регулятор реактивной мощности Компенсация реактивной мощности, УКРМ
По всем вопросам пишите и звоните: E-mail: ukrm2014@gmail.com  моб:8-987-961-7173  Skype: ukrm2010  
Что, где и почем?
Индикаторы ЕЭС

Системный оператор Единой энергетической системы

Авторизация !





Забыли пароль?
Вы не зарегистрированы. Регистрация
Оборудование для ФСК ЕЭС
Реестр №2 ФСК ЕЭС
Реестр №2 ФСК ЕЭС
Последние новости
 
Главная arrow Статьи arrow Оптимизация работы электроприемников - эффективный способ коррекции коэффициента мощности
Качество электроэнергии и энергосбережение
    Нормативные документы по качеству электроэнергии и энергосбережению             Производители приборов - анализаторов электросети             Энергоаудит, консалтинг и инжиниринг             Библиография и глоссарий     
Оптимизация работы электроприемников - эффективный способ коррекции коэффициента мощности Версия для печати Отправить на e-mail
08.04.2009

В. Николаев Image

Главный конструктор
ООО "Энергия-Т"

 

     Режим работы электроприемников переменного тока сопровождается потреблением активной и реактивной мощности. Единственные источники активной мощности – синхронные генераторы электростанций. В качестве источников реактивной мощности, кроме синхронных генераторов, используются синхронные двигатели, батареи конденсаторов поперечного включения, синхронные компенсаторы; источником реактивной мощности является также емкость воздушных и кабельных линий. В целом для электрической сети генерация и потребление активной и реактивной мощности должны быть сбалансированы. Поддержание баланса активной мощности в каждый момент времени определяет стабильность частоты переменного тока – но это общесистемный критерий. А для потребителей электроэнергии определяющим является стабильность уровня номинального напряжения, которая обеспечивается как местным балансом реактивной мощности, так и в целом балансом энергосистемы.

    

     Но это в идеальном случае. На самом деле всегда существует дисбаланс мощностей: предприятие или генерирует избыточную реактивную мощность (за счет наличия синхронных двигателей большой мощности, как например, на некоторых предприятиях химической промышленности), или чаще всего испытывает ее дефицит, который покрывается, естественно, за счет энергосистемы. Но соблюдение баланса за счет энергосистемы неизбежно ведет к потерям активной мощности в электрических сетях; вот почему важно компенсировать дисбаланс реактивной мощности вблизи потребляющих ее электроприемников, с оценкой его по величине Cosф.

     Осуществить это можно двумя способами: оптимизацией работы электроприемников и установкой компенсаторов реактивной мощности. На самом же деле оптимизация работы электроприемников – это есть и постоянно действующая система мероприятий, и необходимый подготовительный этап до установки компенсаторов, которому, как показывает практика, мало уделяется внимания. Рассмотрим эту систему мероприятий по коррекции коэффициента мощности подробнее.

В общем балансе мощности по отраслям промышленности долевое участие электрооборудования составляет:
 

 

 

 

№ п/п

 

Отрасль

промышленности

 

Состав электроприемников, %

 

Синхронные двигатели высоко-вольтные

 

Асинхронные двигатели высоко-вольтные

 

Асинхронные двигатели низко-вольтные

 

Электри-ческое освещение

 

Электро-термические установки

 

Электро-сварочные установки

 

Преобра-зователи

 

1

 

Черная металлургия

 

25

 

8

 

29,5

 

2,5

 

22

 

3

 

10

 

2

 

Цветная металлургия

 

10

 

5

 

27,5

 

1,5

 

10

 

-

 

46

 

3

 

Машиностроение

 

8

 

5

 

52

 

5

 

13

 

14

 

3

 

4

 

Химия

 

35

 

15

 

29

 

2

 

3

 

1

 

10

 

5

 

ЖКХ (мегаполис)

 

50

 

10

 

15

 

25

 

-

 

-

 

-

 

6

 

Легкая

 

-

 

-

 

78

 

12

 

5

 

-

 

-

 

7

 

Пищевая

 

-

 

-

 

91,5

 

6

 

1,5

 

-

 

1

 

 

 



В общем же балансе реактивной мощности по типам оборудования доля электроприемников составляет:

 

 

 

 

 

Тип оборудования

 

Усредненный Cosф

 

Тип основного электроприемника

 

Доля электроприемника в балансе реактивной мощности

 

Станки малой и средней мощности

 

0,6

 

 

Асинхронные электродвигатели

 

 

60-70%

 

Станки большой мощности

 

0,7

 

Насосное оборудование

 

0,8

 

Грузоподъемные установки

 

0,5

 

Вентиляционные установки

 

0,7

 

Холодильные установки

 

0,6

 

Сварочные установки

 

0,4

 

Преобразователи и

трансформаторы

 

30-40%

 

Электродуговые печи

 

0,6

 

Электролизные установки

 

0,6

 

 

 

 

 

    
    
     Как видно из приведенных таблиц, прежде нужно (и практически наиболее возможно) оптимизировать работу низковольтных асинхронных двигателей и трансформаторов. Кроме того, необходимо использовать технические возможности синхронных двигателей в качестве источников реактивной мощности. Конечно, для каждого конкретного предприятия этот баланс необходимо скорректировать и дополнить.

