Tema: El impacto del factor de potencia de la red de bajo voltaje en las empresas de suministro de energía
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Especialidad: Ingeniería Eléctrica y Automatización
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Resumen
Con el desarrollo de La energía eléctrica de mi país Con el desarrollo continuo, los requisitos de suministro y consumo de energía son cada vez más estrictos. Es una parte indispensable de nuestra vida diaria y una parte importante de toda la economía nacional. Afecta directamente el desarrollo industrial y agrícola. La producción y la mejora de la vida de las personas. Es una fuente de energía principal indispensable para el desarrollo social y económico actual y la vida diaria de las personas. Para la gran cantidad de empresas de suministro de energía, el nivel del factor de potencia del usuario está directamente relacionado con la pérdida de energía y la pérdida de energía en la red eléctrica, con la pérdida y fluctuación de voltaje de la línea de suministro de energía y con el ahorro de electricidad y la calidad del suministro de energía en toda el área de suministro de energía. Esta es una verdad bien conocida. Por lo tanto, mejorar el factor de potencia del sistema eléctrico se ha convertido en un tema importante en la industria eléctrica. Para mejorar el factor de potencia del sistema eléctrico, primero debemos mejorar el factor de potencia de cada usuario. Este artículo se centra brevemente en los principales factores que afectan el factor de potencia de la red eléctrica y varios métodos para utilizar la compensación de potencia reactiva de bajo voltaje, así como el método general para determinar la capacidad de compensación de potencia reactiva para mejorar el factor de potencia del sistema eléctrico. .
[Palabras clave] Factor de potencia que influye en la determinación de la capacidad del método de compensación
Contenido
1. Introducción 4
2.
1. Principales factores que afectan el factor de potencia 6
1.1. Los equipos inductivos y los transformadores de potencia son los principales equipos que consumen energía reactiva 6
1.2, La tensión de alimentación. exceder el rango especificado también tendrá un gran impacto en el factor de potencia7
1.3 La fluctuación de la frecuencia de la red también tendrá un cierto impacto en la potencia reactiva magnetizante del motor asíncrono y el transformador7
.2. Compensación de potencia reactiva de la red de baja tensión 8
2.1. Método general de compensación de potencia reactiva de la red de baja tensión 8
2.1.1. /p>
2.1.2. Compensación de seguidores 8
2.1.3. Compensación de seguimiento 9
2.2. Tomar las medidas adecuadas para intentar mejorar el factor de potencia natural del sistema. 9
2.2.1. Selección razonable de motores10
2.2.2. Mejorar la calidad del mantenimiento de los motores asíncronos10
2.2.3 Utilizar motores síncronos o asíncronos. Motores para compensación de funcionamiento síncrono10
2.2.4. Selección correcta de la capacidad del transformador para mejorar la eficiencia operativa 11
3. Compensación manual del factor de potencia 12
3.1. El banco de capacitores en paralelo más comúnmente utilizado instalado en subestaciones 12
3.2 Los capacitores desfasadores de compensación en paralelo deben cumplir con los siguientes requisitos de voltaje y capacidad 12
3.3 Compensación de fase dividida 13
3. Conclusión 14
IV.Referencia 15
I. Introducción
Muchos equipos eléctricos funcionan según el principio de inducción electromagnética, como por ejemplo transformadores de distribución, motores, etc., que dependen del establecimiento de Sólo campos magnéticos alternos pueden convertir y transferir energía. La potencia eléctrica necesaria para establecer el campo magnético alterno y el flujo magnético inducido se denomina potencia reactiva. La potencia reactiva es una cantidad física en la escala de conversión de energía constante, por lo que, además del suministro de energía activa, también se requiere suministro de energía reactiva; Sistema de suministro y consumo de energía. Ambos son indispensables.
En el triángulo de potencia, la relación entre la potencia activa P y la potencia aparente S se denomina factor de potencia COSφ, y su fórmula de cálculo es: COSφ=P/S
En la operación de la red eléctrica, el factor de potencia refleja el grado en que la potencia aparente producida por la fuente de alimentación se utiliza de manera efectiva. Lo que esperamos es que cuanto mayor sea el factor de potencia, mejor. De esta forma, la potencia reactiva en el circuito se puede reducir al mínimo, y la mayor parte de la potencia aparente se utilizará para suministrar potencia activa, aumentando así la potencia de transmisión de energía eléctrica.
