Введение 9
1. Источники и потребители реактивной мощности на
промышленных предприятиях 12
1.1. Принцип компенсации реактивной мощности 14
1.2. Режимы работы асинхронных двигателей и их влияние на
величину потребляемой реактивной мощности 17
1.3. Компенсирующая способность синхронных двигателей 22
1.4. Критерии привлечения синхронных двигателей для генерации
реактивной мощности 24
1.5. Методика технико-экономического обоснования
использования синхронных двигателей для генерации реактивной мощности 26
1.6. Проблемы применения некоторых источников реактивной
мощности 29
2. Моделирование двигателей в Matlab Simulink 31
2.1. Модели асинхронных двигателей 31
2.2. Модели синхронных двигателей 32
3. Технико-экономическое обоснование применения синхронных
двигателей для генерации реактивной мощности 38
3.1. Расчет электрических нагрузок 38
3.2. Технико-экономическое сравнение асинхронных и
синхронных двигателей 41
3.3. Баланс реактивной мощности и определение располагаемой
мощности синхронных двигателей 49
3.4. Расчет и сравнение приведенных затрат на компенсацию
реактивной мощности синхронными двигателями и конденсаторными батареями 6 кВ 56
3.5. Уточнение баланса реактивной мощности и регулирование
мощности по графику нагрузки 59
3.6. Оценка экономической эффективности привлечения
синхронных двигателей к генерации реактивной мощности 61
4. Расчет режимов работы системы электроснабжения предприятия 62
4.1. Расчет параметров схем замещения 62
4.2. Статические характеристики нагрузки 66
7
4.3. Отклонения напряжения при нормальном и послеаварийном
режимах 69
4.4. Определение запаса статической устойчивости 72
4.5. Исследование динамической устойчивости 75
4.6. Исследование влияния несинусоидальности напряжения на
работу конденсаторных батарей и синхронные двигатели 81
Результаты проведенного исследования 86
5. Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и
ресурсосбережение 88
Введение 89
5.1. Общая экономическая концепция технологических решений 90
5.2. Обоснование капитальных затрат и выбора синхронных
двигателей 92
5.3. Расчет экономической эффективности 95
РЕФЕРАТ
Выпускная квалификационная работа состоит из 140 с., 48 рис., 54 табл., 39 источников, 2 прил.
Ключевые слова: компенсация реактивной мощности, асинхронные двигатели, синхронные двигатели, компенсирующие устройства, техникоэкономическое обоснование.
Объектом исследования является система электроснабжения объекта ООО «Норильский никель»
Цель работы - обоснование возможности привлечения синхронных двигателей предприятий для генерации реактивной мощности с целью поддержания качества электроэнергии и снижения потерь мощности в сетях при обеспечении устойчивости узла нагрузки.
В процессе исследования использовались методы техникоэкономического сравнения, математического и компьютерного моделирования, анализа экспериментальных данных.
В результате исследования разработана методика техникоэкономического обоснования и оценки влияния синхронных двигателей используемых в системах электроснабжения промышленных предприятий на устойчивость и качество электроэнергии.
Область применения: предложенные в данной работе методики могут использоваться на этапах проектирования и реконструкции существующих систем электроснабжения с целью оценки эффективности мероприятий связанных с обеспечением компенсации реактивной мощности при наличии на предприятии синхронных электродвигателей.
Общая характеристика работы
Актуальность темы. В процессе проектирования и эксплуатации систем электроснабжения возникает необходимость принятия рациональных и экономически обоснованных технических решений по реализации мероприятий связанных компенсацией реактивной мощности. Одним из таких мероприятий является использование устройств, обеспечивающих выработку необходимой реактивной мощности по месту ее потребления (при наименьшем удалении от потребителей). В настоящее время на промышленных предприятиях для целей компенсации реактивной мощности широко используются конденсаторные установки и синхронные двигатели, способные работать в режиме генерации реактивной мощности. Конденсаторные батареи, являющиеся более экономичными и менее дорогими источниками реактивной мощности, как правило, более распространенны на промышленных предприятиях, однако их использование не всегда может быть возможным по техническим причинам.
Целью работы является обоснование целесообразности применения синхронных двигателей для генерации реактивной мощности и поддержки устойчивости системы электроснабжения с учетом технических проблем применения альтернативных, более экономичных источников реактивной мощности, таких как конденсаторные батареи.
Для достижения цели были решены следующие задачи:
-обзор существующих методов оценки экономической
целесообразности привлечения синхронных двигателей для компенсации реактивной мощности;
- разработка методики технико-экономического сравнения вариантов использования синхронных и асинхронных электродвигателей совместно с конденсаторными батареями и определения оптимальной реактивной мощности генерируемой синхронными двигателями на примере существующей системы электроснабжения предприятия;
9
-рассмотрены вопросы повышения устойчивости систем электроснабжения с использованием синхронных двигателей;
-произведена оценка влияния высших гармоник на работу конденсаторных батарей и синхронные двигатели.
Методы исследования. В работе используются методы:
- технико-экономического сравнения;
- математического и компьютерного моделирования;
- анализа экспериментальных данных.
Научная новизна работы заключается в следующем:
1) Разработан метод определения параметров режима работы электродвигателей, основанный на использовании компьютерных моделей.
2) Приведена методика технико-экономического сравнения вариантов использования синхронных двигателей и конденсаторных батарей на примере рассматриваемой системы электроснабжения предприятия.
3) Приведена методика оценки статической и динамической устойчивости системы электроснабжения.
4) Разработана компьютерная имитационная модель для оценки влияния высших гармоник на конденсаторные батареи и синхронные двигатели.
Практическая значимость результатов работы:
Предложенные методы технико-экономического сравнения имеют практическое применение для оценки экономической эффективности мероприятий по компенсации реактивной мощности на предприятиях располагающих синхронными двигателями, где по техническим причинам недопустимо использование более экономичных средств компенсации реактивной мощности.
