Электр энергиясын есепке алу. Электр қауіпсіздігінің қорғау шаралары

Салыстыру үшін активті қуат P, реактивті қуат сияқты қабылдағыштармен тұтынылады және торап элементтері  мен электр қондырғыларында шығынға  ұшырайды.

Реактивті қуатты өндіру

Егер тоқ кернеуден  озатын болса, онда жүктеме сыйымдылықты болады да, реактивті қуат өндіріледі және ол теріс (-) таңбалы болып келеді. Реактивті қуат – электр станциялардағы генераторлармен, синхронды қозғалтқыштармен, күштік конденсаторлар батареяларымен, тиристорлар және желілермен өндіріледі.

Салыстыру үшін: активті  қуатты тек электр станциялардың  генераторлары өндіреді.

Реактивті қуаттың теңдігі  немесе балансы: 

SQ_i=0_i, SQ_потр=SQ_ист,

SQ_потр=Q_нагр+DQ_{(потери)}.

SQ_ист=Q_ген+ Q_сд+ Q_бк+ Q_лэп+ Q_{тирист ист р.м.}+…. 

 

Салыстыру үшін: активті  қуаттың балансы:

SР_i=0_i, Р_ген=Р_нагр+DР_{(потери)}. 

 

Қуат коэффициенттері

Осы уақытқа дейін реактивті  қуатты сипаттайтын негізгі нормативті көрсеткіш болып, активті қуаттың  коэффициенті -  болып келеді. Өндірістік орындардың қоректенетін кірісінде бұл көрсеткіш 0,92-0,95-ке тең болуы қажет. Бірақ P/S деген қатынас реактивті қуаттың нақты өзгерісінің динамикасын көрсете алмайды. Мысалы, бұл коэффициент 0,95-тен 0,94-ке өзгерген кезде реактивті қуат 10% өзгереді, ал 0,99-дан 0,98-ге өзгергенде  -реактивті қуат 42% өзгереді.

Есептеу кезінде tgj=Q/Р қатынасын қолданған ыңғайлы, бұл қатынасты реактивті қуаттың коэффициенті деп атайды.

Реактивті қуатты өтемелеу – бұл тораптың өткізгіштік қабілетін  арттыратын, электр энергия және қуаттың  шығындарын азайтатын және де тораптағы  кернеудің режімін жақсартатын  өтемелік қондырғыларды орнату.

Реактивті қуатты өтемелеудің  техника-экономикалық жағдайы дегеніміз  ол – СЭС жұмысының ең жақсы  көрсеткішін қамтамасыз ететін шарттар. Олар негізгі болып табылады:

1. Өтемелеудің көмегімен  толық қуат пен тоқ төмендейді; желілер мен трансформаторлардың  өткізгіштік қасиеті артады; жоба  жасағанда өткізгіштердің қимасы  мен транформаторлар қуатын төмендетуге  болады

,

.

2. Өтемелеу қондырғыларын  орнатудың арқасында активті  және реактивті қуаттардың шығындары  төмендейді

, ,

, .

3. Электр энергияның шығындары  төмендейді:

.

4. Кернеу шығыны төмендейді

, .

Энергожүйелер өндірістік орындарын  реактивті қуатпен толық қамтамасыз ете алмайды. Сондықтан реактивті  қуаттың теңдігін сақтап қалу үшін энергожүйелерден өндіріс орындары тұтынатын реактивті қуатты төмендететін бірнеше шаралар қолданылады. Бұл  шаралар негізінен екіге бөлінеді: I – барлық жағдайларда тиімді болатын  және арнайы өтелмейтін құрылғыларды қажет етпейтін шаралар және II - реактивті  қуатты өндіретін арнайы өтемелегіш қондырғыларды орнатуды қажет ететін шаралар.

1. Реактивті қуатты тұтынуды  төмендететін шаралар. 

Электр қабылдағыштар  тұтынатын реактивті қуаты төмендету  және қуат коэффициентін жоғарылату келесі шаралар арқылы іске асырылуы мүмкін :

а) Жүктелуі 45%-дан аспайтын асинхронды қозғалтқыштардың қоректену  кернеуін орама сұлбаларын D-тан U-ға ауыстыру арқылы төмендету. Бұл кезде асинхронды қозғалтқыштардың айналу моменті мен активті қуаты үш есе кемиді, қозғалтқыштың жүктелуі және оның қуат коэффициенті жоғарылайды, ал реактивті қуатты тұтыну төмендейді. Мұндай ауысулар тек қозғалтқыштардың орамалардағы кернеу 660/380В және тораптағы кернеу 380В болғанда ғана орындалады;

б) технологиялық агрегаттардың  жүктелуін арттыру, технологиялық  үрдістерді реттеу, жүктелуді арттыру  және электр қозғалтқыштарының жүктелу  коэффициентін арттыру;

в) асинхронды электрқозғалтқыштар  мен дәнекерлеу трансформатордың бос  жүрісінің шектегіштерін орнату;

г) жүктелуі 30%-дан аз цехтік трансформаторларды өшіріп, оның жүктемесін басқа трансформаторға ауыстыру арқылы;

д) жүктелуі аз, яғни К_з< 45%  болатын АҚ-ң орнына қуаты аз қозғалтқыштар орнату;

е) ескірген АҚ-ң орнына синхронды  қозғалтқыштарды орнату (Q_АД орнына - Q_СД пайда болады). Жаңадан орнатылатын механизмдер үшін, яғни жылдамдықты реттеудің қажеті жоқ және үздіксіз режімде жұмыс жасайтын (насос, компрессор, желдеткіш) механизмдер үшін синхронды қозғалтқыштарды пайдалану қажет.