 

Существует известный набор мероприятий по оптимизации, который можно условно разделить на две группы:
 

 

 

1.Очень затратные и трудно выполнимые.

 

2.Малозатратные и дающие быстрый технико-экономический эффект.

 

 

 

Первая группа мероприятий.

 

 

 

1. Замена малонагруженных асинхронных двигателей.

 

Рабочая характеристика асинхронного двигателя изображена на Рис. 1:
 

 

 

Image
 

 

 

     Как видно из характеристики, заменять двигатель на менее мощный следует при загрузке его меньше, чем на 50-60%. При этом надо иметь в виду, что до его замены приняты все меры по оптимизации технологического процесса и увеличить загрузку оборудования больше нельзя. Кроме того, замена возможна, если двигатель не встроен в механизм.

Это практически невыполнимое мероприятие. Причина: затраты на новый двигатель и трудоемкость работы по его замене.

Причина: затраты на новый двигатель и трудоемкость работы по его замене.

 

 

2. Снижение подведенного напряжения у малонагруженных двигателей перепайкой лобовых соединений обмотки.
 

 

 

     Если обмотка статора состоит из нескольких секций, соединенных в несколько параллельных ветвей, то в этом случае можно понизить ( в равной степени) напряжение, питающее каждую секцию; практически это делается путем перепайки лобовых соединений обмотки. Такой способ рекомендуется, когда невозможно сделать переключение с “треугольника” на “звезду”.

На Рис. 2 показаны механические характеристики двигателя при разной величине подведенного напряжения:

 

 


Image
 

 

 

     Выполнение этого мероприятия реально ограничено из-за его трудоемкости и невозможности быстрого обратного переключения. Кроме того, при понижении напряжения уменьшаются критический МК и пусковой МП моменты, т.е. снижается перегрузочная способность и ухудшаются пусковые свойства двигателя.
 

 

 

3. Ограничение холостого хода асинхронных электродвигателей.
 

 

 

     Из-за наличия межоперационных периодов в работе оборудования продолжительность работы двигателей на холостом ходу может достигать до половины от всего времени их работы. Поэтому для сокращения расхода электроэнергии и снятия реактивных нагрузок устанавливаются ограничители холостого хода. Однако делать это целесообразно только с учетом двух важных моментов:
 

- допускаются ли заводом–изготовителем частые повторные включения электродвигателя? А если допускаются, то с каким периодом с точки зрения его перегрева пусковыми токами?

- допускаются ли заводом–изготовителем пусковой аппаратуры частые повторные включения? Это особенно важно, если используются тиристорные пускатели. Причем в этом случае необходимо учитывать также и увеличение уровня гармоник в сети, особенно если в таком режиме работает не один двигатель.

То есть фактически этот способ ограничен в применении простыми приводами с магнитными пускателями и ограничителями холостого хода с датчиками положения (в простейшем случае – это концевой выключатель).
 

 

 

4.Оптимизация работы трансформаторов.

 

 

     Если на предприятии имеется значительное количество трансформаторов, работающих круглосуточно, то требуется учитывать реактивную мощность, расходуемую на намагничивание каждого отдельного трансформатора. Мероприятия, направленные на оптимизацию их работы практически те же, что и для асинхронных электродвигателей. Существенное различие заключается в том, что у трансформатора в диапазоне от 30 до 100% доля реактивных потерь мала. А от 30% до 0 она резко возрастает. Поэтому отключение трансформатора целесообразно делать при снижении его нагрузки менее 30% от номинальной. Но в общем, конечно, выполнение мероприятий применительно к трансформаторам и сложнее по исполнению, и значительно дороже.

 

 

Вторая группа мероприятий.

 

 

1. Снижение подведенного напряжения у малонагруженных двигателей переключением обмотки.

 

 

Переключение статорной обмотки с “треугольника” на “звезду” применимо только при соблюдении следующих условий:
 

 

- у двигателя выведены все шесть концов обмотки статора;

- обмотка статора нормально включена в “треугольник”;

- загрузка двигателя менее 40% его номинальной мощности.
 

