+7 495 120-13-73 | 8 800 500-97-74

(для регионов бесплатно)

Содержание

Конденсаторы для компенсации реактивной мощности

Компенсация реактивной мощности (КРМ)  имеет в настоящее время очень большое значение в вопросах энергосбережения и снижения нагрузок на электросеть. По оценкам отечественных и ведущих зарубежных специалистов доля энергоресурсов, и в частности электроэнергии, занимает значительную величину в себестоимости продукции. Это достаточно серьёзный аргумент для того, чтобы внимательно и скрупулезно подойти к анализу энергопотребления предприятия, выработке методики оценки всех потерь и поиску средств для компенсации реактивной мощности.

Компания ELECTRONICON и родственная ей SYSTEM ELECTRIC предлагают широкий спектр компонентов для компенсации реактивной мощности.

Одно- и трехфазные силовые конденсаторы.

Начиная от стандартной КРМ и заканчивая усиленным типом для фильтрации гармоник, ELECTRONICON производит одно и трех –фазные силовые конденсаторы специального типа и дизайна:

  • MKPg 275 — газонаполненные;
  • MKP 276 — одно и трех-фазные маслонаполненные, экономвариант;
  • UHD 280 -для экстремальных условий работы;
  • E62-3ph/3HF -АС-конденсаторы.

Фильтрующие дроссели.

Сегодня всё меньше и меньше установок для КРМ поставляются без дроссельной защиты. Дроссели типа FK-DR от ELECTRONICON оптимизированы для очень малой потери мощности и большой токовой линейности – всё для поддержания минимальных операционных затрат.

Разрядные дроссели.

Существует множество путей разрядки конденсаторов, но оптимальным решением по мнению специалистов ELECTRONICON является самая быстрая разрядка при минимальных потерях энергии с помощью разрядных дросселей типа EL-DR.

Тиристорные ключи.

Интеллектуальные тиристорные ключи, разработанные компанией SYSTEM ELECTRIC, дают возможность немедленного реагирования на стремительные изменения реактивной нагрузки, оберегая при этом дорогостоящие конденсаторы.

Получить консультацию по применению, а также купить компоненты для КРМ на самых выгодных условиях и без посредников можно в компании ЭЛКОМ. Каталог, а также цены на продукцию могут быть отправлены по Вашему запросу.

Назад

Установка конденсаторная компенсации реактивной мощности серии УККРМ 7

Применение установок для компенсации реактивной мощности позволяет:

  • снизить оплату за потребление электроэнергии;
  • уменьшить потери энергии на линиях электропередачи, в кабелях, трансформаторах и распределительном оборудовании за счет уменьшения фазных токов;
  • снизить провалы напряжения;
  • увеличить срок службы трансформаторов за счет снижения температуры перегрева обмоток;
  • подключить дополнительную нагрузку за счет снижения тока потребляемого от силового трансформатора;
  • для проектируемых объектов снизить затраты на закупку кабелей за счет уменьшения их сечения;
  • подавить сетевые помехи, снизить несимметрию фаз;
  • улучшить качество электроэнергии.

Конденсаторные установки УККРМ-7 выполняются в виде шкафов одностороннего обслуживания, состоящих из вводной ячейки и конденсаторных ячеек, количество которых зависит от мощности конденсаторной установки.

Ячейки соединяются между собой электрически — сборными шинами и механически — болтовыми соединениями. Соединения выводов конденсаторов с шинами выполняются гибкими перемычками.

Конденсаторные ячейки комплектуются высоковольтными косинусными трехфазными конденсаторами, оснащенными разрядными резисторами и встроенными предохранителями.

В вводной ячейке конденсаторной установки находятся трансформаторы тока, амперметры, показывающие суммарный ток всех конденсаторных батарей, автоматика защиты, сигнализирующая о превышении конденсаторами максимального тока, схема блокировки коммутационных элементов и дверей, обеспечивающая безопасность обслуживания.

По желанию Заказчика конденсаторная установка может быть выполнена с вводным разъединителем или без него.

Регулируемые конденсаторные установки УККРМ-7 позволяют в реальном масштабе времени, изменяя величину вносимой реактивной мощности, гибко подстраиваться под изменения нагрузки у потребителя. Регулирование происходит ступенчато включением/отключением вакуумных контакторов, расположенных в конденсаторных ячейках.

Суммарная мощность такой установки выбирается из условия поддержания заданного cos(fi) в режиме максимального потребления реактивной мощности.

Применение регулируемых конденсаторных установок позволяет избежать перекомпенсации, т.е. емкостного характера cos(fi) в сети и, как следствие, увеличения нагрузки на питающие фидеры и штрафных санкций со стороны электроснабжающей организации.

Автоматическое управление ступенями конденсаторной установки осуществляется микропроцессорным регулятором реактивной мощности (контроллером), обеспечивающим поддержку протокола обмена Modbus RTU и имеющим физические каналы связи RS-485/RS-232.

Регулируемые конденсаторные установки УККРМ-7 также обеспечивают ручное поочередное включение/отключение ступеней. По запросу с регулируемой конденсаторной установкой поставляется программное обеспечение для интеграции установки в АСУТП.

Нерегулируемые конденсаторные установки УККРМ-7 рассчитаны на компенсацию заданной реактивной мощности. Микропроцессорный регулятор реактивной мощности и контакторы в нерегулируемых конденсаторных установках отсутствуют.

УККРМ

— 7

— Х

— Х

— Х

— Х

— Х

— Х

УХЛ4

1

2

3

4

5

6

7

8

9

 

1 — установка конденсаторная для компенсации реактивной мощности

2 — порядковый номер разработки

3 — номинальное напряжение установки, кВ:,3; 10,5

4 — наличие / отсутствие разъединителя: 0 — без разъединителя; 1 — с разъединителем

5 — номинальная мощность установки, квар: 50; 150; 300; 450; 600; 750; 900; 1050; 1200; 1350; 1500; 1800; 2100; 2250; 2400; 2700; 3150; 3600, 10000

6 — номинальная мощность наименьшей ступени регулирования, квар: 150, 300, 450

7 — количество нерегулируемых и регулируемых (цифры с буквой Р) ступеней: 1; 2; 3; 4; 5; 6; 7; 8; 1Р; 2Р; 3Р; 4Р; 5Р; 6Р; 7Р; 8Р

8 — наличие / отсутствие дросселя: 0 – без дросселя; 1 – с дросселем, 134 Гц; 2 – с дросселем, 189 Гц; 3 – с дросселем, 210 Гц

9 — климатическое исполнение и категория размещения по ГОСТ 15150-69 и ГОСТ 15543.1-89.

 Примеры заказа:

Установка УККРМ-7-6,3-0-900-450-2-0 УХЛ4 ШЕДК.673814.001ТУ,

Установка УККРМ-7-10,5-1-1800-150-5Р-1 УХЛ4 ШЕДК.673814.001ТУ

Установки для компенсации реактивной мощности

Использование электроэнергии стало нашей повседневностью. Каждый день мы вводим в эксплуатацию различные устройства, потребляющие электричество в малых или больших порциях. Но, не смотря на это, мало кто задается вопросом об экономии данного продукта, а значит и экономии потраченных на потребление средств. Так, наиболее потребляемыми электроэнергетические ресурсы устройствами являются:

  • трансформаторы;
  • асинхронные электродвигатели с большой выходной мощностью, а так же такие комплексные устройства как мотор-редукторы любого назначения;
  • оборудование, используемое для дуговой сварки и прочие устройства, прежде всего, имеющие обмотки.

В активном режиме работы сетей возникают реактивные мощности, изрядно снижающие качество энергии в целом, что выражается:

  • Потерями мощности;
  • Перепадами напряжения на линиях энергопередачи;
  • Просадками напряжения;
  • Необходимостью выполнять завышение мощностей силовых трансформаторов.

Это серьёзная проблема, ведущая к серьёзным финансовым затратам. Поэтому, использование установок для компенсации реактивной мощности даёт возможность улучшить не только энергосбережение, но и позволяет добиться экономического эффекта. Кроме того, установки стали выгодным решением сбережения энергии, когда отсутствует возможность купить дорогостоящее специализированное оборудование с высоким запасом рабочей энергетической и технологической прочности. Существуют тиристорные и контакторные УКРМ делятся на три группы (в зависимости от места подключения):

  • общая группа – устанавливаемая на вводе предприятия;
  • групповая – располагаемая в энергосети с однотипными пользователями;
  • индивидуальная группа – наиболее предпочтительна и всегда устанавливается в месте возникновения реактивной мощности для её компенсации;

Более всего, рекомендуется выполнять компенсацию энергии смешанным образом, когда компенсация происходит за счёт конденсаторных батарей с постоянной ёмкостью и подключаемой автоматической конденсаторной установкой на вводе предприятия. Преимуществами конденсаторных установок компенсации реактивной мощности являются:

  • Возможность подбирать различные компенсации мощности;
  • Отсутствие элементов вращения;
  • Минимальные потери мощности;
  • Простой монтаж и удобная эксплуатация;
  • Возможность выполнять подключение в сети в любой её точке;
  • Низкая стоимость и быстрая окупаемость;
  • Отсутствие шумов в рабочем режиме.
В качестве устройств для компенсации реактивной мощности компания ЭНЕРГОПУСК предлагает конденсаторные установки серий УКМ, УКМФ и УКЛ. В зависимости от сетевых мощностей, установки могут быть с шагом регулирования 5кВАр, 10, 12,5, 20 и так далее, с максимальным показателем 67кВАр. Интернет-магазин нашей компании содержит установки с различной степенью защиты, наличием либо отсутствием автоматического разъединителя и работающие в сетях с нагрузкой 0,4кВ, 0,6кВ или 0,63кВ. Вместе с конденсаторами в комплект компенсации реактивной мощности так же можно отнести трансформаторы силовые сухого и, в преимуществе, масляного охлаждения. Использование конденсаторов в компоновке с трансформаторами позволит избежать потерь на линиях передачи и повысить качество электроэнергии. В числе трансформаторов мы предлагаем серии типов ТМГ и ТС в шести вариантах трансформации энергии с напряжением к.з. от 3,5% до 6%.