2. Реактивті жүктемелерге  арналған өтемелегіш қондырғылар.

Электр станциялардың   синхронды генераторлары.

Реактивті қуаттың қорек  көзі ретінде тұтынушылардан алыс емес орналасқан станциялардың генераторларын атап өткен орынды (мысалы, ЖЭС), бұл  басқа қорек көздері арқылы реактивті  қуатты генерациялау шектелген кезде (авариялардан кейін) өте маңызды. Электрстанциялардың  немесе энерготораптардың мүмкіндігіне байланысты генератор реактивті  қуаттың тұрақты қорек көздері  болып табылады. Бұл кезде энерготорап Q_э  есептелетін қажетті tgj_э мәнін де береді:

Q_э=tgj_э×SР_р.нагр

мұндағы Q_э – энерготорап өндіретін реактивті қуат;

SР_р - өндіріс орнының қосынды активті қуаты.

Өтемелеуші қондырғыларды  таңдағанда, жақын маңда орналасқан электростанциялардағы генератордың реактивті қуаттарын қолдану  дәрежесін анықтау керек. Мұндай мақсаттылықтың критерийі ретінде  реактивті қуатты өндіруге және тасымалдауға кететін келтірілген шығындар табылады. Бұл кезде өндіруге кететін шығындар тек қана генератордағы қосымша  шығындарының бағасымен анықталады. Егер  желілердің санының және қимасының артуын, трансформаторлардың санының артуын қажет етпесе ғана  көптеген жағдайларда станция генераторынан реактивті қуат тасымалдау экономикалық жағынан тиімді болады. 

 

№7 дәріс. Реактивті  қуатты өтемелеу (тақырыптың жалғасы)

Дәрістің мазмұны:

- реактивті қуатты өтемелеу  жолдарымен танысу.

Дәрістің мақсаты:

-         реактивті қуат көздерімен танысу синхронды қозғалтқыштар (СД) және

өтемелер, статикалық конденсаторлар.         

 Синхронды  қозғалтқыштар        

 АҚ қарағанда синхронды  қозғалтқыштардың ең бірінші  артықшылығы - ол қоздыру тоғын  өзгерту арқылы синхронды қозғалтқыштардағы  реактивті қуаттың мәнін өзгертуге  болады. Қоздыру тоғының мәніне  байланысты реактивті қуатты  торапқа жіберуге  (асқын қоздырылғанда) және тораптан тұтынуға (қоздырылмағанда) болады.

Электр жетектерінде қолданатын синхронды қозғалтқыштарды озатын токпен = 0,9 күйінде орындайды. Синхронды қозғалтқыштар - реактивті қуатты өтемелеудің ыңғайлы түрі болып табылады. Синхронды қозғалтқыштардың ең жоғарғы қоздыру шегі уақыт ұстанымы кезіндегі ротор орамаларының рұқсат етілген температурамен анықталады. Реактивті қуаттың максималды мәні қозғалтқыштың активті қуат бойынша жүктелуіне к_з байланысты болады және қозғалтқыштың техникалық берілулеріне

мұндағы Р_ном-қозғалтқыштың номиналды активті қуаты;              

 К_п.р.м.- реактивті қуат бойынша асқын жүктемелік коэффициент;               

 К_пд- пайдалы әсер коэффициенті.

Синхронды қозғалтқыштардың рационалды қоздыру режимін таңдаудағы басты критерий - реактивті қуатты өндіруге кететін активті қуаттың  қосымша шығындары.

мұндағы Д₁ және Д₂ - қозғалтқыштың параметріне тәуелді есептік коэффициенттер (кестелерде келтіріледі),кВт;

Q_сд - синхронды қозғалтқыш беретін реактивті қуат;

Q_ном - синхронды қозғалтқыштың номиналды қуаты;

 және   - қуаттың меншікті шығындары, кВт/Мвар; кВат/Мвар². 

 

Синхронды қозғалтқыштардың артықшылықтары:

а) білігінде пайдалы жүктемеге  ие бола торапқа реактивті қуаты  орнатылған орнынан береді;

б) қоздырудың форсировкасын  және беретін реактивті қуатты кең  шектерде реттеуді мүмкін етеді;

в) конденсаторларға қарағанда (М_вр=U) кернеу тербелісіне тәуелділігі аз;

г) тораптың тұрақтылығын арттырады;

д) синхронды қозғалтқыштардың бағасы олар өндіретін реактивті  қуаттың шығындар формуласына кірмейді.

