Лабораторная работа №3 Компенсация реактивных нагрузок в системах электроснабжения промышленных предприятий 1
жүктеу/скачать 121,85 Kb.
|
Лабораторная работа № 3
- Бұл бет үшін навигация:
- 2 Перечень оборудования Работа выполняется на стенде НЭТИ, описание которого приведено в Ведении. 3 Краткие теоретические сведения
|
Лабораторная работа № 3 Компенсация реактивных нагрузок в системах электроснабжения промышленных предприятий 1 Цель работы Исследование основных принципов компенсации реактивных нагрузок в промышленных электрических сетях. С этой целью в работе предусмотрено: вычисление мощностей компенсирующих устройств (КУ); реализация расчетного режима реактивной мощности на лабораторной модели путем автоматического регулирования по времени суток; составление диаграммы ЭВЧС на ТП4. 2 Перечень оборудования Работа выполняется на стенде НЭТИ, описание которого приведено в Ведении. 3 Краткие теоретические сведения Обмен реактивной мощностью между системой электроснабжения предприятия и электроэнергетической системой (ЭЭС) регламентирован «Правилами электрической и тепловой энергией». Экономически обоснованные входные реактивные мощности QЭ1, QЭ2 задаются предприятием дифференцированно, в зависимости от потребляемой мощности и электрической удаленности предприятия от источников энергии (электростанции). Числовые значения QЭ1, QЭ2 определяются в результате расчетов оптимальных режимов работы энергосистемы в периоды ее оптимальных (QЭ1) и минимальных (QЭ2) нагрузок. В настоящей лабораторной работе исследуется узел нагрузки, схема замещения которого приведена на рисунке 1. Схема содержит только одну из секций ГПП (правую секцию), поскольку вторая условно считается абсолютно аналогичной. Граница балансовой принадлежности предусмотрена на уровне высоковольтных вводов трансформаторов ГПП. В лабораторной модели источниками реактивной энергии являются: электроэнергетическая система (QЭ1, QЭ2), синхронный электродвигатель (QД), конденсаторные установки БК1, БК2 напряжением 10 кВ (QНБК) и БК3, БК4 напряжением 0,4 кВ (QНБК); потребителями – нагрузка на шинах 10,5 кВ (Q1) и нагрузка ТП (Q2). Наилучшим (оптимальным) режимом компенсации реактивных нагрузок будет режим, соответствующий минимальной величине годовых расчетных затрат и удовлетворяющий требованиям электроэнергетической системы. Для нахождения этого режима составляется функция расчетных затрат (целевая функция) и записываются ограничения. Оптимальными считаются такие мощности компенсирующих устройств, при которых целевая функция принимает минимальное значение в области допустимых решений. Область допустимых решений определяется ограничениями, накладываемыми на мощности КУ. Расчет оптимальных мощностей КУ в описанной выше постановке задачи производится с помощью методов математического программирования. В лабораторной установке моделируется не вся ПЭС, а только ГПП и одна из цеховых подстанций с питающей ее кабельной линией электропередачи. Нагрузка Q1 представляет собой суммарную реактивную мощность, потребляемую остальными ТП, число и мощность которых не известны. В этих условиях задачу оптимизации размещения КУ можно решать без применения оптимизационных методов, разделив ее на два этапа. Этап первый. Рассматривается ТП (рисунок 2) и определяется реактивная мощность низковольтных батарей QНБК. Для определения QНБК записывается функция годовых расчетных затрат (1) где Е – коэффициент отчислений от капиталовложений (нормативные отчисления, отчисления на эксплуатацию и восстановление оборудования). Числовое значение Е следует принять равным 0,223 о.е.; КН – удельная стоимость конденсаторных установок низкого напряжения (6у.е./ квар); Со – удельная стоимость потерь активной мощности (задается в пределах от 40 до 70 у.е./кВт); Рн – удельные потери активной мощности в конденсаторных установках низкого напряжения принимаются равными 0,003 кВт/ квар; RТЛ – приведенное к напряжению 10 кВ сопротивление трансформатора цеховой ТП и питающей его линии электропередачи: . Величина этого сопротивления определяется по данным, приведенным в работе №1; U – среднее напряжение на шинах ГПП; Qm2 – наибольшая реактивная мощность трансформатора Т4 в период максимальной активной мощности нагрузки энергосистемы (для упрощения работы считаем, что трансформатор Т3 отключен и в расчетах не учитывается), определяется по графику нагрузки Т4. Принимаем время максимума нагрузки с 8 до 12 часов утра. Мощность конденсаторной батареи определяется из уравнения (2) расчетное выражение имеет вид (3) Этап второй. На этом этапе рассматривается задача нахождения оптимальных значений QВБК и QД (рисунок 3). Величина нескомпенсированной мощности, передаваемой через трансформатор Т4: . Функции годовых расчетных затрат для этого этапа расчета имеет вид (4) где КВ – удельная стоимость конденсаторных батарей высокого напряжения (5у.е./квар); РКВ=0,002 кВт/квар – удельные потери в конденсаторных установках высокого напряжения; К1=0,011 кВт/квар, К2=0,00019 кВт/квар2 – коэффициенты, характеризующие потери активной мощности нагрузки ЭЭС. Математический минимум (экстремум) функции затрат с учетом условия баланса может быть определен при помощи метода Лагранжа. Обозначая коэффициент Лагранжа через , можно записать функцию Лагранжа следующим образом (5) где Qm1 – реактивная мощность нагрузки на шинах 10 кВ ГПП в период максимальной активной мощности нагрузки ЭЭС. Мощность QВБК и QД определяются решением системы уравнений . (6) Решая данную систему уравнений, можно получить выражение для расчета QВБК и QД в общем виде (7) . (8) Далее вычисляются установленные мощности конденсаторных батарей и наибольшая реактивная мощность СД. Отрицательные значения расчетных мощностей свидетельствует об отсутствии экономической целесообразности использования соответствующего источника реактивной мощности. Его значение принимается равным нулю. Величина QД не должна превышать допустимых значений по условиям нагрева статора и ротора СД с учетом его загрузки по активной мощности. Проверка СД по условиям нагрева в лабораторной работе не предусмотрено. Полное использование всех КУ экономически обосновано в период максимальной нагрузки ЭЭС. При существенно изменяющемся графике реактивной мощности нагрузки требуется регулирование КУ. В лабораторной установке предусмотрено ручное дискретное регулирование конденсаторных батарей. Графики регулирования КУ строятся на основании оптимизационных расчетов с учетом требования ЭЭС (QЭ1, QЭ2). Регулирование КУ должно обеспечивать минимальные потери электроэнергии и требуемый уровень качества напряжения. Для отдельного узла нагрузки, который исследуется в данной работе, оптимизация не требуется. Графики регулирования КУ в этом случае могут быть построены без расчетов. Основой для их построения являются графики реактивной нагрузки на шинах 10 кВ и 0,4 кВ. При построении графиков регулирования следует учесть: В период максимальной активной мощности нагрузки ЭЭС потребление реактивной мощности из системы не должно превосходить величину QЭ1. В период минимальной нагрузки потребляемая реактивная мощность из системы должна быть не меньшей, чем QЭ2. жүктеу/скачать 121,85 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|