимуллин А.Т. Астафьев А.В. Пряхин О.А. Саитов В.А.   Проверил: Рысев П.В.

Омск 2013

Цель работы: Закрепление знаний по разделу теоретического курса «Компенсация перетоков реактивной мощности в системах электроснабжения». Приобретение практических навыков по измерениям потребляемой реактивной мощности в узлах нагрузки и значений ее перетоков от источника к потребителю.

Теоретические положения

Одна из особенностей режимов работы большинства электроприемников заключается в том, что кроме активной мощности (Р) они потребляют и реактивную мощность (Q). Величина реактивной мощности в трехфазных электрических сетях при условии синусоидальности и симметрии токов и напряжений определяется по формуле

(2.1)

где U – действующее значение линейного напряжения, В; I – действующее значение тока на рассматриваемом участке сети, А; φ – угол сдвига фаз между фазным напряжением и током, град.

Потребителями реактивной мощности являются асинхронные двигатели, преобразовательные установки, трансформаторы, воздушные линии и т.п.

Значение реактивной мощности характеризует скорость обмена электромагнитной энергии источниками и потребителями электроэнергии [3].

Перетоки реактивной мощности по сети приводят:

- к снижением пропускной способности элементов системы;

- к увеличению потерь мощности и энергии в элементах сети;

- к потерям напряжения в элементах сети;

- к снижению статической устойчивости узлов нагрузки;

- к необходимости увеличения мощности генераторов на электрических станциях для генерации реактивной мощности, вызванной ее перетоками.

Компенсацию реактивной мощности в полной мере можно отнести к энергосберегающим технологиям.

Задачей компенсации реактивной мощности является проведение мероприятий, при осуществлении которых реактивная мощность, потребляемая от источника питания, была бы оптимальна для данного узла нагрузки.

Принцип, назначение, способы и средства компенсации реактивной мощности в системе электроснабжения объекта подробно рассмотрены в курсе лекций [4].

При распределении компенсирующих устройств по узлам нагрузки сети требуется установить оптимальное соотношение между источником и потребителем реактивной мощности, принимая во внимание затраты на:

- потери электроэнергии на генерацию реактивной мощности источниками реактивной мощности;

- потери электроэнергии на передачу реактивной мощностииз сети высшего напряжения;

- удорожание цеховых ТП в случае загрузки их реактивной мощностью;

- завышение сечений проводников;

- установку средств компенсации.

Затраты, обусловленные перечисленными факторами, можно сократить, если осуществлять компенсацию РМ непосредственно у потребителя реактивной мощности с низкими коэффициентами мощности ( ).

Потребляемая реактивная мощность в узле нагрузки (Q_потр) определяется через потребляемую активную мощность (P_потр) по формуле

, (2.2)

где tgφ – коэффициент реактивной мощности узла нагрузки (соответствует
cos φ), о.е.

При определении мощности компенсирующих устройств по уровням СЭС необходимо учитывать потери электроэнергии не только в сетях предприятия, но и в сетях энергосистемы.

Предельное значение коэффициента реактивной мощности в точке присоединения потребителя к электрической сети строго нормируется. Поэтому величина оптимального перетока реактивной мощности от энергосистемы к потребителю задается энергоснабжающей организацией.

Следует отметить, что с точки зрения экономии электроэнергии и регулирования напряжения компенсацию реактивной мощности наиболее целесообразно осуществлять у ее потребителей.

В качестве компенсирующих устройств в сетях до 1 кВ применяются батареи статических конденсаторов (БСК), в сетях 6 (10) кВ могут использоваться синхронные двигатели (СД) или высоковольтные БСК.

Расчет мощности компенсирующих устройств по уровням системы электроснабжения подробно рассмотрен в лабораторной работе № 5.

Описание лабораторного стенда

Лабораторный стенд предназначен для выполнения лабораторных работ по теме теоретического курса «Компенсация реактивной мощности».

Лабораторный стенд (рис. 2) моделирует систему электроснабжения объекта.

Рис. 2.1. Лабораторный стенд «Компенсация реактивной мощности в системах электроснабжения»

Питание нагрузки осуществляется от источника питания напряжением 6 кВ. От шин 6 кВ питаются асинхронный двигатель (АД) и синхронный двигатель (СД). Низковольтная нагрузка получает питание от шин 0,4 кВ через понижающий трансформатор (Т) 6/0,4 кВ. Предусмотрена возможность компенсации перетоков реактивной мощности как в системе питания (6 кВ) регулированием тока возбуждения СД, так и системе потребления (0,4 кВ) переключением ступеней БСК (четыре ступени).

Для снятия показателей электрических нагрузок и перетоков мощности в схему включены показывающие приборы:

- для контроля напряжения на шинах 6 кВ – вольтметр «V₁», на шинах 0,4 кВ – вольтметр«V₂»;

- для контроля тока в питающей линии 6 кВ – амперметр «А₁»,в питающей линии 0,4 кВ – амперметр«А₂», в цепи нагрузки – амперметр «А₄», в цепи блока статических конденсаторов – амперметр «А₃»;

- для контроля коэффициента мощности установлены фазометры («cosφ») – на шинах 6 кВ («cosφ1») на шинах 0,4 кВ («cosφ2»).

На стенде можно смоделировать четыре режима работы нагрузки на шинах до 1 кВ с различными значениями потребления реактивной мощности. Переключение режимов работы нагрузки осуществляется переключателем «НАГРУЗКА».

Компенсация перетоков реактивной мощности в сетях 0,4 кВ для различных режимов работы нагрузки осуществляется включением соответствующих ступеней батарей статических конденсаторов (БСК). Включение и отключение ступеней БСК осуществляется с помощью выключателей «QF1», «QF2», «QF3» «QF4».

Нагрузкой на шинах 6 кВ являются асинхронный и синхронный двигатели. Компенсация перетоков реактивной мощности от источника питания (сеть 6 кВ) до нормируемой величины осуществляется регулированием тока возбуждения синхронного двигателя.

Включение стенда для проведения работ.

1. Включить выключатель (В-1) ввода силового пункта (СП-1).

2. Включить трехфазную сеть с линейным напряжением 220 В, питающую стенд, выключателем (В-2).

3. Включить автоматический выключатель «220 В», находящийся на левой боковой стенке корпуса стенда.

Стенд готов для проведения лабораторных работ.

Последовательность дальнейших операций подробно рассмотрена в разделе

«Порядок выполнения экспериментальной части работы».

Правила техники безопасности при работе на лабораторном стенде

К выполнению лабораторных работ допускаются студенты, прошедшие инструктаж по технике безопасности на рабочем месте.

Инструкция по технике безопасности находится в учебной лаборатории 6-141.

Перед включением вводного выключателя В1 силового пункта СП1 и выключателя В2 необходимо предупредить всех студентов, работающих на стендах, о подаче напряжения.

При возникновении неисправностей в работе стенда необходимо отключить стенд и поставить в известность преподавателя, ведущего занятия.

Запрещается:

– производить работы менее чем двумя лицами;

– включать стенд при снятой задней стенке стенда;

– включать стенд без предупреждения всей бригады, работающей на данном стенде;

– оставлять включенным стенд после окончания работ.

В случае нарушения правил техники безопасности при работе на лабораторном стенде бригада удаляется с рабочего места. Повторный допуск к проведению лабораторных работ осуществляется только после пересдачи правил техники безопасности на рабочем месте.