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Especialidad: Ingeniería Eléctrica y Automatización
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Resumen
Con el continuo desarrollo de la energía eléctrica de mi país, Los requisitos para el suministro 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 al desarrollo de la producción industrial y agrícola y a la mejora de la vida de las personas. Es una fuente de energía principal indispensable para el desarrollo social y económico y la vida cotidiana de las personas. Para la mayoría de las 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, la pérdida y fluctuación de voltaje de la línea de suministro de energía, así como el ahorro de energía y el suministro de energía. calidad de 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. Resumen: Este artículo presenta brevemente los principales factores que afectan el factor de potencia de la red eléctrica, varios métodos para utilizar la compensación de potencia reactiva de bajo voltaje y 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 potencia reactiva.
1.2. El voltaje de la fuente de alimentación más allá del rango especificado también tendrá un gran impacto en el factor de potencia 7.
1.3. La fluctuación de la frecuencia de la red también tendrá un cierto impacto en la potencia reactiva magnetizante de motores asíncronos y transformadores.
2. Compensación de potencia reactiva de red eléctrica de baja tensión 8
2.1. Método general de compensación de potencia reactiva de red eléctrica de baja tensión 8
2.1. 1, compensación aleatoria 8
p>
2.1.2, compensación satelital 8
2.1.3, compensación de seguimiento 9
2.2. para mejorar el factor de potencia natural del sistema.
2.2.1 Seleccionar razonablemente el motor 10.
2.2.2 Mejorar la calidad del mantenimiento de los motores asíncronos 10
2.2.3 La compensación por funcionamiento síncrono con motores síncronos o motores asíncronos es 10.
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, la más utilizada instalada. en subestaciones 12 Baterías de condensadores en paralelo.
3.2 Los condensadores de desplazamiento de fase de compensación paralela deben cumplir los siguientes requisitos de voltaje y capacidad12.
3.3 Compensación de fases 13
Tres. Conclusión No. 14
IV. Referencia 15
1. Introducción
Muchos equipos eléctricos funcionan basándose en el principio de inducción electromagnética, como transformadores de distribución, motores, etc. Todos ellos dependen del establecimiento de campos magnéticos alternos para convertir y transferir energía. La potencia eléctrica necesaria para establecer un campo magnético alterno y un flujo magnético inducido se llama potencia reactiva, que es una cantidad física que no cambia la escala de conversión de energía. Por lo tanto, en el sistema de suministro de energía, además del suministro de energía activa, también se necesita suministro de energía reactiva, y 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 el funcionamiento de la red eléctrica, el factor de potencia refleja en qué medida se utiliza eficazmente la potencia aparente producida por la fuente de alimentación. Queremos que el factor de potencia sea lo más alto posible. Esto puede minimizar la potencia reactiva en el circuito y la mayor parte de la potencia aparente se utilizará para suministrar potencia activa, mejorando así la potencia de transmisión de energía eléctrica.
El nivel del factor de potencia del usuario tiene un impacto significativo en la utilización total de la generación de energía, el suministro de energía y los equipos eléctricos en el sistema eléctrico.
La compensación de potencia reactiva, también conocida como compensación in situ, 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 que también puede mejorar la eficiencia de trabajo de los sistemas eléctricos de los usuarios. equipos y ahorrar electricidad para los propios usuarios. Por lo tanto, para la gran cantidad de empresas de suministro de energía en mi país, no solo puede reducir la presión de compensación de la red eléctrica de nivel superior y mejorar el factor de potencia del usuario, sino también reducir efectivamente la pérdida de energía y reducir la factura de electricidad del usuario. Sus beneficios sociales y económicos serán muy significativos.
2. Contenido principal:
1. Principales factores que afectan el factor de potencia
1.1. Los equipos inductivos y los transformadores de potencia son los principales equipos que consumen energía reactiva.
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, del total de potencia reactiva consumida por las empresas industriales y mineras, el consumo de energía reactiva de los motores asíncronos representa del 60 al 70%; sin embargo, la potencia reactiva consumida por los motores asíncronos sin carga representa del 60 al 70%; la potencia reactiva total. 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 la potencia reactiva sin carga es aproximadamente 1/3 de la potencia reactiva a plena carga. Por lo tanto, para mejorar el factor de potencia de los sistemas eléctricos y las empresas, los transformadores no deben funcionar sin carga o con carga baja durante mucho tiempo.
1.2. El voltaje de la fuente de alimentación más allá del rango especificado también tendrá un gran impacto en el factor de potencia.
Cuando el voltaje de la fuente de alimentación es superior al valor nominal 10, la potencia reactiva aumentará rápidamente debido a la influencia de la saturación del circuito magnético. Según estadísticas relevantes, cuando el voltaje de la fuente de alimentación es del 110% del valor nominal, la potencia reactiva generalmente aumentará aproximadamente un 35%. Cuando la tensión de alimentación es inferior al valor nominal, la potencia reactiva también se reduce en consecuencia, mejorando así su factor de potencia. Sin embargo, la reducción del voltaje de la fuente de alimentación afectará el funcionamiento normal de los equipos eléctricos. Por Q=UI*Sin? ¿Ahuyentar el pecado? =Q∕UI, por lo tanto se deben tomar medidas para mantener la tensión de alimentación del sistema eléctrico lo más estable posible.
1.3. La fluctuación de la frecuencia de la red también tendrá un cierto impacto en la potencia reactiva magnetizante de motores asíncronos y transformadores.
En resumen, conocemos algunos de los principales factores que afectan el factor de potencia del sistema eléctrico, por lo que necesitamos encontrar algunos métodos efectivos y prácticos para mejorar el factor de potencia de la red eléctrica de bajo voltaje. para que la red eléctrica de bajo voltaje pueda alcanzar el equilibrio de potencia reactiva local para lograr el efecto de reducción de pérdidas y ahorro de energía.
2. Compensación de potencia reactiva de la red eléctrica de baja tensión
2.1. Métodos generales de compensación de potencia reactiva de la red eléctrica de baja tensión
Existen tres principales. Métodos de compensación de potencia reactiva de baja tensión: compensación aleatoria, compensación de seguimiento 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 conectar una o más baterías de condensadores de baja tensión en paralelo a equipos eléctricos de forma descentralizada según la demanda de potencia reactiva de un Equipo eléctrico único, que utiliza un conjunto de disyuntores con equipo eléctrico. A través de dispositivos de control y protección, el motor se enciende y apaga simultáneamente. La compensación aleatoria es adecuada para compensar el consumo de energía reactiva de funcionamiento continuo individual de gran capacidad (como motores asíncronos grandes y medianos) y se utiliza principalmente para compensar la potencia reactiva de excitación. Este método puede limitar mejor la carga máxima de potencia reactiva de las redes eléctricas rurales.
La ventaja de la compensación aleatoria es: cuando el equipo eléctrico está funcionando, la compensación de potencia reactiva se pondrá en funcionamiento. Cuando el equipo eléctrico se detenga, el equipo de compensación también saldrá. loopback y no requiere ajustes frecuentes de capacidad de compensación. Tiene las ventajas de una baja inversión, un tamaño reducido, una instalación sencilla, una configuración cómoda y flexible, un mantenimiento sencillo y una baja tasa de accidentes.
2.1.2, compensación del seguidor
La compensación del seguidor se refiere a conectar el capacitor de bajo voltaje al lado secundario del transformador de distribución a través del interruptor de bajo voltaje para compensar la falta de carga. Estado del transformador de distribución con potencia reactiva. Cómo compensar el trabajo. La carga reactiva del 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. red eléctrica. Para los transformadores de distribución con cargas más ligeras, esta parte de la pérdida representa una proporción mayor en el suministro de energía, lo que conduce a un aumento en los precios de la electricidad y no conduce al mismo precio en la misma red.
Las ventajas de la compensación posterior son: cableado sencillo, mantenimiento y gestión convenientes, compensación efectiva de la potencia reactiva sin carga de los transformadores de distribución, limitación de la carga base reactiva de las redes eléctricas rurales y equilibrio parcial de esta parte. de potencia reactiva, mejorando así la distribución. Es uno de los métodos de compensación de potencia reactiva comúnmente utilizados para mejorar la tasa de utilización de los transformadores eléctricos y reducir las pérdidas de la red de energía reactiva.
