Про вплив перетоків реактивної потужності на параметри систем електрозабезпечення промислових підприємств .

В сучасних умовах дефіциту енергетичних ресурсів все більш важливу роль на промислових підприємствах відіграють проблеми енергозабезпечення . На сьогоднішній день необхідно забезпечити реалізацію на промислових підприємствах потенціалу організаційного та технологічного енергозбереження. При цьому значна його частина обумовлена високими втратами електроенергії в промислових електричних мережах . В зв’язку з цим важливим напрямком енергозбереження на промислових підприємствах є зниження втрат електроенергії в електричних мережах. Проведення необхідних заходів по зниженню втрат електроенергії в електричних мережах промислових підприємств дозволить не тільки в значній мірі реалізувати вище вказаний потенціал енергозбереження, але і отримати значну економію енергетичних ресурсів за рахунок зменшення об’ємів невиробничих витрат електроенергії. Значний вплив на втрати електроенергії в електричних мережах здійснюють перетоки реактивної потужності . Оскільки на промислових підприємствах більшість струмоприймачів разом з активною потужністю споживають також і реактивну (причому в залежності від характеру струмоприймачів їх реактивне навантаження може складати до 130 % активного навантаження ), тому перетоки реактивної потужності в промислових електричних мережах можуть здійснювати досить великий вплив на якість електроенергії та на втрати . Разом з цим наявність значних перетоків реактивної потужності в електричних мережах призводить не тільки до збільшення втрат потужності , але і до зменшення їх пропускної спроможності, збільшення втрат напруги і таке інше .

Розглянемо більш досконало вплив перетоків реактивної потужності в електричних мережах на параметри систем електрозабезпечення промислових підприємств.

Повний струм I, втрати потужності ΔP і втрати напруги ΔU в елементах електричної мережі пов’язані з активним і реактивним навантаженням мережі наступними співвідношеннями :

І = = (1);

=

(3);

де P – активна потужність, яка передається по мережам , кВт;

Q – реактивна потужність , яка передається по мережам, кВАр;

U – номінальна напруга електричної мережі, кВ;

R і X – активний і індуктивний опір електричної мережі відповідно, Ом;

tgφ = Q/P – коефіцієнт реактивної потужності ;

k = X/R – розрахунковий – коефіцієнт.

Із формул (1) – (3) витікає , що значення кожного параметра I, ΔP и ΔU визначається як активною , так і реактивною потужністю, яка передається по мережі . Використовуючи величину П в якості загального визначення даних параметрів , а величину По в якості визначення їх значень, які відповідають tgφ = 0, визначимо долю значення П, обумовлену передачею по мережі реактивної потужності, по формулі:

d = 1- (4)

Підставивши в (4) співвідношення значення параметрів I, ΔP и ΔU, визначені по формулам (1) – (3), і виконавши відповідні перетворення , отримаємо :

d_I = 1- (5);

d _ΔP = 1-(6) ;

d _ΔU = 1- (7) .

45,0
40,0
35,0
30,0
25,0
20,0
15,0		3	2
10,0			1
5,0
0,0

d %

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7

tgφ

Мал. 1. Графіки залежності d = ʄ(tgφ):

1 – d_I = ʄ(tgφ); 2 – d_ΔP = ʄ(tgφ); 3 – d_ΔU = ʄ(tgφ)