Так же, в систему компенсации реактивной мощности могут входить контакторы и регуляторы, которые Вы так же можете выбрать в каталоге ЭНЕРГОПУСК. Мы предлагаем создаваемые комплекты, имеющие высокопродуктивные и высоко экономические показатели, соответствующие специализированному дорогостоящему высокопрочному оборудованию, и способны работать в любых производственных условиях.

Сферы использования установок

Имея такие возможности, компенсирующие мощность установки нашли своё применение в ряде случаев, прежде всего, связанных с промышленностью, где уровень энергопотребления крайне велик через резкопеременные нагрузки и несинусоидальные токи. Рекомендуем приобрести установки для повышения эффективности следующих сфер:

  • машиностроение, где часто применимы сварочные аппараты, электро-краны, электроприводная и прочая техника;
  • шахты: Для управления буровыми установками, грузоподъёмными лифтами и прочими устройствами;
  • многоэтажные постройки: лифты, автоматизированная вентиляция и кондиционирование;
  • крупные водоперегонные и напорные станции, эксплуатирующие насосы в постоянном и переменном режиме нагрузок;
  • горнодобывающие предприятия;
  • сельскохозяйственные, фермерские, зерноперерабатывающие и прочие хозяйственные предприятия.

Так же, могут быть оборудованы установками и прочие сферы, где используются приводные, электродуговые и другие агрегаты, максимально потребляемые энергию. Специалисты электротехнической компании ЭНЕРГОПУСК всегда качественно и выгодно смогут подобрать конденсаторы необходимых параметров, обеспечив наилучшее функционирование потребителей энергии, используемых Вами, за счёт правильного создания необходимых электроэнергетических условий.

Конденсаторные установки

Остались вопросы?
Специалисты ЭНЕРГОПУСК ответят на Ваши вопросы:
8-800-700-11-54 (8-18, Пн-Вт)

конденсатор компенсации реактивной мощности — это… Что такое конденсатор компенсации реактивной мощности?

 

конденсатор для повышения коэффициента мощности

[ГОСТ 1282-88]

EN

power factor correction capacitor
a power capacitor connected in parallel with a circuit to improve its power factor
[IEV number 811-27-22]

FR

condensateur d’amélioration de facteur de puissance
condensateur de puissance destiné à être connecté en parallèle sur un circuit, pour en améliorer le facteur de puissance
[IEV number 811-27-22]

Конструктивно конденсатор представляет собой металлический (стальной или алюминиевый) корпус, в котором размещаются секции (пакеты), намотанные из нескольких слоев алюминиевой фольги, проложенных конденсаторной бумагой или синтетической пленкой толщиной 10—15 мкм (0,01—0,015 мм). Соединенные между собой секции имеют выводы, расположенные снаружи корпуса, в его верхней части. Трехфазные конденсаторы имеют три фарфоровых вывода, однофазные — один.

Конденсатор, как и любой элемент электроэнергетической системы, характеризуется потерями активной мощности, которые приводят к его нагреву. Эти потери тем больше, чем выше приложенное напряжение, его частота и емкость конденсатора. Потери в конденсаторе зависят и от свойств диэлектрика, определяемых тангенсом угла диэлектрических потерь (tg) и характеризующих удельные потери (Вт/квар) в конденсаторе. В зависимости от типа и назначения конденсатора потери в них могут составлять от 0,5 до 4 Вт/квар.

В электроэнергетике для компенсации реактивной мощности применяют так называемые косинусные конденсаторы, предназначенные для работы при частоте напряжения 50 Гц. Их мощность, измеряемая в киловольт-амперах реактивных (квар), составляет от 10 до 100 квар.

Шкала номинальных напряжений конденсаторов от 230 В до 10,5 кВ, что позволяет собирать из них установки для сетей напряжением от 380 В и выше. Конденсаторы обладают хорошей перегрузочной способностью по току (до 30 % от номинального) и по напряжению (до 10 % от номинального).
[http://www.energocon.com/pages/id1243.html]

Компенсация реактивной мощности

| Конденсаторная батарея

Компенсация реактивной мощности

Существуют различные способы управления реактивной мощностью в энергосистеме. Раньше синхронный генератор использовался для ввода реактивной мощности.

В настоящее время в этих областях также есть технологический прогресс. Такими устройствами компенсации реактивной мощности являются:

Пассивная компенсация реактивной мощности

Пассивная компенсация реактивной мощности включает установку конденсаторной батареи для ввода реактивной мощности.

Компенсация активной реактивной мощности

Компенсация активной реактивной мощности состоит из использования устройств гибкой системы передачи переменного тока (FACTS) для изменения требований к реактивной и активной мощности.

В этой статье мы говорили о фиксированной компенсации реактивной мощности в энергосистеме.

Давайте изучим, как выбрать емкость конденсатора в зависимости от требуемого коэффициента мощности.

Конденсаторная батарея для повышения коэффициента мощности

Как мы знаем, коэффициент мощности — это фактор, который является одним из решающих факторов для определения величины тока нагрузки.

Формула для однофазной мощности:

 Мощность (P) = [В × I × cos ()] .......... (1) 

Где,

P- Активная мощность

В- Входное напряжение

I- Ток нагрузки

cos (∅) — Коэффициент мощности

Мы можем разработать формулу мощности в соответствии с текущими требованиями.

 Ток, (I) = [P / (V × cos (∅))]… ....... (2) 

Чем ниже коэффициент мощности, тем больше система должна выделять ток, чтобы удовлетворить требуемую активную мощность нагрузки.Это видно из формулы (2).

В идеале коэффициент мощности — Unity, но практически добиться его очень сложно. Есть способы увеличить коэффициент мощности до единицы, и использование конденсаторной батареи — один из них.

Итак, в основном управление реактивной мощностью полезно для поддержания коэффициента мощности как можно ближе к единице.

На приведенном ниже рисунке треугольника мощности показано соотношение между активной мощностью (P), реактивной мощностью (Q), полной мощностью (S) и коэффициентом мощности (∅).

Предположим, что нагрузке требуется мощность «P» с некоторым коэффициентом мощности, тогда в этом случае она также будет потреблять некоторую реактивную мощность.

Эта потребность в реактивной мощности может быть удовлетворена локально за счет генерации через конденсаторную батарею, что позволяет избежать нагрузки реактивной мощности от источника и поддерживать соответствующий требуемый коэффициент мощности.

Это показано на простой принципиальной схеме:

Это может быть показано на приведенной ниже векторной диаграмме с конденсаторной батареей, подключенной со стороны нагрузки.

Векторная диаграмма используется для расчета емкости конденсатора в конденсаторной батарее.

Индуктивная нагрузка требует мощности «S1», что может быть продемонстрировано как:

 Активная мощность, P = [В × I × cos (1)]

                         = [S1 × cos (∅1)] 

Для расчета можно использовать удобный онлайн-калькулятор мощности.

  • Для однофазной системы переменного тока:
  • Для трехфазной системы переменного тока:

А, также необходимый КВАР —

 Реактивная мощность, Q1 = [S1 × sin (∅1)] 

Где,

Q- Реактивная мощность

S- Полная мощность

  • Для однофазной системы переменного тока:
  • Для трехфазной системы переменного тока:

Расставляя получаем,

 Реактивная мощность, Q1 = [P × tan (∅1)] 

Поскольку мы должны увеличить коэффициент мощности с cos (1) до cos (2), принимая постоянное значение «P», требуемый KVAR равен…

 Реактивная мощность, Q2 = [P × tan (2)] 

Сгенерированный кВАр конденсаторной батареи равен…

 Реактивная мощность, Qc = (Q1 - Q2)

                               = [P × tan (∅1) - P × tan (∅2)]

                               = P [загар (∅1) - загар (∅2)] 

Где,

Q- Реактивная мощность от конденсаторной батареи

По мере того, как мы получаем требуемое значение компенсации реактивной мощности, обеспечиваемой конденсаторной батареей, мы можем определить емкость этой батареи.

Реактивная мощность конденсатора формулы,

 Реактивная мощность, Qc = (V²rms / Xc) 

Где,

‘Xc’ — полное сопротивление конденсатора.

 Импеданс, Xc = [1 / (ω × C)] 

Помещая все эти значения в приведенное выше уравнение, мы узнаем о емкости конденсатора.

 Конденсатор, C = [Qc / (ω × V²rms)] 

Это процедура для определения номинала конденсаторной батареи при коррекции коэффициента мощности.Это значение «C» относится к величине фазной емкости.

Это одно из лучших решений, позволяющих избежать штрафов из-за более низких коэффициентов мощности в отрасли.

Прочтите статьи по теме:

Спасибо за чтение!

Если вы цените то, что я делаю здесь, в DipsLab, вам следует принять во внимание:

DipsLab — это самый быстрорастущий и пользующийся наибольшим доверием сайт сообщества инженеров по электротехнике и электронике. Все опубликованные статьи доступны БЕСПЛАТНО всем.

Если вам нравится то, что вы читаете, пожалуйста, купите мне кофе (или 2) в знак признательности.

Это поможет мне продолжать оказывать услуги и оплачивать счета.

Я благодарен за вашу бесконечную поддержку.

Закончил магистратуру по энергосистеме НИТ г. Сурат. Я дважды сдавал экзамен GATE. Мне нравится делиться знаниями и контентом в области электротехники.

Коррекция коэффициента мощности с конденсаторами

Коррекция коэффициента мощности с конденсаторами

Описание

Коэффициент мощности — это соотношение фаз тока и напряжения в распределительной сети переменного тока. системы.В идеальных условиях ток и напряжение совпадают по фазе, а коэффициент мощности равно «1.0». Если присутствуют индуктивные нагрузки, такие как двигатели, коэффициент мощности менее 1,0 (обычно от 0,80 до 0,90 или ниже).

Низкий коэффициент мощности, с точки зрения электричества, вызывает больший ток в распределительной сети. линий, чтобы доставить заданное количество киловатт на электрическую нагрузку. Эффекты находятся:

  • Системы распределения электроэнергии в здании или между зданиями могут быть перегружены избыточным током
  • Избыточный ток вызывает большие потери в распределительных сетях и результат падения напряжения
  • Расходы могут возникнуть, если электроэнергетическая компания взимает штраф за низкую мощность фактор

Системы генерации и распределения электроэнергии, принадлежащие электроэнергетической компании, имеют свою мощность. измеряется в кВА (киловольт-ампер).

При единичном коэффициенте мощности (1,0) потребуется 2000 кВА для генерации и распределения. мощность сети — 2000 кВт. Если же коэффициент мощности упадет до 0,85, то 2353 Потребуется мощность в кВА. Таким образом, мы видим, что низкий коэффициент мощности влияет на генерирующие и распределительные мощности.

Кроме того, обычные электросчетчики в жилых и небольших коммерческих зданиях. не регистрируют коэффициент мощности или кВА. Чистый результат для электроэнергетики:

  • Низкий коэффициент мощности, перегрузка генерирующих и распределительных сетей с превышением кВА
  • Избыточная нагрузка кВА может потребовать дополнительных генерирующих мощностей.
  • Повышенная нагрузка увеличивает потери в распределительной сети и снижает напряжение доступны для клиентов

Если у вас большое здание, подумайте о том, чтобы исправить низкий коэффициент мощности для любого или всех из них. причины:

  • Для снижения «штрафных» сборов за коэффициент мощности со стороны электроэнергетики.
  • Для восстановления текущей пропускной способности перегруженных проводов внутри здания или строительный комплекс
  • Для снижения потерь в проводниках в здании
  • Для уменьшения падения напряжения в здании

Наиболее распространенным устройством коррекции коэффициента мощности является конденсатор.Улучшает мощность фактор, потому что влияние емкости прямо противоположно влиянию индуктивности.

Оценка вар или кВАр конденсатора показывает, какую реактивную мощность будет иметь конденсатор. поставка. Поскольку такая реактивная мощность обусловлена ​​индуктивностью, каждый киловар Емкость снижает потребность в чистой реактивной мощности на ту же величину. 15 кВАр Конденсатор, например, нейтрализует 15 кВА индуктивной реактивной мощности.

Конденсаторы могут быть установлены в нескольких точках электрической системы и улучшат коэффициент мощности между точкой приложения и источником питания.Однако коэффициент мощности и увеличенное потребление тока между нагрузкой и конденсатором будут оставаться без изменений. Конденсаторы обычно добавляются на каждую единицу неисправного оборудования, перед группами двигателей (перед центрами управления двигателями или распределительными щитами) или на основные услуги.

Применение конденсаторов зависит от того, где они должны быть подключены, типа монтажа, корпуса, напряжения и т. д. Электротехнический или электромеханический подрядчик. Инженер может помочь вам выбрать лучший способ коррекции коэффициента мощности.

Исследования низковольтной динамической компенсации реактивной мощности и управления переключением для конденсаторных устройств

[1] Чжао Цюшань , Исследование интеллектуального высоковольтного компенсатора реактивной мощности TSC [D]. [Диссертация на соискание ученой степени магистра].Чжэнчжоу: Университет Чжэнчжоу. (2010).

[2] JIN Lijun. AN Shichao. И др. Текущая ситуация и развитие компенсации реактивной мощности как в стране, так и за рубежом [J].Аппаратура высокого напряжения 2008 44 (5): 463 ~ 465.

[3] HE Junzheng, SHEN Lingyun и др. Применение статического компенсатора реактивной мощности в системах распределения электроэнергии 35 кВ [J].Аппаратура высокого напряжения 2008 44 (4): 350 ~ 352.

[4] Такеши, Фуреухаси, Сигэру Окума Исследование теории мгновенной реактивной мощности.IEEE. 2006. 1 (12): 12 ~ 15.

[5] WU Zhengyang, Интеллектуальный блок мониторинга низковольтного распределительного трансформатора и реактивной компенсации, разработанный для изучения [j] Journal of Yunnan University 2009, 31 (S1): 296-303.

Компенсация реактивной мощности

— Learnchannel-TV.com

Компенсация трехфазных асинхронных двигателей

Зачем компенсировать?

Поскольку большие индуктивные нагрузки создают нагрузку на систему электропитания, рекомендуется, чтобы большие асинхронные двигатели не подвергались компенсации.
Следовательно, конденсаторы добавляются для улучшения коэффициента мощности PF или cos φ.

В качестве эталонного значения двигатели мощностью более 5 квар должны быть скомпенсированы. Вычислите потребляемую реактивную мощность в номинальном режиме для двигателя, показанного ниже, и решите, нужно ли для этого двигателя компенсировать или нет.

Пластина двигателя 3-фазный асинхронный двигатель

Q l = √3 U * I * sin φ | вспомогательный расчет: PF = cos φ = 0,85 => φ ≈ 31,7888 => sin φ ≈ 0,52678

Q l = √3 * 400V * 24A * 0,52678 = 8,763 квар => Двигатель должен быть компенсирован.

На практике вы не будете компенсировать всю реактивную мощность, возникающую при номинальной нагрузке. Причина в следующем: при низкой нагрузке (крайний случай — без нагрузки) будут протекать более низкие реактивные токи, и вы перекомпенсируете двигатель, что нежелательно.
Указывается целевой коэффициент мощности или мощность конденсатора может быть взята из таблицы.

Согласно спецификации двигатель должен быть скомпенсирован при cos φ 2 = 0,98. Треугольник мощности с компенсацией и без нее вы можете взять из следующего эскиза:

Диаграмма вектора мощности

Примечание:
активная мощность P, кВт
полная мощность S, кВА
реактивная мощность, квар

Определите требуемую емкостную реактивную мощность Q bc , чтобы получить новый коэффициент активной мощности:

Q c ges = P zu (tan φ 1 — tan φ 2 ) | φ 1 до компенсации; φ 2 после компенсации

В нашем случае:
P = √3 U * I * cos φ = √3 * 400V * 24A * 0,85 = 14,133 кВт

До компенсации: cos φ 1 = 0,85 => φ 1 ≈ 31,79 °
После компенсации: cos φ 2 = 0,98 => φ 2 ≈ 11,48 °
= > Q c всего = 14133 кВт (тангенс 31,79 ° — тангенс 11,48 °) = 5,889 квар

Определите емкость каждого конденсатора:
Прежде всего, можно подключить конденсаторы звездой или треугольником:

Конденсаторы компенсационные

Полная реактивная мощность нашего двигателя Qbc total = 5.889 квар. Будь то звезда или треугольник, 1/3 реактивной мощности теперь занимает один конденсатор:
Qbc = 1/3 Qbc total = 1/3 * 5,889 квар = 1,963 квар
Чтобы показать, как емкостное реактивное сопротивление связано с реактивным мощность, делаем «мостик» на омическое сопротивление:

P = U 2 по сравнению с Q C = U 2 … Ур. (1)
. R X C

и X C = 1 / 2π f C… Ур.(2)

… Уравнение (2) в… Уравнении (1) дает: Q C = U 2 = U 2 2π f C
. 1 / 2π f C

=> C = Q C = Q C … Уравнение (3) | ω = 2π f
U 2 2π f U 2 ω

Из уравнения… (3) видно, что для определения размера конденсатора важно знать, подключены ли они по схеме звезды или треугольника. Почему? Если конденсаторы соединены звездой, напряжение конденсатора (фазное напряжение) уменьшается в √3 раз до 230 В (линейное напряжение 400 В), то есть емкость конденсаторов увеличивается в три раза.
Проверяем это утверждение:
Конденсаторы подключены треугольником:

