29Общие положения о реактивной мощности и ее влиянии на величину потерь электроэнергии.

Положения и определения, относящиеся к понятию «реактивная мощность».

Пусть приемник электрической энергии присоединен к источнику синусоидального напряжения

и потребляет синусоидальный ток

При токе сдвинутым по фазе относительно напряжения на угол φ, значение мгновенной мощности на зажимах приемника определяется выражением:

и является суммой двух величин, одна из которых постоянна во времени, а другая пульсирует с двойной частотой

Среднее значение от второго слагаемого мгновенной мощности за время Т равно нулю, т. е. на ее создание не требуется каких-либо материальных затрат и поэтому она не может совершать полезной работы. Ее присутствие указывает, что между источником и приемником происходит обмен энергией. Это возможно лишь в том случае, если имеются реактивные элементы, способные накапливать и отдавать электромагнитную энергию — емкость и индуктивность. Полная (кажущуюся) мощность на зажимах приемника в комплексной форме может быть представлена следующим образом:

где U^’ - комплекс напряжения; /^* - сопряженный комплекс тока/

Величина jU*I*sinφ получила название реактивной мощности.

Если потребляемый ток отстает по фазе от напряжения (индуктивный характер нагрузки), то реактивная мощность имеет положительный знак, а если ток опережает напряжение (емкостный характер нагрузки) — реактивная мощность имеет отрицательное значение. Из последнего уравнения следует:

Ранее основным нормативным показателем, характеризующим реактивную мощность, был коэффициент мощности cosφ, однако данный показатель не дает четкого представления о динамике изменения реального значения реактивной мощности.

При расчетах удобнее оперировать соотношением

которое называется коэффициентом реактивной мощности. В зависимости от характера оборудования коэффициент реактивной мощности может достигать 1,3—1,5.

Передача значительной реактивной мощности по линиям и через трансформаторы невыгодна по следующим основным причинам:

Возникают дополнительные потери активной мощности и энергии во всех элементах системы электроснабжения (активных сопротивлениях), обусловленные загрузкой их реактивной мощностью

35Компенсация реактивной мощности с использованием синхронных компенсаторов.

Компенсатор — это синхронный двигатель, работающий в режиме холостого хода, т. е. без нагрузки на валу. Это позволяет специально изготовлять синхронные компенсаторы с меньшим воздушным зазором и облегченным валом по сравнению с обычными синхронными двигателями. При перевозбуждении синхронный компенсатор генерирует опережающую реактивную мощность, а при недовозбуждении потребляет отстающую реактивную мощность. Это свойство синхронных компенсаторов используется как для повышения коэффициента мощности, так и для регулирования напряжения в электрических сетях.

Преимуществами синхронных компенсаторов являются возможность автоматического плавного регулирования напряжения в большом диапазоне, чем обеспечивается увеличение статической и динамической устойчивости в энергетической системе, а также достаточно высокая надежность работы.

Недостатками синхронных компенсаторов являются:а) относительно высокая стоимость и, следовательно, высокие удельные капитальные затраты на компенсацию (порядка 2000 руб/квар);б) значительно больший удельный расход активной мощности на компенсацию (0,027 кВт/квар) по сравнению со статическими конденсаторами (0,003 кВт/квар);в) большая занимаемая производственная площадь и шум при работе.

32.Компенсация реактивных нагрузок в системе электроснабжения промышленных предприятий.

1. Выбор типа, мощности, места установки и режима работы компенсирующих устройств должен обеспечивать наибольшую экономичность при соблюдении всех технических требований.

2. Компенсирующие устройства выбираются одновременно со всеми элементами питающих и распределительных сетей.

3. Выполнение технических требований должно обеспечивать:а) допустимые режимы напряжений в питающих и распределительной сетях;б) допустимые токовые нагрузки всех элементов сетей;в) режимы работы источников реактивной мощности в заданных пределах;г) необходимый резерв реактивной мощности в узлах сети;д) статическую устойчивость работы сетей и электроприемников.

4. Критерием экономичности является минимум приведенных затрат, при определении величины которых следует учитывать: