Никакой экономии от внедрения КУ !

Установка компенсирующих устройств на вентильных обмотках 0,24 кВ трансформатора ТМНПУ.

Особенностью установки компенсирующих устройств на стороне 0,24 кВ вентильных обмоток является, то что на них изменяется напряжение в очень широком диапазоне с помощью 19-ти ступенчатого РПН.
- на холостом ходу - от 94 В и до 296,7 В (от 1 и до 19-й ступени)
- под нагрузкой – от 175 В и до 271,3 В (от 12-й и до 18-й ступени)
Во время измерений 13-я ступень была основной.
При больших нагрузках необходимо переходить на более высокую ступень РПН. При выходе из строя одного из 2-х трансформаторов необходима работа на 16-й и 17-й ступени с напряжением на холостом ходу 249,1 и 265,3 В.
При низких же нагрузках возможна работа на пониженной 12-й ступени с Ux.x.=180,4 B и Uнагр=175 В
Как правильно выбрать напряжение конденсаторных батарей для выше описанного технологического процесса?
Очевидно, надо выбрать номинальное напряжение батареи 240 В.
Однако тогда на 13-й ступени мощность батареи будет использоваться только на (□(192,5В/240В))2Ч100%=64 %, на 12-й ступени на (□(175В/240В))2Ч100%=53 % , а на 11-й ступени только на (□(157,4В/240В))2Ч100%=43 %.
Работа батареи на ступенях ниже 11-ой будет совершенно не эффективной.
Батарея с номинальным напряжением 240 В имеет максимальное допустимое напряжение 240 В+10%=264 В. По технологии электролиза такая батарея будет каждые 3 часа оставаться на холостом ходу на 2-3 минуты. Напряжение холостого хода на 17-й ступени составляет 265,3 В, то есть это наибольшая ступень, на которой возможна работа батареи с номинальным напряжением 240 В.
На 18-й и 19-й ступени работать нельзя, так как на них напряжение холостого хода равно соответственно 280 и 296,7 В, что превышает длительно допустимое напряжение 264 В конденсаторных батарей.
Второй отличительной особенностью установки компенсирующего устройства на вентильных обмотках является то, что трансформатор ТМНПУ имеет расщепленные обмотки и схему и группу соединения обмоток Д/Yпр Yнр-11-5, то есть напряжение на расщепленных обмотках сдвинуты на 180(град). В связи с этим на каждой обмотке надо устанавливать свое КУ.


Qку=2490 кВтх(0,88-0,4)=1195 кВар то есть, в итоге надо установить четыре КУ, что экономически не выгодно.
Установка 4-х компенсирующих устройств на 0,24 кВ может не позволить точно поддерживать требуемый по закону РК суммарный коэффициент мощности на шинах II и III секции 6кВ. При не совершенстве закона по методам измерения cosφ, его усреднению на определенных интервалах времени, статистической обработке данных и.т.д. и.т.п. возможны выходы cosφ за допустимые границы и штрафы.
Естественно, что гармонический состав на стороне 0,24 кВ очень плохой и значительно превышает допустимые ГОСТом 13109-97 значения.
Так коэффициент искажения синусоидальной кривой напряжений по фазам А,В,С составляет 43-64 %. (по ГОСТу 12%)
Коэффициенты гармонических составляющих напряжения.
U3=41% (по ГОСТу-3,75%)
U6=8,49% (по ГОСТу-0,75%)
U9=9,1% (по ГОСТу-1,125%)

Из сорока гармоник только 5-я и 7-я гармоники не превышают предельно допустимых значений. Таким образом имеется весь спектр гармоник: четные, нечетные, кратные трем.
В этой ситуации требуется точный расчет дросселей, которые защитили бы конденсаторы от перегрузок по высшим гармоникам.
Конечно большим достоинством установки КУ на стороне 0,24 кВ является уменьшение потерь активной мощности от уменьшения перетоков реактивной мощности. Экономия электроэнергии в данном случае может составить до 2-х млн. тенге в год.
Однако предыдущие четыре недостатка перевешивают последнее достоинство и позволяют сделать вывод в пользу установки компенсирующего устройства на стороне 6 кВ.