C = Q C = 1963 var = 3,905 * 10 -5 F ≈ 39 мкФ
.U 2 2π f (400 В) 2 2π50s -1

Kondensatoren in Stern geschaltet:

C = Q C = 1963 var = 1,181 * 10 -4 F ≈ 118 мкФ
. U 2 2π f (230 В) 2 2π50s -1

Оптимальная компенсация реактивной мощности в системах распределения электроэнергии с распределенными ресурсами. Обзор

Реферат

В статье разработан исчерпывающий библиографический пересмотр математических методов, используемых для оптимального выбора и расположения элементов компенсации реактивной мощности , проанализированы результаты, полученные разными авторами для разных целевых функций, и поставлена ​​научная проблема. в конфликте, который электрические переменные показывают при индивидуальном анализе, определяется; тем самым демонстрируя необходимость многокритериального анализа данной проблемы с учетом топологий распределительных сетей с распределенной генерацией и накоплением энергии.Это исследование демонстрирует, что компенсация реактивной мощности в распределительных сетях с распределенными ресурсами представляет собой проблему, которую необходимо анализировать по множеству критериев, которые учитывают необходимость оптимизации нескольких целевых функций; Таким образом, достигается глобальное решение, которое предполагает оптимальное расположение и определение размеров элементов компенсации реактивной мощности, которые способствуют совместному улучшению профилей напряжения, минимизации потерь мощности, уменьшению гармоник, увеличению пропускной способности линии, стабильности напряжения и повышению коэффициента мощности, все это с минимальными инвестиционными затратами.Также предлагается теоретическая эвристика для решения описанной проблемы, основанная на методе многокритериальной оптимизации.

Ключевые слова: Энергетика, Электротехника

1. Введение

Основная цель электрических распределительных сетей — транспортировать электроэнергию к конечным пользователям с требуемыми стандартами эффективности, качества и надежности, что требует минимизации потерь энергии и улучшения транспорта процессы [1]. Компенсация реактивной мощности является одним из общепризнанных методов, поскольку она способствует сокращению потерь энергии наряду с другими преимуществами; Такие как коррекция коэффициента мощности, увеличение транспортной и эксплуатационной емкости линий и устройств сети, стабильность напряжения и улучшение профиля напряжения, все они имеют различные эксплуатационные ограничения [2, 3, 4, 5].Надлежащий комплексный контроль потоков реактивной мощности и профиля напряжения в распределительных сетях стал очень серьезной проблемой комплексного решения из-за характеристик распределительных сетей. В этой статье будет разработан современный уровень техники, основанный на большом библиографическом обзоре, чтобы продемонстрировать, что подавляющее большинство авторов, проводивших исследования для решения проблем компенсации реактивной мощности, предложили решения для единственной целевой функции, либо для минимизации потери мощности, чтобы улучшить коэффициент мощности, высвободить емкость в линиях и оборудовании, улучшить профили напряжения, гарантировать стабильность напряжения, уменьшить гармоники, среди прочего [6, 7, 8, 9, 10].Для этого были применены и описаны многие эвристические и метаэвристические методы, которые в основном основаны на исследовательских поисках для поиска такого типа решения, которое заключается в расположении и определении размеров компенсирующих элементов в распределительной сетке. Целью данного исследования является демонстрация необходимости глобального и эффективного реагирования на управление электрическими переменными, на которые влияют потоки реактивной мощности, требуемые нагрузками в электрических распределительных системах преимущественно индуктивного характера.Также будет подчеркнута важность сосредоточения этого анализа на распределительных сетях с распределенными ресурсами, поскольку в ближайшем будущем распределительные сети должны стать самоподдерживающимися сетями с возобновляемой генерацией экологически чистых и негорючих источников. Этот тип топологий микросетей, которые можно изолировать, требует особого анализа компенсации реактивной мощности из-за двунаправленных потоков мощности, которые существуют в этих сетях.

Основная цель этой работы — определить вариацию, которая может иметь компенсационное решение, связанное с оптимальным расположением и определением размеров компенсирующих элементов в распределительной сети с распределенными ресурсами, когда это не анализируется многокритериальным способом.Будет проанализировано, как разные авторы предлагают разные решения в расположении и определении размеров элементов компенсации реактивной мощности для разных целевых функций; эта проблема утверждает, что оптимальное решение для одной целевой функции может конфликтовать с решениями для других целевых функций. Кроме того, анализ реальных микросетей с распределенными ресурсами включает сложность проблемы из-за собственной компенсации генераторов, которые в случае солнечных фотоэлектрических генераторов в большинстве случаев компенсируют только активную мощность, что значительно ухудшает коэффициент мощности сети [11, 12].

Вклад этого исследования связан с выявлением проблемы в решениях, предлагаемых многими авторами для компенсации реактивной мощности с помощью единственной целевой функции, и с демонстрацией конфликта, который существует между переменными при индивидуальном анализе, что обосновывает необходимость анализа. это явление многокритериальным способом и предложить оптимальное решение для набора переменных, на которые влияет расположение компенсирующих элементов в распределительных сетях с распределенными ресурсами, что охватывает более реальный сценарий исследования в текущих сетях.Также подробно описывается широкое теоретическое и концептуальное описание и предлагается метод решения о компенсации, основанный на нескольких критериях. показано графическое представление предлагаемой научной задачи в топологии сетки с распределенными ресурсами.

Графическое представление научной задачи компенсации реактивной мощности в распределительных сетях.

Работа организована следующим образом: Раздел 2 (Основной текст) объясняет основные характеристики переменных, анализируемых в исследовании, и их влияние на распределительную сетку, обсуждает анализ библиографического обзора и определяет научную проблему.Раздел 2 также показывает математическую модель, предложенную для теоретического решения проблемы, и описывает будущую работу. Наконец, выводы можно найти в разделе 3.

2. Основной текст

2.1. Анализ основных переменных, влияющих на проблему компенсации реактивной мощности в распределительных сетях

Электрические распределительные сети среднего напряжения отвечают за транспортировку энергии от подстанций субпередачи к распределительным трансформаторам. Эти схемы обладают особыми характеристиками и должны соответствовать ряду технических требований, чтобы поддерживать процессы в эффективных параметрах и обеспечивать высокое качество обслуживания [13, 14, 15, 16, 17].Глобальный анализ эффективности и качества транспортировки электроэнергии в распределительных сетях — это сложный процесс, который зависит от множества критериев, поскольку эти системы представляют разные типы топологий сети, разные конструкции и характеристики конфигурации, множественные соединения, нагрузки разного характера, линии без транспозиций, множество точек соединения или стыков в сосуществовании с флорой и фауной.

2.2. Потери мощности и энергии в распределительных сетях

Потери мощности и энергии в распределительных сетях в основном связаны с преобразованием электрической энергии в тепло в результате циркуляции токов по электрическим проводникам, явление, описываемое как эффект Джоуля [18 ].

Активные потери мощности определяются по формуле:

Где: n — количество узлов в системе, I i — текущее значение в узле i и R i — сопротивление в узле i [18]. Распределительные цепи, несмотря на типичный характер их нагрузок, являются преимущественно индуктивными из-за их коротких расстояний и средних уровней напряжения, преобладающих в конструкции антенн [14].Следовательно, нагрузки, связанные с каждым из распределительных трансформаторов, требуют потребления реактивной мощности, чтобы иметь возможность генерировать индуктивные потоки без создания полезной работы с потреблением энергии этого типа. Эта реактивная мощность в трехфазных системах для данного узла определяется выражением:

Qi = 3 * Vi * Ii * sinØi.

(2)

Где V i e I i — напряжение и ток в узле i , Ø i — угол между напряжением и током на узле i .

В некомпенсированных распределительных системах потоки реактивной мощности потребляются в сети, а реактивные составляющие токов, которые требуют этих индуктивных нагрузок, обычно циркулируют по распределительной цепи, вызывая высокие потери из-за ранее описанного эффекта Джоуля. По этой причине компенсация реактивной мощности при условии правильного выбора и расположения компенсирующих устройств имеет большое значение для минимизации потерь мощности и энергии. Расположение компенсирующих устройств позволяет передавать потоки реактивной мощности в сеть, тем самым предотвращая их передачу по сети с нежелательными значениями в циркулирующих токах [1].

2.3. Корректировка и улучшение коэффициента мощности

Коэффициент мощности в основном определяется как отношение между активной мощностью в (Вт) и полной мощностью, приведенной в (ВА) [19]. Коэффициент мощности можно рассчитать в трехфазной или однофазной системе как:

PF = cosØi = PiSi = PiVi ∗ Ii,

(3)

Где: PF и cos Ø i — распознанные базовые символы для обозначения коэффициента мощности [20], P i — активная мощность или активная мощность в узле i , S i — полная мощность в узле i и V i e I i — напряжения и токи в узле i .

Коррекция коэффициента мощности до желаемых значений, близких к 1 (идеальный случай) — это улучшение, которое стремятся реализовать все распределительные компании, а также промышленные пользователи, которые не соответствуют минимальным требованиям по эффективному использованию электроэнергии и следовательно, они наказываются [21].