2.1.3, Compensación de seguimiento
La compensación de seguimiento se refiere a la compensación que utiliza el dispositivo interruptor de compensación de potencia reactiva como dispositivo de control y protección para compensar el banco de capacitores de bajo voltaje en el Método de bus de 0,4KV de grandes usuarios. Es adecuado para usuarios especiales con 100 KVA o más. Puede reemplazar los métodos de compensación esclavos y aleatorios y tiene un buen efecto de compensación.
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 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 la economía de los tres métodos de compensación es similar, se debe dar prioridad al método de compensación de seguimiento.
2.2.Tomar las medidas adecuadas para mejorar el factor de potencia natural del sistema.
Mejorar el factor de potencia natural no requiere ninguna inversión en equipos de compensación. Sólo es necesario utilizar diversos medios técnicos o de gestión para reducir la potencia reactiva consumida por diversos equipos eléctricos. Este es el método más económico para mejorar. el factor de potencia. La siguiente es una breve introducción a las medidas para mejorar el factor de energía natural.
2.2.1, elegir el motor de forma razonable.
Seleccione el motor de manera razonable para que pueda funcionar con la mayor tasa de carga posible. Al seleccionar un motor, no sólo se debe prestar atención a las características mecánicas del motor, sino también a los indicadores eléctricos del motor. Por ejemplo, el factor de potencia de un motor asíncrono trifásico (100 KW) es solo 0,11, 1/2 carga es aproximadamente 0,72 y puede alcanzar 0,86 a plena carga. Por lo tanto, el motor de inducción con una carga calculada inferior a 40 debe reemplazarse por un motor con una capacidad menor, el flujo del proceso debe organizarse y ajustarse razonablemente, se debe mejorar el modo de operación y se debe restringir 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 motores asíncronos.
Los experimentos muestran que los cambios en el número de vueltas del devanado del estator de un motor asíncrono y el entrehierro entre el estator y el rotor tienen un gran impacto en la potencia reactiva del motor asíncrono. 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 motor síncrono o motor asíncrono para compensación del funcionamiento síncrono.
Según el principio del motor, la potencia activa consumida por un motor síncrono depende de la carga mecánica del motor, mientras que la potencia reactiva depende 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 a un estado excesivo, el motor síncrono puede "transmitir" potencia reactiva a la red eléctrica, reduciendo la potencia reactiva entregada por la red eléctrica a las empresas industriales y mineras, mejorando así la factor de potencia de empresas industriales y mineras. El funcionamiento síncrono de un motor asíncrono consiste en conectar correctamente los devanados del rotor trifásico del motor asíncrono e introducir corriente de excitación de CC para ponerlo en estado de funcionamiento del motor síncrono. Esto es "sincronización del motor asíncrono". Por lo tanto, siempre que la corriente de excitación de CC del motor se ajuste de modo que esté en un estado excesivo, 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 bajas, generalmente se utilizan métodos como "mover, cambiar, poner en paralelo y detener" para aumentar la tasa de carga 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 desacoplarse de la red eléctrica y el factor de carga debe aumentarse mediante líneas de conexión.
A través de la descripción anterior de mejorar el factor de potencia promedio ponderado y el factor de potencia natural, tal vez tengamos una comprensión y comprensión más profundas del simple término de potencia "factor de potencia". Al comprender el profundo impacto que tiene la mejora del factor de potencia en las compañías de energía eléctrica, introduzcamos brevemente el método de compensación manual de equipos eléctricos y el método para determinar la capacidad de compensación.
3. Compensación manual del factor de potencia
El factor de potencia es un indicador representativo importante del uso y utilización de equipos eléctricos en la fábrica, y también es un indicador importante para garantizar la seguridad y funcionamiento económico de la red eléctrica. Las empresas de suministro de energía no pueden cumplir con los requisitos del factor de potencia de la fábrica simplemente mejorando el factor de potencia natural. La propia fábrica necesita instalar un dispositivo de compensación para compensar manualmente el factor de potencia.
3.1, Instalación de la batería de condensadores en paralelo más utilizada en subestaciones
Como se puede observar en la figura anterior, en el circuito original, según la ley de Kirchhoff, la corriente de entrada es igual a la corriente de salida, pero hay un condensador conectado en paralelo, como se puede ver en el diagrama fasorial? Este ángulo es significativamente menor que el ángulo original, por lo que se puede mejorar el factor de potencia, se puede mejorar la capacidad de transmisión de potencia de la línea y se puede reducir la pérdida en la línea.
3.2 Los condensadores de desplazamiento de fase de compensación paralela deben cumplir los siguientes requisitos de voltaje y capacidad.
¿Eh? c≥Ug? c
nQg? c≥Qc
Fórmula
¿Ue? C——El voltaje nominal del capacitor (KV)
Ug? C——El voltaje de funcionamiento del capacitor (KV)
n-El número total de capacitores conectados en paralelo.
¿Qg? c-Capacidad de trabajo del capacitor (Kvar)
QC-Capacidad de compensación del capacitor (Kvar)
3.3 Compensación de fase dividida
Simple- Las cargas de fase se utilizan ampliamente en aplicaciones civiles en construcción. Debido a la aleatoriedad de los cambios de carga, la iluminación y el aire acondicionado pueden fácilmente provocar graves desequilibrios en las cargas trifásicas, especialmente en edificios residenciales. Debido a que la señal de muestreo utilizada para regular y compensar la potencia reactiva se toma de cualquiera de las tres fases, las dos fases no detectadas están sobrecompensadas o subcompensadas. Si hay sobrecompensación, el voltaje de la fase de sobrecompensación aumentará, provocando que los equipos eléctricos, como los componentes de control y protección, se dañen debido a la sobretensión; si no hay compensación suficiente, la corriente de bucle de la fase de compensación aumentará y equipos como, por ejemplo; Las líneas y los disyuntores aumentarán debido al aumento de corriente. Es grande y se quema debido al calor. En este caso, el método tradicional de compensación de potencia reactiva trifásica no solo no ahorra energía, sino que también desperdicia recursos, lo que dificulta compensar eficazmente la potencia reactiva del sistema. Desventajas como la compensación excesiva o insuficiente en el proceso de compensación han causado graves daños al funcionamiento normal de toda la red eléctrica.
Para sistemas de distribución de energía monofásicos desequilibrados trifásicos, el uso de compensación automática de condensadores de fase dividida es una mejor manera de resolver los problemas anteriores. El principio es que la señal para ajustar los parámetros de potencia reactiva se toma de cada una de las tres fases y se compensa en consecuencia según el tamaño de la carga inductiva y el factor de potencia de cada fase. No se afectan entre sí, por lo que no se afectan entre sí. no habrá compensación excesiva ni insuficiente.
Tres. Conclusión
Este artículo analiza el impacto del factor de potencia en las empresas de suministro de energía y cómo mejorar la energía.
Los beneficios económicos y sociales aportados por los factores, especialmente la pérdida de línea más importante (la más importante
es la reducción de pérdidas (dividida en reducción de pérdidas técnicas y reducción de pérdidas de gestión), y Introducido los factores que afectan la cantidad de electricidad
Presentó los principales factores que afectan el factor de potencia y los métodos generales para mejorar el factor de potencia, y explicó cómo determinar el factor de potencia.
Capacidad de compensación de potencia reactiva y tres Una forma específica de compensación artificial de la potencia reactiva I
Los estudiantes solo pueden corregir su actitud cognitiva y resumir y resumir bien la importancia de este conocimiento. Sobre esta base, pase al siguiente nivel.
Contribuya a la industria del suministro de energía con sus propias acciones prácticas
Referencia
1. , Water Conservancy and Electric Power Press
2 Jin, Ding Yushan, Tecnología práctica de compensación de energía reactiva de la red, China Water Conservancy and Hydropower Press