СЕМЕНИХИН А.В.

Научный руководитель – А.М. ЛИТВИНЕНКО, д.т.н., профессор

Воронежский государственный технический университет

 

КОМПЕНСАЦИЯ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ

 

 

Компенсация реактивной мощности, или повышение коэффициента мощности электроустановок является частью общей проблемы повышения КПД работы систем электроснабжения и улучшение качества отпускаемой потребителю энергии.

В процессе передачи потребителю активной и реактивной мощностей в проводниках системы электроснабжения создаются потери активной мощности, которые пропорциональны квадрату коэффициента мощности.

При снижении передаваемой реактивной мощности потеря активной мощности в сети снижается, что достигается применением компенсирующих устройств.

Применение устройств, компенсирующих реактивную мощность несколько удорожает эксплуатацию электрических установок. Кроме того, в них создаются некоторые дополнительные потери активной мощности, которые, однако, значительно меньше потерь активной мощности сети. Дополнительные потери активной мощности в компенсирующих устройствах характеризуют экономичность выработки реактивной мощности и целесообразность их установки.

Повышение коэффициента мощности, или уменьшение потребления реактивной мощности элементами системы электроснабжения, снижает потери активной мощности и повышает напряжение. На тех участках, где потребление реактивной мощности элементами системы электроснабжения увеличивается, потери активной мощности тоже увеличиваются, а напряжение снижается. На тех участках, где потребление реактивной мощности уменьшается, увеличивается, кроме того, пропускная способность элементов системы электроснабжения, а при проектировании новых линий создается возможность применения проводов меньших сечений при передаче той же активной мощности.

Все вышеперечисленное необходимо учитывать при создании ветроэнергетических станций. Их мощность невелика по сравнению мощностью крупных ГЭС или АЭС, но, как говорится, мал золотник да дорог. Ветрогенераторы можно устанавливать на фермерских хозяйствах, зимовках полярников, местах стихийных бедствий при крупных разрушениях линий электропередач, что значительно выгодней, чем применение дизельных генераторов. Кроме того, ветрогенераторы безопасны для окружающей среды. Для уменьшения потерь активной мощности необходимо применение компенсирующих устройств.

В качестве компенсирующих устройств возможно применение синхронных двигателей либо статических конденсаторов.

Синхронный компенсатор – это синхронный двигатель, работающий в режиме холостого хода, т.е. без механической нагрузки на валу. Это позволяет изготовлять специальные синхронные компенсаторы с меньшим воздушным зазором и облегченным валом по сравнению с обычными синхронными двигателями.

При перевозбуждении синхронный компенсатор генерирует опережающую реактивную мощность, при недовозбуждении потребляет отстающую реактивную мощность.

Преимуществами синхронных компенсаторов является плавное и автоматическое регулирование реактивной мощности и напряжения в большом диапазоне, чем обеспечивается увеличение статической и динамической устойчивости в энергетической системе, а также высокая надежность ее работы.

Недостатками синхронных компенсаторов является относительно высокая стоимость, а, следовательно, и высокие удельные капитальные затраты на компенсацию; большая занимаемая производственная площадь; шум, производимый при работе; возможность пуска от источников питания большой мощности.

Этих недостатков лишены статические конденсаторы. Для компенсации реактивной мощности электроустановок статические конденсаторы обычно включают параллельно электроприемникам. В отдельных случаях при резкопеременной нагрузке сетей, например при питании сварочных установок, может оказаться целесообразным последовательное включение конденсаторов.

Возможна индивидуальная компенсация реактивной мощности – конденсаторы размещаются непосредственно у токоприемника. В этом случае от реактивных токов разгружается вся сеть системы электроснабжения (сети внешнего и внутреннего электроснабжения и распределительные сети до токоприемников). Однако недостатком такого размещения является неполное использование большой установленной мощности конденсаторов, размещенных у токоприемников.

Включение и отключение отдельных секций конденсаторных батарей производится по графику работы компенсирующих устройств, и обычно осуществляется автоматической релейной схемой в часы минимальной и максимальной нагрузки реактивной мощности потребителя. Но не всегда можно составить график работы компенсирующих устройств, т.к. нельзя угадать заранее, кто и когда подключит устройство к сети. Также реактивная мощность будет изменяться в зависимости от числа подключенных к сети ветрогенераторов.

Для автоматического слежения за реактивной мощностью и подключения компенсирующих устройств можно применить экстремальный регулятор.

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.

1.     П.Н.  Матханов. Основы анализа электрических цепей. Линейные сети. – М.: Наука. 1986

2.     А.И. Евдокимов. Теоретические  основы электротехники. – М.: Наука. 1987

3.     Б.Ю. Липкин Электроснабжение промышленных предприятий и установок. – М.: Наука. 1985