Выводы:
Преимущество установки компенсирующего устройства на 6 кВ.
Возможность поддержания суммарного значения cosφ по двум вводам 6 кВ РП-200.
Возможность установки конденсаторных батарей на повышенное напряжение 0,69кВ.
Недостатки:
Не значительное уменьшение потерь активной мощности на коротком кабеле 2*АСБ-10-3*240 длиной 80 метров, то есть минимальная экономия электрической энергии.
Дополнительно требуется повышающий трансформатор мощностью больше, чем компенсирующее устройство.
В случае значительного расширения производства, а следовательно увеличения мощности компенсирующего устройства более 2200ч2300 квар коэффициент загрузки трансформатора составит 0,88ч0,9, что потребует увеличение мощности трансформатора свыше выбранной 2500 кВар и возможно установки не КТПБ а ТП.
Преимущества установки компенсирующих устройств на 0,24кВ.
Уменьшение потерь активной мощности от перетока реактивной мощности и как следствие уменьшение стоимости электроэнергии .
Разгрузка от реактивной мощности трансформатора ТМНПУ-8000/10 и питающих его линии, что позволит подключить к каждой обмотке трансформатора дополнительные ванны для электролиза.
Недостатки:
Экономически целесообразно выбрать напряжение конденсаторных батарей равным 240 В. При этом, правда нельзя будет работать на 18-ой и 19-ой ступенях РПН. На 13-ой, основной ступени батарея будет использована только на 64 % от ее номинальной мощности.
В виду того, что напряжения на расщепленных обмотках сдвинуты на 1800, то приходится на каждый трансформаторов ставить по 2 компенсирующих устройства, что приводит в целом к удорожанию всей системы.
Не возможность точного поддержания суммарного значения коэффициента мощности на двух вводах 6 кВ: на II и на III секции.
Очень плохой гармонический состав напряжения 0,24 кВ требует зашиты конденсаторных батарей от высших гармоник с помощью дросселей.

У кого будут какие либо соображения, или замечания???

Сообщение отредактировал Degtyarev.S - 1.4.2013, 7:31

А что это вобще такое?
Исследовательская работа на тему: "Как будет лучше, если делать как получится?".

Основное правило КУ, это установка КУ непосредственно у потребителей. Отсюда становится очевидным факт, что если потребитель 0,4кВ, то и его КУ должно быть 0,4кВ.
Если потребитель 6-10кВ, то и его КУ должно работать на этом напряжении.
Только установка КУ непосредственно у потребителя даёт наибольший экономический эффект.
Чем КУ дальше от потребителя, тем экономический эффект хуже. И эти удалённые (общие) КУ уже ставят не столько ради реальной экономии, сколько ради соблюдения ТУ энергоснабжающих организаций. А если это сделано не ради экономии, то какой вобще смысл эту экономию считать?

Или я чего-то не так понял?

Ну почему же... "Как будет лучше, если делать как получится?".
Вообщето это мой технико-экономический расчет, точнее часть его по внедрению КБ на медеплавильном заводе.
Предприятие вполне реальное.
Для начала же надо узнать на каком участке лучше ставить КБ.

Правило "КУ" это понятно, но в нашем случае это Завод по переплавки меди, там потребители и 0,4 и 6-10кВ и 110кВ. Весь набор!!!

Непосредственно у потребителя конечно хорошо..., но при этом как избежать штрафов за косинус фи???
Если, не ради экономии, то кто за это захочет платить??? , а мы как организация продающая КУ должны расчитать и доказать о выгодности данного устройства и одним законом его не напугать.

Из вашего расчёта совершенно непонятно, какие именно КУ вы обсчитываете?
Так же неясно, для чего в своём расчёте вы оперируете ступенями напряжения?
Напряжение КУ- это дело десятое и является лишь технической особенностью КУ. Гораздо важнее расчёт ступени компенсации, для разнорежимных нагрузок.
На сегодняшний день можно сделать КУ с любым количеством ступеней компенсации и с любым шагом ступени, что позволяет выдерживать требуемый cosф с любой точночтью для любого потребителя.
Если вас беспокоит разброс напряжения в сети, то кто вам запрещает в сетях 220В использовать КУ для сетей 0,4кВ? Они будут работать точно так же, только легко уложатся во все ваши рабочие напряжения. Для сетей 0,4кВ, вы можете уже выбирать максимальное рабочее напряжение КУ из 0,4; 0,44; 0,525 и 0,6кВ.
Кроме того, любая КУ имеет возможность выдерживать перегрузки по напряжению (см. по техническим характеристикам). Например перегруз в 10% КУ может выдерживать до 8 часов, или перегруз в 30% по напряжению до 1 минуты, так что если ваши скачки напряжений по времени укладываются в эти пределы, то любая КУ на 230В их легко пережуёт.
Так что можно подобрать КУ под любой режим без проблем.

В любом случае, вам нужно сначала полностью разработать несколько вариантов компенсации, а затем уже их обсчитывать.

Ну и до кучи, посмотрите вот эту статью (по расчёту экономии), может что подчерпнёте полезного:
http://www.news.elteh.ru/arh/2001/11/11.php

Должен добавить свою ложку дёгтя.
При таких гармониках конденсаторы будут греться, и не просто греться. И это надо учитывать.

Да это не великая проблема. Просто увеличится стоимость КУ на стоимость фильтра.
ФКУ сейчас под любые гармошки и токи делают.

Отвечаю:
1. Мы не обсчитываем КУ, а наоборот подбираем КУ, для потребителя. (Если я вас правильно понял). Повторяю, что напряжение варьируется от 94 В и до 296,7 В!!!!! Попробуйте сами подсчитать, сколько реактива выдаст 400 вольтовый конденсатор на напряжении 97 вольт (Напряжене фазное)
Я посчитал так; Qку=Qк*(Uсети/Uконд)2 Тогда 1800*(97/400)2=105кВар То есть это мощность которую выделит конденсатор, исли его установить в сеть 97 вольт.
Теперь посчитайте какую необходимо мощность КБ, чтобы скомпенсировать 1800 кВар!!!
Далее, если использовать КБ на 220 вольт, тогда мы тоже не проходим, теперь уже по верхнему напряжению 297 вольт!!!
А в чем сложность расчитать ступень компенсации???
Кстати мы используем только быстродействующие (t=20ms) тиристорные системы, с шагом 20, 30,50,100 кВар. (Любым)
Разброс напряжения это не скачки напряжения, а особенность тех. процесса. Что значит "несколько вариантов компенсации"??? Я разве не это делал?
Не спорю, что скомпенсировать 1800 квар можно!!! Но какими средствами. Ведь системы будут неимоверно дорогими и срок окупаемости КУ будет нериальный.

Ваша ошибка в том, что вы в своих расчётах обсчитываете только конденсатор, но абсолютно забываете о нагрузке, которая и создаёт собственно тот сдвиг фазы, который вы хотите компенсировать.
У вас потребитель стабильно ест одинаковую реактивку в независимости от напряжения?

Дано:
Транс ТМНПУ 2390кВа
Ток 17000А
После транса стоит тиристорная преобразовательная установка преобразующая из 3-х фазного напряжения в постоянный.
Важно;
Данное напряжение используется для диализа меди т.е медь после плавки погружается в раствор, на который подается напряжение необходимо это для восстановления химического состава меди.
при этом, ей (меди) важен не напряжение, а ток. А нам наоборот!!!
Поэтому не кто не может кроме металургов сказать когда необходимо увеличить или уменьшить ток на ваннах. а ток на ваннах меняется с помощъю 19 ступенчатого РПН.

Так, а дальше то что?
Какой cosф у этого преобразователя?
Как он зависит от напряжения, или тока?

И какое напряжение вы регулируете, постоянное, или переменное?

Если напряжением управляет ваш преобразователь, тогда на входе у него стабильные 380В (или какое там у вас питающее).
Тогда для КУ вобще напряжение не изменяется.

Косинус фи 0,76; 0,77; 0,79
Напряжене регулируется "постоянное" углом открывания тиристоров.
Иногда и РПН по переменке 0,22кВ. (Сам несколько раз видел, плюс минус 2 ступени)
Со слов энергетика;
-КУ не должно мешать тех процессу, если положенно по тех процессу, я буду менять положение РПН. Даже после установки КУ я "прогоню" РПН от начала до конца.
можно сделать и так; РПН "загнать" в верхнее положение, а тиристором уменьшить ток, на ванны.
Дежурные смены разные, кто как делает.

причем не забывайте про гармоники, там их весь спектр, до 40-й (5; 7 меньше)

Я домой пошел. У нас 17:30 часов.
Завтра отвечу, или после 19:00 сегодня дома.

Спасибо за понимание!!!

КУ у вас никак тех.процессу не помешает.
А РПН у вас где стоит, в трансформаторе? Или это какоето самостоятельное устройство?
Вы бы схемку набросали, чтобы понятно было где, что и как.

Схемы под рукой нету, попробую на "пальцах" объяснить.
На работу завтра приду, схему выложу.

КУ может помешать производству, тем, что не будет возможности переключать РПН тр-ра из-за сильного разброса напряжения.
Читайте выше, я все писал.
Хотя вы правы в том случае если КБ поставить на 400 вольт. Но при этом КБ нужно будет большой мощности. И очень дорогие.

РПН конечно же в трансформаторе стоит.

Ни каких самодельных устройств там не клуб "умелые ручки"
Поймите это реальный Медеплавильный завод, огромные ванны для диализа меди (тонн на 200), для их питания используются три огромных печных трансформатора (высота тр-ров 5 метров) со схемой соединения обмоток "две обратные звезды с уравнительным реактором" рабочий ток одного тр-ра более 17000 ампер. к тому же эти три трансформатора работают на одни шины постоянного тока.
Преобразовательные стойки (для преобразования переменки в постоянку) состоят из шести тиристоров подключенных по схеме напоминающу схему "Ларионова" к одной вентильной обмотке и 6 тиристоров на другую вентильную обмотку (Транс же две обратные звезды...) Тиристоры даже имеют водяное охлаждение.
Завтра выложу схемы.

Вот собственно и схема.
Жду ваших комментариев.

И схема, оригинальная.

График уровня напряжения тр-ра, при переключении РПН

Ничего необычного в схемах нет.
Я тут вижу 2 оптимальные точки установки КУ.
1- перед преобразователем 220В
2- перед трансформатором 6кВ
Для экономического обоснования достаточно учесть стоимось самих установок и стоимость их обслуживания.
В связи с переменным профилем нагрузки, установки должны быть автоматизированные. Для подавления гармоник, КУ должны быть укомплектованы фильтрами.

При пониженном напряжении никакой перкомпенсации не будет. Ибо для конденсаторной установки Q=U^2/Xc, где Xc=1/2пfC и при неизменной частоте и ёмкости является постоянной величиной.
Следовательно, при снижении напряжения в 2 раза, реактивная мощность уменьшится в 4 раза. С учётом того, что потребитель при снижении напряжения тоже реактивки съест меньше, баланс не изменится. Все остальные излишки, или недостатки уберёт автоматика КУ переключением ступеней компенсации.

Как вариант, ещё можно рассмотреть применение в качестве КУ синхронного компенсатора по стороне 6кВ. Он может более точно выдерживать заданный cosф, но в эксплуатации будет подороже.

Точка измерений- ТП 2.1 одна из обмоток трансформатора.
Что намерили;
Активная мощность 724кВт
Реактивная мощность 560кВар
Полная мощность 913кВа
Косинус фи 0,79
Напряжение 198 В

Повторяю, что проблема подобрать конденсаторы, для такого напряжения!!!
Конденсаторы выдерживают +10% то есть установив КБ на 220 вольт получим максимально допустимое превышение напряжение которое может выдержать КБ 242 вольта.
А при этом, если установить КБ на 400 вольт получим дифицит мощности, на низких напряжениях. О перекомпенсации реч и не идет.

И почему при снижении напряжения должен снизится реактивный ток???
Потребителю для работы важен только ток ток!!!

Количество реактива которое может выдать конденсатор зависит от напряжения в сети и номинальным напряжением самого конденсатора, и определяется по формуле:
Qку= Qк*(Uсети/Uконд)²

Или я все таки в чем то ошибаюсь???

Напряжение конденсатора влияет лишь на его изоляционные свойства и определяются конструктивными особенностями данного конденсатора.
На реактивку влияние оказывает лишь его ёмкость. Реактивное сопротивление конденсатора Хс=1/wC=1/2пfC.
Как видите, в этой формуле нет никаких напряжений и токов.
Можно в сетях 0,4кВ прекрасно использовать конденсаторы на 6кВ. Единственная проблема при этом- это их стоимость. Чем выше номинальное напряжение конденсатора, тем выше его стоимость.

Спасибо за ответ.
Буду думать, насколько вы правы.
Или если есть ссылка на источник, сообщите.

Ваша формула применима только для емкости конденсатора (мкФ), да вы правы емкость не изменится, а кВар это мощность конденсатора, на которую влияет напряжение.
Квадратичная же зависимость!!!!!!!!! Упало напряжение в 2 раза, мощность упадет в 4 раза.

Правильно, реактивная мощность это и есть Q=U^2/Xc.
Если Хс постоянное, то реактивка пропорциональна квадрату напряжения.
Если напряжение понизится в 2 раза, то реактивка упадёт в 4 раза. Об этом я выше уже писал.
Но и ваш потребитель работает по тем же законам физики. Если на нём напряжение упадёт, то и он начнёт реактивки потреблять/генерировать меньше.
При чём это будет происходить одинаково, в независимости от номинального напряжения конденсаторов.

Посмотрите.
http://forca.ru/knigi/oborudovanie/kondens...riyatiy-21.html

Фактическая реактивная мощность конденсатора Q, включенного в сеть напряжением £/с, отличным от номинального напряжения конденсатора UH0M, определяется по формуле

где Qhom — номинальная мощность конденсатора, квар.
Если конденсатор типа КМ2-10,5 номинальной мощностью 26 квар подключить к шинам подстанции напряжением 10 кВ, то его фактическая мощность составит

или примерно 90% номинальной мощности конденсатора

Век живи, век учись, кто то сказал!!!

Что то формулы не вставляются.
почитайте на сайте