El nivel del factor de potencia del usuario tiene un impacto significativo en la plena utilización de los equipos de generación, suministro y consumo de energía en el sistema eléctrico. La compensación de potencia reactiva, también llamada compensación in situ, mejora adecuadamente el factor de potencia del usuario, lo que no solo puede aprovechar al máximo la capacidad de producción de los equipos de generación y suministro de energía, reducir las pérdidas de línea y mejorar la calidad del voltaje, sino también mejorar la eficiencia de trabajo y eficiencia del equipo eléctrico de los usuarios. Ahorre electricidad para los propios usuarios. Por lo tanto, para la gran cantidad de empresas de suministro de energía en todo el país, no solo puede reducir la presión de compensación de la red eléctrica de nivel superior y mejorar los factores de energía de los usuarios, sino también reducir efectivamente las pérdidas de energía y las facturas de electricidad de los usuarios. Sus beneficios sociales y económicos serán muy significativos.
II.Contenido principal:
1. Principales factores que afectan el factor de potencia
1.1. Los equipos inductivos y los transformadores de potencia son los principales consumidores de potencia reactiva. /p>
Un gran número de equipos inductivos, como motores asíncronos, hornos de inducción, máquinas de soldar de CA y otros equipos, son los principales consumidores de potencia reactiva. Según las estadísticas pertinentes, de la potencia reactiva total consumida por las empresas industriales y mineras, el consumo de energía reactiva de los motores asíncronos representa del 60% al 70% y la potencia reactiva consumida cuando los motores asíncronos están sin carga representa la reactiva total; potencia de los motores del 60% al 70% del consumo. Por lo tanto, para mejorar el factor de potencia de un motor asíncrono, es necesario evitar que el motor funcione sin carga y aumentar el factor de carga tanto como sea posible. La potencia reactiva consumida por un transformador de potencia es generalmente entre el 10 % y el 15 % de su capacidad nominal, y su potencia reactiva sin carga es aproximadamente 1/3 de la potencia reactiva con carga completa. Por lo tanto, para mejorar el factor de potencia de los sistemas eléctricos y las empresas, los transformadores no deben funcionar sin carga ni con carga baja durante mucho tiempo.
1.2. Si el voltaje de la fuente de alimentación excede el rango especificado, también tendrá un gran impacto en el factor de potencia.
Cuando el voltaje de la fuente de alimentación es superior al 10% del nominal. valor, debido a la influencia de la saturación del circuito magnético, la potencia reactiva aumentará rápidamente. Según las estadísticas relevantes, cuando el voltaje de suministro es del 110% del valor nominal, la potencia reactiva generalmente aumentará en aproximadamente un 35%. Cuando la tensión de alimentación es inferior al valor nominal, la potencia reactiva también se reduce en consecuencia y se mejora su factor de potencia. Sin embargo, una tensión de alimentación reducida afectará el funcionamiento normal de los equipos eléctricos. De Q=UI*Sin?, se deriva Sin?=Q∕UI. Por lo tanto, se deben tomar medidas para mantener el voltaje de suministro de energía del sistema de energía lo más estable posible.
1.3. Las fluctuaciones en la frecuencia de la red también tendrán un cierto impacto en la potencia reactiva magnetizante de motores asíncronos y transformadores.
En resumen, conocemos los factores que afectan al factor de potencia del sistema de energía Algunos factores principales, por lo que debemos buscar algunos métodos efectivos y prácticos que puedan mejorar el factor de potencia de la red eléctrica de bajo voltaje, de modo que la red de bajo voltaje pueda lograr el equilibrio local de potencia reactiva y lograr el efecto de reducir las pérdidas. y ahorro de energía.