Распределительные сети среднего напряжения (СН) передают энергию к распределительным трансформаторам, которые в большинстве случаев питают преимущественно индуктивные нагрузки; это приводит к значительному ухудшению коэффициента мощности, поэтому необходимо применять меры компенсации реактивной мощности в этих сетях, чтобы снизить потребление реактивной мощности за счет минимизации разницы между активной и полной мощностью для улучшения коэффициента мощности.Повышение коэффициента мощности подразумевает снижение затрат на энергию, высвобождение электрической мощности распределительной системы и улучшение уровней напряжения [22, 23].

2.4. Улучшение профилей напряжения

Обеспечение надежности и стабильности распределительных сетей среднего напряжения является одной из самых больших проблем для энергораспределительных компаний, поскольку энергия должна достигать конечных потребителей со стандартами качества, которые требуют постоянного улучшения для поддержания уровней стабильных напряжений в пределах параметров регулируется стандартами, установленными в каждой стране для различных уровней напряжения [24].Улучшение профилей напряжения в распределительных сетях с целью повышения стабильности и надежности было достигнуто за счет включения распределенной генерации, изменения TAP трансформатора, регуляторов напряжения, конденсаторных батарей или статических компенсаторов реактивной мощности, SVC по его аббревиатуре на английском языке, среди прочего [15, 24, 25].

Статические компенсаторы реактивной мощности могут поддерживать запрограммированный стабильный уровень напряжения. Если напряжение в подключенном узле высокое, компенсатор работает в индуктивной зоне и потребляет реактивную мощность нагрузки, это может произойти в предрассветные часы, когда потребность нагрузки снижается, и если, наоборот, напряжение в узле низкое (время пикового потребления) [26], компенсатор работает в емкостной зоне и высвобождает реактивную мощность, работая как генератор, и, таким образом, поддерживает стабильность системы распределения.Тот же самый эффект может быть достигнут с использованием регуляторов напряжения или с изменением производных TAP трансформаторов, которые могут регулировать процесс преобразования в различных отношениях преобразования напряжения, либо для уменьшения, либо для увеличения уровней подаваемого напряжения, гарантируя стабильность система [27].

2.5. Подавление гармоник

Среди устройств компенсации реактивной мощности статической мощности, основанных на силовой электронике, выделяются SVC (описанные ранее), которые содержат ступени емкости параллельно с реактивными сопротивлениями, оба программируемые системой автоматического управления, которая определяет, должен ли SVC вести себя как реактивный генератор и повышать напряжение системы, или вести себя как нагрузка и поглощать реактивную энергию из сети, стабилизируя уровни напряжения до заданных параметров [28, 29, 30].Эти устройства вносят значительную гармоническую составляющую, которую необходимо учитывать при общем анализе проблемы компенсации реактивной мощности, поскольку это переменная, которая конфликтует с целью оптимизации потоков реактивной мощности. Необходимо обеспечить, чтобы пределы суммарных гармонических искажений тока и напряжения не превышали значений, установленных нормами качества энергии [28, 31, 32].

Общий коэффициент гармонических искажений (THD) можно рассчитать, как показано ниже [28, 31, 32].

THD% = 100 ∗ ∑i = 1H (Vi, h) 2Vi, 1,

(4)

Где:

  • V i , h — соответствующая составляющая напряжения гармонике h в узле i .

  • В i , 1 Основная составляющая напряжения (1-я гармоника) в узле i .

  • H — это максимальный порядок гармоник, который необходимо учитывать при расчетах.

2.6. Анализ затрат на устройства компенсации реактивной мощности

Все улучшения, связанные с компенсацией реактивной мощности в распределительных сетях, связаны с инвестициями и затратами на техническое обслуживание, которые необходимо анализировать вместе с выгодами от концепций снижения потерь энергии, обеспечиваемых компенсирующими устройствами; в дополнение к преимуществам качества и надежности, которые также являются качественными целями, которые достигаются при использовании этих устройств.

2.7.Распределительные сети с распределенной генерацией

Распределенная генерация (DG) — это технология, которая обеспечивает добавленную стоимость активной мощности для питания электрических систем. Размещение этого типа технологий обычно осуществляется как можно ближе к конечным пользователям или важным нагрузкам, требующим более высокой степени надежности и большей стабильности подаваемого напряжения. Среди различных типов источников распределенной генерации возобновляемой энергии, наиболее часто используемыми в распределительных сетях являются ветровые и фотоэлектрические, хотя во многих случаях можно указать другие типы источников [2].Эти типы источников ОГ необходимо тщательно оценивать, чтобы определить, в зависимости от топологии и местоположения, наилучшие возможные вместе с другими важными факторами, такими как установленная мощность и их расположение в сети. Последнее имеет жизненно важное значение, поскольку неподходящее расположение может способствовать нежелательной подаче потоков активной и реактивной мощности, которые могут увеличить потери энергии в системе и вызвать перенапряжения в двух рядом с РГ, в дополнение к высоким затратам без достижения предложенных целей. [33, 34, 35].DG предлагает большие преимущества в эффективности, стабильности и надежности распределительных систем, особенно в радиальных сетях, которые перемещаются на большие расстояния, в которых небольшое увеличение допустимой нагрузки может дестабилизировать систему с высокими помехами и падениями напряжения. Компенсация с помощью ДГ с оптимальным расположением в этих конечных узлах может устранить эту перегрузку линии, а также восстановить требуемые значения напряжения [25, 36]. Это также помогает предположить увеличение существующей нагрузки в возможных будущих сценариях, даже при расширении распределительной сети, поддерживая стабильные уровни напряжения, потерь и пропускной способности сети.[4]. Благодаря этому мы можем установить ДГ в качестве компенсационного элемента в распределительных системах [17, 27, 28, 29, 30].

2.8. Накопление энергии в распределительных сетях

Одной из самых новых и желаемых целей перехода от традиционных электрических систем к интеллектуальным сетям является внедрение аккумуляторов энергии. Накопление энергии в распределительных сетях способствует значительному повышению эффективности, качества и надежности этих систем, предлагая высокие преимущества против колебаний и позволяя с большей гибкостью управлять частотой и напряжением в распределительных системах [41, 42, 43].Прямое подключение к сети аккумуляторов энергии является проблемой, которая получает признание в качестве источника распределенной генерации вместе со всеми сложными элементами управления и связи для надлежащего использования этой технологии [44]. В радиальных распределительных сетях с ДГ на конечных узлах часто бывает очень дорого доставлять энергию от системы к источнику питания, поскольку транспортировка этой энергии вызывает значительные потери в джоулях. Следовательно, в этих конкретных случаях очень эффективным вариантом является размещение накопителя энергии рядом с ДГ для хранения и повторного использования генерируемой энергии во время нестабильности системы [45].Точно так же существуют системы микросетей с гибридным накопителем энергии, использующие, помимо батарей батарей, конденсаторы, которые позволяют производить загрузку и разгрузку в зависимости от работы сети на активной и реактивной мощности [46].

2.9. Библиографический обзор

Для анализа обработки переменных, участвующих в задаче оптимизации потоков реактивной мощности, сделан полный библиографический обзор с учетом многих виртуальных библиотек, в том числе IEEE Xplore, ScienceDirect, Scopus и других.Этот библиографический обзор направлен на сравнение методов интеллектуальной оптимизации, применяемых разными авторами для решения проблем компенсации, и с этим результатом для установления сравнения между различными многокритериальными предложениями в соответствии с рассматриваемыми сценариями распределительной сети и количеством переменных, влияющих на каждую из них. предлагаемые математические модели. Библиографический обзор содержит наиболее актуальные и новые статьи по тематике, которые упоминаются в следующих источниках:

Проанализированные научные статьи: [6, 7, 10, 23, 27, 29, 30, 37, 38, 39, 40, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78, 79, 80, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98].

показывает подход авторов к решению проблемы компенсации реактивной мощности в распределительных сетях на основе оптимизации потоков реактивной мощности. Видно, что наиболее важной переменной является потеря мощности.

Графическое представление тематических вариантов компенсации реактивной мощности в распределительных сетях.

показывает подход авторов к различным целевым функциям в проблемном подходе.Принимая во внимание библиографический обзор, мы смогли установить эти данные, показывающие процент исследования, выполненного каждой из целевых функций, задействованных в компенсации реактивной мощности. Можно видеть, что в случае предложенных целей наиболее важным параметром в этой задаче было «Регулирование или улучшение профилей напряжения».

Графическое представление постановок задач компенсации реактивной мощности в распределительных сетях.

Случай 1: Оптимальный выбор и расположение конденсаторной батареи для минимизации потерь мощности.

показывает большинство математических приемов, предложенных авторами для решения проблемы компенсации реактивов в распределительных сетях, и процентный анализ использования каждого из этих методов в рассмотренных статьях. Затем можно сделать вывод, что эвристические методы наиболее часто используются для решения этого типа задач высокой сложности, хотя в большинстве статей авторы предлагают эвристические методы, которые опираются на другие математические методы.

Графическое представление математических методов, используемых авторами для компенсации реактивной мощности в распределительных сетях.

С результатами, полученными в этом библиографическом обзоре, мы смогли определить проблему математической модели, которая предполагает совместный анализ всех переменных, участвующих в проблеме оптимизации потоков реактивной мощности. Мы также можем сказать, что большинство предложенных моделей рассматривают сценарии распределения без распределенных ресурсов, что далеко от реальности энергосистем в целом, которые в настоящее время погружены во многие проекты микросетей с включением распределенных ресурсов.