На малюнку 1 наведені графіки залежності d = ʄ (tgφ), збудовані за результатами розрахунків d_I, d_ΔP и d_ΔU, виконаних за формулами (5) – (7) при різних значеннях коефіцієнтів реактивної потужності tgφ , які характеризують співвідношення споживання активної і реактивної потужності різними струмоприймачами (групою струмоприймачів) . Наведені графіки залежності відображають характер зміни d_I, d_ΔP и d_ΔU при зміні величини реактивної потужності, яка передається по мережі . Із графіка залежності d_I = ʄ (tgφ) (крива 1) витікає , що передача реактивної потужності по електричним мережам значно знижує їх пропускну спроможність , зменшує можливість передачі по ним активної потужності. Аналіз вказує, що навіть при підтримки в промислових електричних мережах допустимого (нормативного) значення коефіцієнта реактивної потужності їх пропускна спроможність знижується більше чим на 10 %. При подальшому збільшені tgφ виникає ще більше зниження пропускної спроможності електричних мереж, що призводить до необхідності збільшення перетину проводу и кабелю, збільшення номінальної потужності або числа силових трансформаторів, а як слідство, і до збільшення капітальних затрат і експлуатаційних затрат на промислові електричні мережі . Графік залежності d_ΔP = ʄ (tgφ) (крива 2) показує, що перетікання реактивної потужності також здійснює значний вплив і на втрати потужності і електроенергії в промислових електричних мережах . При передачі по ним реактивної потужності виникають додаткові навантажувальні втрати потужності і електроенергії в елементах електричних мереж (в линіях електропередач , силових трансформаторах и ткі.). При цьому, як виходить із графіка залежності d_ΔP = ʄ (tgφ), при значені tgφ = 0,4 втрати потужності та електроенергії в електричних мережах збільшується на 15 %. При збільшені коеффіцієнта реактивної потужності до значення tgφ = 0,7 втрати потужності і електроенергії в електричних мережах збільшуються більш ніж на 30 %, що призводить до додаткових , які не викликані необхідністю виробництва, витрат електроенергії на промислових підприємствах . Ще більший вплив мають перетоки реактивної потужності на режими напруги в промислових електричних мережах .

Із графіка залежності d_ΔU = ʄ (tgφ) (крива 3) виходить, що при передачі реактивної потужності по електричним мережам втрати напруги в них збільшуються. Зниження напруги яке виникає при цьому в електричних мережах призводить до ще більших втрат електроенергиії і зниженю пропускної спроможності елементів електричних мереж . Таким чином , перетоки реактивної потужності здійснюють значний вплив на параметри систем електрозабезпечення промислових підприємств . Тому значення tgφ на промислових підприємствах в загальному випадку повинно бути наближено до нуля . В зв’язку з цим важливим практичним завданням є зниження перетоків реактивної потужності в промислових електричних мережах . Для зниження перетоків реактивної потужності і зменшення негативних наслідків , які вони викликають, на промислових підприємствах повинна здійснюватись компенсація реактивної потужності . Компенсация реактивної потужності забезпечує умови балансу реактивної потужності і спонукає до зниження втрат електроенергії в електричних мережах , збільшеню пропускної спроможності , дозволяє здійснювати регулювання напруги за рахунок застосування компенсуючих пристроїв . З цієї точки зору компенсація реактивної потужності може розглядатись як достатньо ефективне направлення енергозбереження на промислових підприємствах. Крім цього , проведення міроприємств по компенсації реактивної потужності на промислових підприємствах буде також в значній мірі сприяти зниженю втрат електроенергії і збільшеню пропускної спроможності районних розподільчих мереж за рахунок їх розвантаження в наслідок зменшення перетоків реактивної потужності .

Список літератури

1. Методика обчислення плати за перетікання реактивної електроенергії між електропередавальною організацією та її споживачами. Затверджена наказом Міністерства палива та енергетики України №19 від 17.01.2002/ Офіційний вісник України. – 2002. – №48. – С. 71 – 147.

2. СОУ – Н МПЕ 40.1.20.510.:2006. Методика визначення економічно доцільних обсягів компенсації реактивної енергії, яка перетікає між електричними мережами електропередавальної організації та споживача (основного споживача та субспоживача). – 48 с.

3. Омельчук А.О. Щодо балансу реактивної потужності в мережах живлення в нових нормативних умовах перетоків реактивної енергії в Україні / А.О.Омельчук, А.М.Скрипник, В.С.Трондюк// Науковий вісник НУБіП України. Серія «Техніка та енергетика АПК».– 2011.– №161.– С. 111 – 119.