2. Compensación de potencia reactiva de red de baja tensión
2.1. Métodos generales de compensación de potencia reactiva de red de baja tensión
Existen tres métodos principales que utilizamos. Generalmente se utiliza para compensación de potencia reactiva de bajo voltaje: Tipos: compensación aleatoria, compensación aleatoria y compensación de seguimiento. La siguiente es una breve introducción al ámbito de aplicación de estos tres métodos de compensación y las ventajas y desventajas de utilizar este método de compensación.
2.1.1.Compensación aleatoria
La compensación aleatoria consiste en dispersar uno o varios bancos de condensadores de baja tensión con equipos eléctricos de acuerdo con los requisitos de potencia reactiva de los equipos eléctricos individuales que están conectados. al equipo eléctrico mediante un juego de disyuntores. Conmutación simultánea con el motor mediante dispositivos de control y protección. La compensación aleatoria es adecuada para compensar el consumo de energía reactiva de operaciones individuales de gran capacidad y continuas (como motores asíncronos grandes y medianos), complementando principalmente la potencia reactiva de excitación. Este método puede limitar mejor la carga máxima reactiva de las redes eléctricas rurales.
La ventaja de la compensación aleatoria es: cuando el equipo eléctrico está funcionando, se coloca la compensación de potencia reactiva, y cuando el equipo eléctrico está fuera de servicio, el equipo de compensación también se retira, lo que no causará reactiva contraflujo de energía y no es necesario ajustar la capacidad de compensación con frecuencia. Tiene las ventajas de baja inversión, pequeña ocupación de espacio, fácil instalación, configuración conveniente y flexible, mantenimiento simple y baja tasa de accidentes.
2.1.2. Compensación del seguidor
La compensación del seguidor se refiere a conectar un capacitor de bajo voltaje al lado secundario del transformador de distribución a través de un interruptor de bajo voltaje para compensar la falta de carga. del transformador de distribución con potencia reactiva. Método de compensación de potencia reactiva.
La carga reactiva de un transformador de distribución cuando está ligeramente cargado o sin carga es principalmente la potencia reactiva de excitación sin carga del transformador. La potencia reactiva sin carga del transformador de distribución es la parte principal de la carga reactiva del transformador. Para un transformador de distribución de carga ligera, esta parte de pérdida representa una gran proporción del suministro de energía, lo que conduce a un aumento en el precio unitario de la electricidad, lo que no conduce al mismo precio para la misma red.
Las ventajas de la compensación del seguidor: cableado simple, mantenimiento y gestión convenientes, pueden compensar eficazmente la potencia reactiva sin carga de los transformadores de distribución, limitar la carga base de potencia reactiva de las redes eléctricas rurales y equilibrar la potencia reactiva. potencia de esta parte localmente, mejorando así Puede mejorar la tasa de utilización de los transformadores de distribución, reducir las pérdidas de la red de energía reactiva y es altamente económico. Es uno de los métodos comúnmente utilizados en la compensación de energía reactiva.
2.1.3. Compensación de seguimiento
La compensación de seguimiento se refiere a la compensación que utiliza el dispositivo de conmutación de compensación de potencia reactiva como dispositivo de control y protección para compensar el banco de capacitores de bajo voltaje en el Bus de 0,4KV de grandes usuarios. Es adecuado para usuarios dedicados de distribución de energía de más de 100 KVA. Puede reemplazar los dos métodos de compensación aleatorio y aleatorio, y el efecto de compensación es bueno.
Las ventajas de la compensación de seguimiento son un modo de operación flexible, una pequeña carga de trabajo de operación y mantenimiento, una vida útil relativamente más larga y una operación más confiable que los dos primeros métodos de compensación. Sin embargo, la desventaja es que los dispositivos de control y protección son complejos y la inversión inicial es relativamente grande. Sin embargo, cuando los aspectos económicos de estos tres métodos de compensación son similares, se debe preferir el método de compensación de seguimiento.
2.2.Adoptar medidas adecuadas para mejorar el factor de potencia natural del sistema.
La mejora del factor de potencia natural no requiere ninguna inversión en equipos de compensación, y sólo se adoptan diversos medios técnicos o de gestión. Reducir la potencia reactiva consumida por diversos equipos eléctricos es la forma más económica de mejorar el factor de potencia. A continuación se presentarán brevemente algunas medidas para mejorar el factor de potencia natural.
2.2.1. Selección razonable de motores
Selección razonable de motores para que puedan funcionar a una tasa de carga alta tanto como sea posible. A la hora de seleccionar motores eléctricos, es importante prestar atención tanto a sus características mecánicas como a sus especificaciones eléctricas. Por ejemplo, el factor de potencia de un motor asíncrono trifásico (100 KW) es sólo 0,11 sin carga, aproximadamente 0,72 con 1/2 carga y hasta 0,86 con carga completa. Por lo tanto, los motores de inducción con una carga calculada inferior a 40 deben reemplazarse por motores de menor capacidad, y el proceso debe organizarse y ajustarse razonablemente para mejorar el modo de operación y limitar el funcionamiento sin carga. Por lo tanto, desde la perspectiva de ahorrar energía eléctrica y mejorar el factor de potencia, la capacidad del motor debe seleccionarse correcta y razonablemente.
2.2.2. Mejorar la calidad del mantenimiento de los motores asíncronos
Los experimentos demuestran que los cambios en el número de vueltas del devanado del estator del motor asíncrono y los cambios en el entrehierro entre sí el estator y el rotor del motor tienen un impacto negativo en la potencia reactiva del motor asíncrono. La cantidad de potencia tiene un gran impacto. Por lo tanto, se debe prestar especial atención durante el mantenimiento a no aumentar el entrehierro del motor para evitar reducir el factor de potencia.
2.2.3 Utilice un motor síncrono o un motor asíncrono para compensar el funcionamiento síncrono.
Se puede ver desde el principio del motor que la potencia activa consumida por el motor síncrono depende del tamaño de la carga mecánica en el motor y la potencia reactiva dependen de la corriente de excitación en el rotor. En el estado de subexcitación, el devanado del estator "absorbe" potencia reactiva de la red, y en el estado de sobreexcitación, el devanado del estator ". envía" potencia reactiva a la red. Por lo tanto, siempre que la corriente de excitación del motor se ajuste de modo que esté en un estado de sobreexcitación, el motor síncrono puede "enviar" potencia reactiva a la red eléctrica, reduciendo la potencia reactiva entregada por la red eléctrica a las empresas industriales y mineras. , mejorando así el factor de potencia de las empresas industriales y mineras. El funcionamiento síncrono de un motor asíncrono consiste en conectar correctamente los devanados del rotor trifásico del motor asíncrono y pasar la corriente de excitación de CC para que funcione como un motor síncrono. Esto es "sincronización de motor asíncrono". Por lo tanto, siempre que la corriente de excitación de CC del motor se ajuste a un estado de sobreexcitación, se puede enviar potencia reactiva a la red, logrando así el propósito de mejorar el factor de potencia de la red de bajo voltaje.
2.2.4. Seleccionar correctamente la capacidad del transformador para mejorar la eficiencia operativa.
Para transformadores con tasas de carga relativamente bajas, métodos como "quitar, reemplazar, fusionar y detener" generalmente son los más utilizados. adoptado para hacer que se carguen, la eficiencia se incrementa al valor óptimo, mejorando así el factor de potencia natural de la red eléctrica. Por ejemplo, los transformadores con una carga promedio inferior a 30 deben desconectarse de la red eléctrica y aumentarse el factor de carga mediante líneas de unión.
A través de las descripciones anteriores sobre la mejora del factor de potencia promedio ponderado y el factor de potencia natural, tal vez tengamos una comprensión y comprensión más profundas del simple término eléctrico "factor de potencia". Conociendo el profundo impacto del aumento del factor de potencia en las compañías eléctricas, presentaremos brevemente el método de compensación manual de equipos eléctricos y el método de determinación de la capacidad de compensación.
3. Compensación manual del factor de potencia
El factor de potencia es un indicador importante y representativo del estado de uso y nivel de utilización de los equipos eléctricos en la fábrica. Garantizar el funcionamiento seguro y económico de la red eléctrica. Principales indicadores. Las empresas de suministro de energía ya no pueden cumplir con los requisitos del factor de potencia de la fábrica simplemente mejorando el factor de potencia natural. La propia fábrica también necesita instalar dispositivos de compensación para compensar manualmente el factor de potencia.