Тенденция новых математических предложений авторов в публикациях от 2016 года заключалась в расширении области исследований в предполагаемых переменных и сценариях, рассматриваемых для поиска оптимального местоположения и определения размеров компенсирующих устройств реактивных элементов в распределительных сетях с распределенные ресурсы. Это демонстрирует важность и интерес к предмету; однако в библиографическом обзоре мы не смогли найти предложения, которое рассматривает оптимизацию потоков реактивной мощности в распределительных сетях с распределенными ресурсами и учитывает все переменные, которые могут быть изменены с помощью потоков реактивной мощности.

Из множества статей мы выбрали 16 статей, которые больше подходят для проблемы, выявленной в этом исследовании. Этот библиографический обзор показан в, указывая статьи с большим приближением к реальной проблеме и которые обновляются при обсуждении этой проблемы.

Таблица 1

Год публикации Год публикации Профиль стабильности и напряжения 90 4 06 9090 90 2016 г. X 9068 X 2016 9068 X 9068 60 9

5 52], где получен более полный анализ.Однако он не анализирует все переменные или компенсацию с помощью компенсирующих устройств; компенсация взимается из распределенных ресурсов. Из выбранных статей видно, что только одна из проанализированных статей учитывает подавление гармоник, но важно уточнить, что во многих других статьях эта переменная рассматривается как целевая функция при компенсации реактивной мощности, в основном через компенсацию. устройства на основе силовой электроники, которые вносят в сеть большое количество гармонических составляющих, которые необходимо учитывать для такого типа глобального анализа [62, 99].

2.10. Идентификация проблемы

В разделе 2 мы проанализировали различные переменные и топологии распределительных сетей, которые могут быть затронуты и которые могут влиять на принятие решения по оптимальному выбору и размещению компенсирующих элементов в распределительной сети с целью компенсации многокритериально потоки реактивной мощности. В этом разделе мы проанализируем некоторые результаты, полученные разными авторами, а также сравним значения остальных переменных, когда решение представлено для одной целевой функции.

Для решения проблемы оптимального выбора, размещения и определения размеров устройств компенсации реактивной мощности в распределительных сетях было описано и разработано множество математических моделей, основанных на эвристиках и метаэвристиках, которые функционируют как алгоритмы поиска путем сканирования узлов. и линии исследуемой системы. Это могут быть реальные случаи или типичные системы распределения IEEE. Среди наиболее реализуемых алгоритмов для решения этого типа проблем мы можем упомянуть имитацию отжига, поиск табу, генетический алгоритм, оптимизацию колоний муравьев, оптимизацию роя частиц, смешанное целочисленное нелинейное программирование и многие другие.Для случая анализа, который идентифицирует проблему конфликта переменных, будет реализован алгоритм Simulated Annealing, который представляет собой метаэвристику вероятностей, которая ищет оптимальное комбинаторное решение из оценки глобального оптимального решения целевой функции в конкретная область поиска. Это начинается с группы произвольных цепей, которые имеют конфигурацию мощности с установкой реактивных элементов совокупности, генерируемых от начальной температуры. По этой причине этот подход может генерировать серию различных способов поиска, пытаясь найти лучшие решения, которые в конечном итоге приходят к глобальному оптимуму, если он существует.[101].

В этой главе будет проанализирован пример типичной схемы IEEE на 30 бар, где будет реализован алгоритм имитации отжига (SA), чтобы найти оптимальное расположение и размеры конденсаторных батарей для компенсации реактивной мощности с корпусом. 1, цель которого — минимизировать общие потери мощности в исследуемой цепи. Затем алгоритм (SA) будет реализован в той же системе IEEE с 30 полосами, со случаем 2, который будет направлен на улучшение профилей напряжения, оптимально приближая их к 1 на единицу.Наконец, результаты будут проанализированы в каждом случае, чтобы найти предел конфликта, который каждая переменная пострадала с местоположением и полученным размером. Оба случая будут проанализированы в сценарии с максимальным ограничением расположения двух батарей конденсаторов и максимальной мощностью 15 МВАр. Это ограничение направлено на то, чтобы ограничить переменную стоимости и заставить алгоритм в обоих случаях стремиться компенсировать систему до этого максимального значения в обоих случаях в равной степени.

Случай 1. Будет проанализировано поведение профилей напряжения в типичной цепи IEEE с 30 барами, что было скомпенсировано расположением двух конденсаторных батарей с целевой функцией минимальных потерь мощности.Система IEEE с 30 шинами состоит из 6 генераторов в узлах [1 2 5 8 11 13], 4 трансформаторов в узлах [11 12 15 36], 20 нагрузок и всего 41 линии.

Случай 2: будет проанализировано поведение потерь мощности в типичной цепи IEEE с 30 барами, что было компенсировано расположением двух конденсаторных батарей с целью улучшения профилей напряжения в той же схеме, описанной в случае 1.

При сравнении результатов каждого случая, показанного на рис. и, соответственно, можно показать, что для каждой целевой функции алгоритм выбрал разные емкости конденсаторных батарей, расположенных в разных узлах для одной и той же схемы, что демонстрирует ранее высказанную теорию.Мы также можем оценить, что в этом случае при оптимальном выборе и расположении конденсаторных батарей, выбранных алгоритмом, потери мощности были уменьшены до желаемого минимального значения. Однако профили напряжения не корректировались, даже в узлах 29 и 30 система показывает ухудшение качества напряжения по сравнению с базовым случаем, даже с расположением компенсации в узле 30, что указывает на проблемы со стабильностью напряжения, когда связь между изменением реактивной мощности и изменением напряжения становится отрицательной.Аналогичным образом в (Случай 2) видно, что потери мощности не могут быть уменьшены до минимального значения, которое достигается в случае 2. Однако профили напряжения были скорректированы в большинстве узлов с размещением двух конденсаторных батарей, 13 МВАр в узле 10 и 15 MVAR в узле 7, расположение и размеры отличаются от найденных в случае 1 с помощью того же алгоритма, с использованием той же схемы анализа и с теми же ограничениями.

Случай 2: Оптимальный выбор и расположение конденсаторных батарей для улучшения профилей напряжения.

С помощью этого небольшого сравнения было показано, что поиск оптимального решения проблемы компенсации реактивной мощности с единственной целевой функцией не дает обнадеживающих результатов для остальных переменных, на которые могут повлиять проблемы; по этой причине мы можем заявить, что очень важно решить эту проблему с учетом всех критериев, которые определяют переменные, на которые могут влиять потоки реактивной мощности.

Если эта же проблема анализируется в сети с распределенными ресурсами или, по крайней мере, компенсируется дополнительно с помощью распределенной солнечной фотоэлектрической генерации, на систему может повлиять низкий коэффициент мощности, поскольку эта переменная конфликтует только с компенсацией активной мощности, поскольку Показано в .

Графическое представление ухудшения коэффициента мощности только с компенсацией активной мощности.

Предполагая, что угол коэффициента мощности: Ø = tan − 1QP и P F = c o s Ø, с увеличением только компенсации активной мощности, в то время как реактивная мощность, выдаваемая сетка остается почти постоянной. Компания, торгующая электроэнергией, увидит увеличение угла коэффициента мощности, что приведет к снижению коэффициента мощности (PF).Это связано с тем, что распределительная сеть при половинном напряжении не имеет другого типа емкостной компенсации, поскольку распределительные сети имеют короткие расстояния для передачи энергии, уровни напряжения ниже 34,5 кВ и самый большой компонент проводников — это неизолированные провода. Уточняется, что для этого анализа реактивная мощность остается почти постоянной, поскольку наблюдается небольшое уменьшение потерь реактивной мощности, хотя нагрузки остаются потребляющими такую ​​же реактивную мощность. Эти потери активной мощности связаны с уменьшением тока, циркулирующего по линиям, с уменьшением активной мощности, поставляемой сетью, мы можем видеть это в уравнении.(5), где показано, что с уменьшением активной мощности потери реактивной мощности снижаются, но эта величина настолько мала по сравнению с изменением активной мощности, что это уменьшение реактивной мощности, отдаваемой сетью, может быть считается незначительным для этого теоретического анализа, однако точный расчет подробно описан ниже, показывая то, что мы заявили ранее.

Где Δ Q — потери реактивной мощности в линиях, P — активная мощность, отдаваемая сетью, Q — реактивная мощность, отдаваемая сетью, В, — линейное напряжение и — X — индуктивное реактивное сопротивление распределительной линии.

Затем можно рассчитать результирующий коэффициент мощности, как показано в (6).

PF = cos (tan − 1 (Q − ΔQP))

(6)

показывает изменение коэффициента мощности для различных компенсаций активной мощности, также учитывая уменьшение потерь реактивной мощности для каждого уменьшения активной мощности. тот же сценарий системы распределения IEEE с 30 барами, с общим потреблением активной и реактивной мощности нагрузки 283,4 МВт y 126,2 МВАр [10].

Влияние коэффициента мощности на уменьшение активной мощности, отдаваемой сетью.