Синхронды қозғалтқыштардың кемшіліктері:

а) активті қуаттың меншікті шығыны анағұрлым жоғары:

0,009¸0,054

  [9¸54 ].

Синхронды өтемелер (СК)

Синхронды өтемелер білігінде  жүктемесі жоқ құрылысы жеңілдетілген  синхронды қозғалтқыштарға. Олар реактивті  өндіру режимінде де (синхронды өтемелегіштердің асқын қоздырылуы кезінде) және оны  тұтыну режимінде де (жеткіліксіз  қоздырылуы кезінде) жұмыс істей  алады.

Қазіргі уақытта ТМД (СНГ) өндірісі қуаты 5000-160000 кВА-ге жететіндей синхронды өтемелегіштер дайындайды.

Синхронды өтемелегіштер  негізінде өндіріс орындарында  сирек қолданылады: аудандық БТП-да, ірі электрпештер қондырғыларында. Бұл әдіс   өтемелейтін құрылғылардың қуаты жоғары болған кезде тиімді.

Реактивті қуат көзі ретінде  қолданған кездегі синхронды  өтемелегіштердің артықшылықтары мыналар:

а) тораптағы кернеу төмендеген кезде синхронды өтемелегіштер  өндіретін қуат торапта арта береді, ондық реттеуші эффект;

б) өтемеленетін реактивті  қуатыболу және автоматты реттеу мүмкіндігі торап жұмысының тұрақтылығын жоғарылатады және тораптың режимдік параметрлерін жақсартады;

в) синхронды өтемелегіштердің қысқа тұйықталу кезінде орамаларының термиялық және электродинамикалық беріктігінің жеткіліктілігі.

Синхронды өтемелегіштердің кемшіліктеріне жатады:

а) бағасының жоғары болуы;

б) іске қосудың қиындылығы және эксплуатацияның қиындауы;

в) жұмыс кезіндегі шуы;

г) активті қуаттың меншікті шығынының анағұрлығы жоғары болуы (11-30 ).

Реактивті қуатты өндіруге кететін активті қуаттың шығыны синхронды  қозғалтқыштар үшін қолданылатын формуламен анықталады  

 

.

Статикалық конденсаторлар

Өндіріс орындарында реактивті  қуатты өтемелеу үшін қолданылатын негізгі  құрал күштік конденсаторлар батареялары  болып табылады. Статикалық конденсатор  құрылғылар бірнеше конденсаторлардан  тұрады. Оларды жұмыстық кернеуге және есептік реактивті қуатына байланысты бір -бірімен параллель, тізбектей-параллель  немесе тізбектей қосады.

Өндірістік кәсіпорындарында құрылғылардың рективті қуатын ЭҚ-қа параллель қосылатын (көлденең өтемелеу) статикалық конденсаторлар көмегімен  өтейді. Ал кейбір жағдайларда, атап айтқандай, торап жүктемесі аса тез өзгеретін  жағдайларында, мысалы, қорек көзіне доғалық пештер, дәнекерлеу құрылғылары  және басқалар қосылғанда конденсаторды  тізбектей (тігінен өтелеу) жалғанғаны дұрыс.

Конденсаторлар батареясын 1000В-қа дейінгі және жоғары кернеудегі торапқа қосу үшін, оның ең бірінші  шарты ретінде реактивті жүктеме  кесірінен болатын активті қуат шығынының төмендігін ескерту қажет.

Бұл жағдайда рұқсат етілетін өтемелер:

а) жеке - конденсатор батареяларын ЭҚ-дың қасында орналастырады. Бұл  жағдайда реактивті тоқтан барлық СЭС  тораптары жүктемелесізденеді;

б) топтық- конденсатор батареялары  цехтардағы күштік қораптарға және шиналық  желілерде орналасады. Бұл жағдайда ЭҚ-ға дейінгі торап реактивті  тоқтардан жүктемеленбейді;

в) орталықтандырылған конденсатор  батареялары 0,38; 6; 10 кВ қосалқы станцияларының шиналарына қосылады, бұл кезде:

1)  U=0,38 кВ - реактивті токтардан қосалқы станцияда трансформаторлар жүктемесізденеді, бірақ төменгі кернеудегі қоректену және тарату тораптары емес;

2) U=6-10кВ - реактивті токтардан  энергожүйелеріндегі тораптар ғана  жүктемесізденеді, ал қосалқы станция  трансформаторлары жүктемесізденбейді.

Конденсатор батареяларының артықшылықтары:

а) құрылысының қарапайымдылығы;

б) бағасының анағұрлым  төмендігі;

в) материалдардың тапшылық еместігі;

г) активті қуаттың меншікті шығынының аздығы (DР_БК=2¸4,5 кВт/Мвар);

Конденсатор батареясының кемшілігі:

а) торапқа беретін реактивті  қуаттың біркелкі автоматты реттелуінің  болмауы ( тек сатылы реттелу қолданады);

б) өртке қауіптілігі;

в) қалдық зарядтардың бар  болуы;

г) жоғарғы гармоника тоқтары  мен аса жүктелу қауіптілігі;

д) берілетін реактивті  қуат кернеудің квадратына тәуелді Q=U².