Содержание
Электротехническая промышленность выпускает ряд устройств компенсации реактивной мощности (КРМ).
К данному оборудованию относятся, регулируемые конденсаторные установки (КРМТ, КРМТФ) на базе тиристорных ключей для резко переменной нагрузки.
У данных устройств следующие технические характеристики:
- Мощность в диапазоне 20÷1500 кВАр.
- Числом ступеней регулирования до 12.
- Время переключения ступеней до 0,02 сек.
Формирование базовых оснований для расчета КРМ для разных систем
При эксплуатации систем электроснабжения (СЭС) с электродвигательной нагрузкой в виде асинхронных электродвигателей (АД), работающих с переменным моментом сопротивления, где существенно влияние изменения состояния одного электродвигателя на состояние остальных.
В данном случае проблема КРМ в СЭС заслуживает особого внимания.
В этой связи представляет интерес определение возможного характера изменения необходимых величин компенсирующих емкостей конденсаторных установок в варианте индивидуальной КРМ АД, эксплуатируемых в упомянутых выше условиях. Объект (СЭС) будем описывать согласно публикации [1]
Цель управления, заключается в обеспечении требуемого уровня компенсации реактивной мощности (уровня величины cos(ϕ)):
(1)
где
- cos(ϕi)z , cos(ϕi) — необходимые (задаваемые) и мгновенные значения косинусов ϕ.
Управляющими воздействиями будем считать компенсирующие емкости конденсаторных установок, учитывая, что их величины могут изменяться дискретно.
Математическая модель СЭС с индивидуальными устройствами КРМ приведена в работе [2].
Рассмотрим схему с двумя электродвигателями, рисунок 1:
где
- Маркировка электродвигателей — ABP280L4.
- Номинальная мощность электродвигателей 169 кВт.
- Параметры электродвигателей приняты как в работе [2].
В приведенной схеме сечения кабеля по уровням, будет следующим:
- 75 мм2.
- 95 мм2.
- 120 мм2.
Для сравнения рассмотрим схему с четырьмя электродвигателями, рисунок 2:
где
- Маркировка электродвигателей — ABP280L4.
- Номинальная мощность электродвигателей 169 кВт.
- Параметры электродвигателей приняты как в работе [2].
В приведенной схеме сечения кабеля по уровням, будет следующим:
- 75 мм2.
- 95 мм2.
- 120 мм2.
Воспользовавшись идеологией управления, основанной на использовании скользящих режимов [3] получим ряд результатов для расчетных условий.
На рисунке 3 приведены условия расчета для системы согласно рисунка 1:
На рисунке 4 приведены условия расчета для системы согласно рисунка 2:
На основании разработанного программного обеспечения произведем построение графиков и трендов, согласно математической модели из работы [2].
Результаты расчетов КРМ для разных систем СЭС
На графиках ниже приведены результаты расчетных процессов изменений косинусов ϕ и емкостей компенсирующих конденсаторных установок при последовательном пуске и дальнейшей работе с периодической нагрузкой асинхронных электродвигателей.
В обоих случаях пусков, значения косинусов ϕ вычислялись как значения косинусов углов между мгновенными значениями векторов напряжений и токов электродвигателей.
На рисунке 5, представлен тренды изменения значения cos(ϕ) и компенсирующих емкостей САД согласно схеме, рисунок 1:
где
- До 1,5 секунд происходит неуправляемый режим.
- После 1,5 секунд происходит включение КРМ после пуска первого АД.
- Опорные значения компенсирующих емкостей принимаются одинаковыми 72,2 мкВ.
На рисунке 6, представлен тренды изменения значения cos(ϕ) и компенсирующих емкостей САД согласно схеме, рисунок 2:
где
- До 1,5 секунд происходит неуправляемый режим.
- После 1,5 секунд происходит включение КРМ после пуска первого АД.
- Опорные значения компенсирующих емкостей принимаются одинаковыми 72,2 мкВ.
На основании выше приведенных расчетов построим график компенсирующей емкости для АД1, рисунок 7:
где
- Установка работает с переменным моментом сопротивления на валу.
- Величина момента определяется: МС=1000+400sin(2π5t) + 250sin(2π9t)+100sin(2π5t + π/2).
Рассмотренные режимы работы двух систем позволяют сделать вывод, о том, что существует возможность компенсации реактивной мощности в промышленных сетях на основании представленной модели.
Список литературы
- Ещин Е.К., Модель асинхронного электродвигателя в системе электроснабжения // Электротехника, 2002 год, №1, страницы 40-43.
- Моделирование процессов компенсации реактивной мощности в системе электроснабжения с электродвигательной нагрузкой.
- Utkin V.I., Guldner J., Shi J. Sliding mode control in electromechanical systems, Taylor & Francis, 1999, 325 p.
Источник: Управление процессами компенсации реактивной мощности в системе электроснабжения с электродвигательной нагрузкой / Е.К. Ещин // Вестник КузГТУ, 2012 год, №6, страницы 135-137.