2.11. Математическая формулировка

Компенсация реактивной мощности анализировалась в основном как задача оптимизации, ограниченная единственной целью, которая обеспечила бы единственное оптимальное решение с приоритетным подходом, основанным на адекватном выборе емкости и расположения конденсаторных батарей. Для этого исследования целевая функция определяется как линейная комбинация нескольких факторов, таких как инвестиционные затраты, повышение коэффициента мощности и сокращение потерь энергии в распределительной сети, с учетом эксплуатационных ограничений, таких как надежность и стабильность в профилях напряжения.

В качестве модели оптимизации предлагается многокритериальный метод, относящийся к анализу набора из n переменных решения в системе распределения с набором целевых функций k для оптимизации и набором ограничений s [102]. Целевые функции и ограничения являются функциями переменных решения. Это может быть выражено как:

F ( x ) = [ F 1 ( x ), F 2 ( x ),…, F k ( x ) )]

(7)

e ( x ) = [ e 1 ( x ), e 2 ( x ),…, e s ( x )] ≥ 0

(8)

Где x = [ x 1, x 2,…, x n ] ε X

(9)

y = [ y 1, y 2,…, y k ] ε Y

(10)

x известен как вектор решения, а y будет целевым вектором. X обозначает возможное пространство для принятия решений, а объективное пространство обозначается Y . В этом случае оптимизация может означать минимизацию или максимизацию переменных в соответствии с желаемыми целями. Набор ограничений e ( x ) ≥ 0 определяет набор допустимых решений для X и набор допустимых целевых векторов Y. Из этого можно вывести, что набор решений дает целевой вектор y , где все x должны удовлетворять набору ограничений e ( x ) ≥ 0.Задача оптимизации состоит в том, чтобы найти x , которое имеет «лучшее» F ( x ).

Для реализации этого метода необходимо точно определить критерии решения и их шкалы количественных показателей для построения приемлемого набора, согласованного с альтернативами с их оценками для каждого критерия. Все критерии должны быть одного типа, качественные или количественные. Наконец, создается матрица решений для выбора оптимального решения.

наглядно показывает модель оптимизации для нескольких целевых функций, где видно, что лучшие индивидуальные решения — это те, которые близки к оптимальной общей линии тренда.

Графическое представление модели оптимизации для нескольких целевых функций.

В общем, нет лучшего решения, но есть набор решений, где ни одно из них не может считаться лучше других, если цель состоит в том, чтобы все цели рассматривались одновременно [102, 103] Это потому, что могут возникнуть конфликты между различными целями, которые образуют проблему оптимизации, поскольку критерии, используемые для наблюдения и определения одновременных альтернативных решений, являются несколькими и разных типов.

Большинство авторов, которые обращались к теме оптимизации потоков реактивной мощности, сосредоточили свой анализ на задачах оптимизации с единственной целевой функцией, однако на современном этапе было показано, что это очень более сложная проблема, в которой необходимо проанализировать частоту всех переменных и рассмотреть текущие реальные сценарии с активными точками генерации. В этой математической задаче, как и в большинстве задач оптимизации с несколькими целевыми функциями, есть некоторые переменные, которые в зависимости от своих целей могут конфликтовать с поиском оптимального решения.

Для математической формулировки каждой из приведенных ниже целевых функций будут приняты во внимание некоторые общие ограничения:

  • 1-

    Стоимость компенсирующих устройств будет одинаковой во всех узлах системы анализа.

  • 2-

    Нагрузка будет смоделирована как постоянная мощность с анализом наихудшего сценария, когда потребность максимальна.

FO1: Стоимость устройств компенсации реактивной мощности [103,104] .

Где:

  • C — стоимость кВАр, установленного в компенсирующем устройстве. Это значение учитывает стоимость устройства, затраты на установку и обслуживание.

  • Q i — значение компенсации в кВАр в узле i .

  • n — количество узлов в системе.

FO1 подчиняется следующим ограничениям [103]:

  • 1-

    C = {asi0≤Qi≤Qmbsi − Qm≤Qi≤0

    (12)

    где Q m , — это абсолютное значение в кВАр максимально возможной компенсации в узле, а ( a , b ) — стоимость на кВАр компенсирующего устройства.Общее уравнение стоимости для индуктивной и емкостной компенсации.

  • 2-

    F O 1 < м á x { F O 1}, где F O 1 — инвестиционные затраты, необходимые для оптимизации, а м á x { F O 1} — это общие инвестиционные затраты на полную компенсацию системы (тривиальное решение проблемы).

FO1 — это функция, которую нужно минимизировать.

FO2: Минимизация потерь активной мощности.

FO2 = ∑i = 1n (Pgi) −∑i = 1n (Pci) ≥0,

(13)

Где P g i — активная мощность, генерируемая в узле i в кВт и P c i — активная мощность в кВт, требуемая каждой нагрузкой на подключенном узле i , которая составляет F O 2 полные активные потери в система в кВт.

FO3: Повышение коэффициента мощности (PF).

  • FO3 = Ø = tan − 1∑i = 1nQci∑i = 1nPci

    (14)

Где:

  • Ø — угол коэффициента мощности системы.

  • P c i — активная мощность в кВт, требуемая каждой нагрузкой в ​​узле i .

  • Q c i — реактивная мощность в кВАр, требуемая для каждой нагрузки в узле i .

  • F O 3 — функция, которую нужно минимизировать.

FO4, FO5: Целевые функции, связанные с улучшением профилей напряжения.

FO4: Среднее отклонение напряжения в системе.

FO4 = ∑i = 1n | Vdi − Vi | n≥0

(15)

Где:

  • n — количество узлов в системе

  • V i — напряжение на баре i в P.U. (на единицу)

  • V d i — желаемое напряжение на bar i в P.U.

  • F O 4 — функция, которую нужно минимизировать.

FO5: Максимальное значение отклонения напряжения.

Эта функция представляет максимальное отклонение напряжения, которое может существовать в анализируемой системе.

FO5 = max1≤i≤n (| Vdi − Vi |) ≥0

(16)

Где:

  • n — количество узлов в системе

  • V i — напряжение на bar i в P.U. (на единицу)

  • V d i — желаемое напряжение на bar i в P.U.

  • F O 5 — функция, которую нужно минимизировать.

FO6: Общий коэффициент гармонических искажений (THD) [28, 32] .

FO6 = THDi% = 100 ∗ ∑i = 1H (Vi, h) 2Vi, 1,

(17)

Где:

  • V i , h Is the составляющая напряжения, соответствующая гармонике h в узле i .

  • В i , 1 — основная составляющая напряжения (1-я гармоника) в узле i .

  • H — это максимальный порядок гармоник, который необходимо учитывать при расчетах.

  • F O 6 — функция, которую нужно минимизировать.

Предложенные целевые функции были адаптированы таким образом, что все они применимы к задаче оптимизации как функция, которая должна быть минимизирована, чтобы иметь возможность формировать целевые векторы, которые должны быть минимизированы для решения предлагаемой задачи оптимизации, будучи каждый подходящий вектор выглядит следующим образом:

M i n i m i z e F = [ F O 1, 2, F O 3, F O 4, F O 5, F O 6]

(18)

Где F 1 242 O , F O 2, F O 3, F O 4, F O 5, F O 6 — каждая из целевых функций, которые были определены ранее .

Чтобы получить результат в зависимости от размера и расположения компенсирующего устройства, необходимо установить матрицу решений, как показано в уравнении. (19), в котором будет м рядов, которые будут описывать количество приемлемых альтернатив, которые соответствуют критериям различий, исключительности и исчерпываемости, и которые определяют разные размеры и расположение компенсирующих устройств в разных узлах системы. система. Шесть столбцов этой матрицы решений показывают количественные критерии, которые определяются переменными, анализируемыми как целевые функции.Согласно установленным критериям решения, оптимальный вариант выбирается, сначала отбрасывая все решения, которые уступают любому другому решению.

(19)

Решение этой задачи оптимизации состоит в том, чтобы найти лучший вектор X из набора подходящих вариантов, определяемых критериями решения, установленными целевыми векторами. Для анализируемой проблемы будет найден альтернативный вариант размещения и определения размеров устройств компенсации реактивной мощности.

Важно учитывать, что выбор емкости компенсирующего устройства должен рассматриваться при анализе как дискретная переменная, определяемая вектором с номинальными мощностями, доступными для распределительных сетей [67, 93].

2.12. Дальнейшая работа

В части II этого исследования будет проанализировано тематическое исследование с применением предложенной математической модели, где ожидаемые теоретические результаты будут подтверждены. Кроме того, метрики и индивидуальные расчеты каждой из переменных будут проанализированы вместе с моделированием исследуемой схемы с указанием местоположения и размеров компенсирующих устройств, полученных с помощью эвристики.

В качестве будущей работы также предлагается предложить эвристический метод, способный найти оптимальное решение для одновременной компенсации активной и реактивной мощности, удовлетворяющее критериям эффективности и качества мощности. Это может быть достигнуто за счет одновременного определения размеров и оптимального расположения распределенных фотоэлектрических солнечных генераторов и элементов компенсации реактивной мощности.

Также рекомендуется провести это исследование с расчетом местоположения и размеров компенсирующих устройств в различных сценариях спроса.Компенсация реактивной мощности также должна быть проанализирована в сценариях минимального потребления, когда профили напряжения могут достигать значений выше максимального предела с компенсацией реактивной мощности.