3.1. Batería de condensadores en paralelo más utilizada instalada en subestaciones
Como se puede observar en la figura anterior, en el circuito original, según la ley de Kirchhoff, la corriente entrante es igual a la corriente de salida, pero cuando el capacitor está conectado en paralelo, se sabe por el diagrama fasorial que el ángulo ? es significativamente menor que el ángulo original. Por lo tanto, el factor de potencia se puede mejorar y la capacidad de transmisión de energía de la línea. mejorarse y reducir las pérdidas en la línea.
3.2 Los condensadores de desplazamiento de fase de compensación paralela deben cumplir los siguientes requisitos de voltaje y capacidad
Ue?c≥Ug?c
nQg?c≥Qc
p>
Dónde
Ue?c——El voltaje nominal del capacitor (KV)
Ug?c——El voltaje de trabajo del capacitor (KV)
n——El número total de capacitores conectados en paralelo
Qg?c——La capacidad de trabajo del capacitor (Kvar)
Qc ——La capacidad de compensación del condensador (Kvar)
3.3 Compensación de fase dividida
En los edificios civiles se utiliza una gran cantidad de cargas monofásicas debido a la aleatoriedad de la carga. Los cambios, la iluminación, el aire acondicionado, etc. pueden provocar fácilmente un desequilibrio grave de las cargas trifásicas, especialmente en edificios residenciales. El desequilibrio trifásico es más grave cuando el edificio está en funcionamiento. Dado que la señal de muestreo para ajustar y compensar la potencia reactiva se toma de cualquiera de las tres fases, las dos fases no detectadas están sobrecompensadas o subcompensadas. Si está sobrecompensada, la tensión de la fase sobrecompensada aumentará, provocando que los equipos eléctricos, como los componentes de control y protección, se dañen debido a la sobretensión; si está subcompensada, la corriente de bucle de la fase compensada; aumentará y equipos como líneas y disyuntores se verán dañados por la corriente. El aumento de calor provocará quemaduras. En este caso, utilizar el método tradicional de compensación de potencia reactiva trifásica no solo no ahorra energía, sino que también desperdicia recursos. Es difícil compensar eficazmente la potencia reactiva del sistema debido a la compensación excesiva o insuficiente. El proceso de compensación tiene un impacto negativo en toda la red eléctrica y su funcionamiento normal ha causado graves daños.
Para sistemas de distribución de energía trifásicos desequilibrados y monofásicos, el uso de compensación automática de condensadores de fase dividida es una mejor manera de resolver los problemas anteriores. El principio es ajustar las señales de los parámetros de potencia reactiva. tres Cada fase de la fase se compensa en consecuencia según el tamaño de la carga inductiva y el factor de potencia de cada fase, sin influencia mutua en otras fases, por lo que no habrá compensación insuficiente ni excesiva.
3. Conclusión
Este artículo analiza brevemente el impacto del factor de potencia en la mayoría de las empresas de suministro de energía y los beneficios económicos y sociales que aporta el aumento del factor de potencia.
En particular, la pérdida de línea más importante (la más importante es la reducción de pérdidas, que se divide en reducción de pérdidas técnicas y reducción de pérdidas de gestión), presenta los principales factores que afectan el factor de potencia y El método general para mejorar el factor de potencia también explica cómo determinar la capacidad de compensación de potencia reactiva y los tres métodos específicos de compensación manual de potencia reactiva. Nosotros
Solo podemos corregir nuestra actitud cognitiva, resumir y resumir las partes importantes de este conocimiento, hacer bien nuestro propio trabajo esencial y poder construir sobre esta base. Ir al siguiente nivel
y utilice sus propias acciones prácticas para contribuir con su escasa fuerza a la industria del suministro de energía.
IV. Referencias
1. Yun Xin, "Supervisión de electricidad" Prensa de conservación de agua y energía eléctrica
2. Jin Longzhang y Ding Yushan, "Tecnología práctica". para la compensación de energía reactiva de la red" 》Prensa Nacional de Conservación del Agua y Energía Hidroeléctrica