 

Опыт эксплуатации показывает, что при загрузке двигателя 25-30% переключение обмотки статора увеличивает его коэффициент мощности практически до номинального, при этом, что немаловажно, легко осуществить обратное переключение.
 

 

 

2. Правильный выбор вновь устанавливаемых электродвигателей.

 

     Мощность вновь устанавливаемых электродвигателей нужно выбирать после тщательного анализа работы технологического оборудования, еще на стадии проектирования, чтобы не допустить излишних запасов мощности. При этом надо иметь в виду, что:
 

 

- электродвигатель имеет наилучшие энергетические показатели при загрузке от 75 до 100% от номинальной мощности;

- асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором имеют лучшие энергетические характеристики, чем электродвигатели с фазным ротором;

- электродвигатели открытого типа имеют лучшие энергетические характеристики, чем двигатели закрытого или защищенного типа той же мощности и частоты вращения.
 

 

     При выборе нового двигателя рекомендуется пользоваться европейской классификацией электродвигателей по энергоэффективности / к.п.д. в соответствии с требованиями CEMEP (European Committee of Manufacturers for Electrical Machines and Power Electronics - объединяет производителей 80% электрического оборудования). Всего существуют три класса электродвигателей:
 

 

EFF1 – рекомендуется для постоянно используемого оборудования;

EFF2 – для оборудования с половинчатой загрузкой;

EFF3 – в редко или периодически используемом оборудовании.
 

 

     Иногда на электротехническом рынке встречается американский аналог этой системы – EPACT (US Energy Policy ACT). Приведенная выше классификация распространяется на 2- и 4-полюсные моторы мощностью от 1,1 кВт до 90 кВт.
 

 

 

 

3. Использование синхронных двигателей для компенсации дефицита реактивной мощности.

 

 

     СД выпускаются заводами отечественной электропромышленности с номинальным опережающим коэффициентом мощности, равным 0,9, и могут использоваться в качестве источников реактивной мощности, что является их побочной функцией.

При номинальной активной нагрузке РНОМ и номинальном напряжении СД могут вырабатывать номинальную реактивную мощность:
 

QНОМ = 0,5 РНОМ

При недогрузке СД по активной мощности: Р/РНОМ <1, возможна перегрузка его по реактивной мощности: Q/QНОМ >1.

Кроме того, техническая возможность использования СД в качестве источников реактивной мощности ограничивается наибольшей величиной реактивной мощности, которую он может генерировать без нарушения условий допустимого нагрева обмоток и магнитопровода. Для эффективного выполнения указанной функции СД должен быть снабжен системой автоматического регулирования возбуждения.
 

 

 

4. Ограничение холостого хода сварочных трансформаторов.

 

 

     Достаточно простой и эффективный способ улучшения коэффициента мощности – особенно для большого объема производства сварочных работ. При том, что существует множество устройств ограничения тока Х.Х. - БОН 1-500 У2, УОНХ-2, ТОСТ-1М и т.д.
 

 

 

С чего практически начать?

 

 

     Все работы по оптимизации работы электрооборудования следует начинать с тщательного анализа его загрузки; работа эта, конечно, весьма трудоемка, но зато даст необходимые предпосылки для выполнения указанных выше мероприятий. Далее необходимо иметь характерные суточные графики; это нужно для последующей оценки эффективности проведенной работы. После этого следует составить два плана: один с перечнем работ, не требующих (или несущественных) материальных затрат, другой – с работами, требующими привлечения значительных ресурсов, для которого требуется ТЭО. Например, мероприятия по ограничению холостого хода практически не затратны, поэтому их следует выполнять в первую очередь; это относится и к понижению напряжения. Замена и перестановка электродвигателей, а тем более трансформаторов требует тщательного технико-экономического обоснования. Но это уже отдельная тема.

Следует отметить, что выполнение указанных мероприятий обязательно до планируемой установки компенсаторов реактивной мощности: это позволит сэкономить значительные средства на их закупку.

 

 

Статья публикуется в сокращенном варианте.


Все права на данную публикацию принадлежат сайту www.ukrm.ru

При перепечатке и цитировании ссылка обязательна.

 

 

 

 

Добавить комментарий

Не допускается:
1.Ненормативная лексика.
2.Пропаганда межнациональной или расовой ненависти.
3.Любая другая информация, не относящаяся к тематике сайта.



< Пред.   След. >
 
ukrm.ru © 2017
Ссылки /// Новости /// Главная