Метод анализа потребления для оптимизации компенсации реактивной мощности при MV

Аннотация

Часто мы сталкиваемся с вопросом, сколько реактивной мощности для компенсации необходимо выбрать после выполнения измерения с помощью анализатора цепей. Эта ситуация имеет решающее значение для определения правильной системы компенсации реактивной мощности в СН.

Наличие гармоник в электрической системе также может существенно повлиять не только на работу конденсаторной батареи, но и на качество электроэнергии всей системы.

В этой статье объясняется, как с помощью простого статистического метода определить мощность и шаги коррекции коэффициента мощности в СН, а также оценить риски присутствия гармоник в электрической системе.

Электрические измерения

Мы должны начинать любой анализ компенсации реактивной мощности с измерения, проводимого с помощью анализатора цепей ( CIR-e3, AR5L или AR6 ), где мы регистрируем потребление реактивной мощности для компенсации установки.

Мы должны действовать в соответствии со следующими принципами, чтобы была достигнута правильная регистрация данных для дальнейшего точного анализа:

  • Период : период регистрации должен быть достаточно большим, чтобы его можно было рассматривать в качестве репрезентативной и реалистичной выборки нормального потребления установки. Желательно не менее одной недели.
  • Частота дискретизации : рекомендуется использовать как можно более низкую частоту дискретизации, чтобы более внимательно наблюдать за колебаниями нагрузок.Если мы рассмотрим систему с небольшими вариациями нагрузки, можно использовать более высокую частоту дискретизации. Рекомендуется использовать частоту дискретизации от десяти секунд до пятнадцати минут, также учитывая объем памяти регистратора данных записи.
  • Сезонность : В зависимости от сектора деятельности объекта потребление энергии может отличаться в зависимости от времени года, даже между днями в течение недели. Поэтому важно убедиться, что зарегистрированные значения как можно более репрезентативны для реального потребления профиля установки.
  • Существующая батарея конденсаторов : Наличие батареи конденсаторов будет мешать полученным данным и искажать собранные данные. Поэтому убедитесь, что в течение периода регистрации не подключено никакое оборудование для коррекции коэффициента мощности.
Анализ измерений

После получения данных мы должны их проанализировать. Мы будем использовать очень простой, но очень полезный статистический метод, такой как гистограммы.

Гистограмма — это графическое представление частотного распределения заданных значений.Распределение значений разбито на интервалы. Эти интервалы могут быть выбраны по своему усмотрению, но слишком короткие или слишком большие интервалы могут быть невозможны для анализа.

Один из методов определения оптимального размера интервала — это следующая формула [1.1]:

X MAX — максимальное значение, X MIN — минимальное значение, а k — количество интервалов, рассчитанных по методу Веллемана, k = 2 · N 1/2 , где N количество значений.Чтобы избежать отклонений, вы можете удалить выбросы, которые могут повлиять на правильный подход.

Давайте рассмотрим пример анализа с использованием гистограммы реактивной мощности. Мы можем наблюдать трехфазное индуктивное потребление реактивной мощности при напряжении 6,6 кВ в отрасли, где они платят штрафы за низкий коэффициент мощности, на Рисунке 1.

Рисунок 1. Трехфазная индуктивная потребляемая реактивная мощность в квар л

Применяя формулу [1.1], предлагаемое значение интервала, которое получается, будет:

Во всяком случае, поскольку обычно М.V. Автоматические конденсаторные батареи рассчитаны на кратность 100 квар, в данном случае мы выбираем интервал 100 квар, который лучше соответствует требованиям компенсации данной установки. Таким образом, результатом применения этого интервала является гистограмма на рисунке 2.

Рисунок 2. Результаты гистограммы (интервал 100 кварл)

Рис. 3. Гистограмма (частоты и% накопления)

Как видно из результатов, большая часть потребляемой реактивной мощности составляет 1400 квар, затем 1000 квар и 500 квар.Следовательно, с конфигурацией ступеней будет 1х500 и 1х1000 квар.

Таким образом, мы можем выбрать оптимальную конфигурацию конденсаторной батареи, чтобы мы могли компенсировать установку более чем в 98% случаев.

Наличие гармоник в установке

Очевидно, что этот метод позволяет нам определить этапы формирования конденсаторной батареи, но мы не должны забывать о других факторах, которые могут повлиять на выбор конденсаторной батареи.

Наличие гармоник может повлиять на работу оборудования и качество электроэнергии всей установки.

Когда мы выполняем индуктивную компенсацию реактивной мощности, логично включение параллельной батареи конденсаторов для ослабления этого спроса, чтобы приблизить требуемую полную мощность (кВА) к активной мощности (кВт), которая действительно используется для выполнения цели, для которой он предназначен. Эту простую концепцию можно резюмировать как параллельную цепь с индуктивностью (L — трансформатор и сеть) и емкостью (C — батарея конденсаторов).

Если мы понаблюдаем за частотной характеристикой системы, мы увидим, что для частоты f R полное сопротивление системы намного больше, чем ее нормальные характеристики.

Наличие тока с частотами выше основной частоты на 50 или 60 Гц означает, что условия резонанса могут быть соблюдены. Это в основном приведет к:

  • Усиление искажений напряжения для всей установки (это может повлиять на оборудование и чувствительные электрические элементы).
  • Повышенное поглощение тока конденсаторами с последующим их перегревом, уменьшением их емкости и срока службы, а в некоторых случаях разрушением конденсатора.

Изображение 1. Разрыв конденсатора среднего напряжения из-за эффекта резонанса

Существует два метода проверки или обнаружения риска резонанса. Первый метод — вычислить частоту резонанса по следующей формуле:

Где S SC — мощность короткого замыкания силового трансформатора (кВА), Q — реактивная мощность конденсаторной батареи (квар), а f — номинальная частота системы (50 или 60 Гц).

Затем вы можете проверить, может ли частота резонанса быть близкой или нет к присутствию гармонического тока в установке, поэтому может возникнуть резонанс между конденсаторной батареей и сетью.

Второй метод — определить, создает ли конденсаторная батарея параллельный резонанс с измерением. Нам просто нужно провести измерения с подключенной конденсаторной батареей и без нее и посмотреть характеристики THDU%.

Если THDU% увеличивается так сильно при подключении конденсаторной батареи, это означает, что существует важный резонанс, и это приведет к повреждению конденсаторной батареи, а также всего оборудования, подключенного к этой установке.

Единственный способ избежать этого риска резонанса — это установить отстроенную батарею конденсаторов, которая подавляет параллельный резонанс — наиболее частую гармонику, присутствующую в установке.

Окончательное заключение

Краткое изложение этой статьи может сделать вывод, что правильный выбор конденсаторной батареи для компенсации любых М.В. необходимо учитывать два важных момента:

  • Точный подбор каскадов, составляющих конденсаторную батарею, с целью получения наиболее экономичной схемы.
  • Тщательный анализ необходимости использования расстроенных реакторов, чтобы избежать возможных явлений усиления гармоник.

Проанализированные статьи
Обработка целевых функций
DSTATCOM Тип компенсации
Бумага Оптимизация затрат Улучшение коэффициента мощности. Снижение гармоник Конденсаторные батареи SVC Накопитель энергии Распределенная генерация
1 [52] 2016 X X 9068 9068 9068 9068 9068 9068 9068 X X
2 [67] 2018 X X X 9068 3 [66] 2018 X X X X
Х х х х
5 [75] 2017 X X X X X
X
8 [50] 2016 X X X
9 [53] 2016 X X X 9 0689 х х
10 [49] 2016 х х х 9068 [48] 2016 X X X X
X X X
13 [39] 2015 X X
14 [30] 2015 X X X X
15 [37] 2015 X X X 9068 X
16 [100] 2014 X X X

Щелкните здесь, чтобы загрузить эту статью в формате PDF:


Вы можете прочитать наши новости в разделе новостей.
Вы также можете следить за нашими публикациями в аккаунте CIRCUTOR в Twitter и в LinkedIn.

ElectronicNova JKW5C JKL5C Коэффициент мощности 380 В, 12 шагов, Конденсатор контроллера автоматической компенсации реактивной мощности для 50/60 Гц: Amazon.com: Industrial & Scientific


В настоящее время недоступен.
Мы не знаем, когда и появится ли этот товар в наличии.
  • Убедитесь, что это подходит введя номер вашей модели.
  • Мы являемся профессиональным дистрибьютором электронных товаров .. Просто введите ключевые слова в нашем магазине. Я верю, что вы сможете найти нужную микросхему.
  • Срок доставки: 6-16 дней по специальной линии для США, 8-30 дней по обычной почте по всему миру, если он не будет получен в течение указанного времени, пожалуйста, свяжитесь с нами, и мы вернем вам деньги в полном объеме.
  • Если товар вам нужен срочно, вы можете выбрать ускоренную услугу. Мы будем использовать DHL или UPS, чтобы обслуживать вас. Срок доставки: 3-7 дней.
  • Обратите внимание, что товары предлагаются только брендом ElectronicNova. Другие продавцы ненадежны.
  • Если у вас возникнут какие-либо вопросы, пожалуйста, свяжитесь со мной. Я верю, что наш сервис удовлетворит вас.
]]>
Характеристики
Фирменное наименование Электронная Нова
Ean 5201455402110
Номер детали LT_electric_10683
Код UNSPSC 32000000
.
Разное

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *