Содержание
ВВЕДЕНИЕ 10
1. Способы компенсации реактивной мощности в электрических сетях 15
1.1 Реактивная мощность 15
1.2. Потребители реактивной мощности. 17
1.3. Компенсация реактивной мощности в электрических сетях 18
1.4. Батареи статических конденсаторов 19
1.5. Синхронные компенсаторы 21
2. Cинхронный компенсатор как объект управления 25
2.1 Структурная схема системы управления синхронным компенсатором 25
2.2 Теоретические основы регулирования СК 26
3. Автоматические регуляторы возбуждения синхронных компенсаторов 31
3.1 Регулятор знакопеременного возбуждения. 31
3.2 Автоматические регуляторы возбуждения синхронных компенсаторов с поперечной обмоткой ротора. 34
4. Синтез системы управления СК 37
4.1 Построение математической модели СК 37
4.2 Построение структурной схемы СУ-q 39
5 Программирование интерфейса 42
5.1 Общие характеристики системы управления 42
5.2 Программирование интерфейса верхнего уровня 43
6. Выбор технических средств 45
6.1 Измерительные преобразователи системы 45
6.1.1 Трансформатор тока 46
6.1.2 Трансформатор напряжения 47
6.1.3 Датчики температуры 47
6.1.4 Датчики давления 47
6.1.5 Датчики расхода 47
6.1.6 Датчики вибрации 48
6.2 Регулятор каналов "q" и "d" 48
6.2.1 Модули автоматического регулирования FM 455С 49
6.2.2 Функциональный модуль FM 458-1 DP 50
6.2.3 Коммуникационный процессор СР 443-5 51
6.3 Функциональная схема регулятора "q" и "d " (регулятора) 53
7. Технико-экономическое обоснование работы 55
7.1 Актуальность разработки 55
7.2. Расчет затрат на этапе проектирования 55
7.3. Расчет себестоимости продукции 59
7.4. Исходные данные для расчета экономического эффекта 60
7.5 Расчет экономического эффекта от использования системы 60
7.6 Затраты на эксплуатацию системы 61
7.8. Определение цены разрабатываемой системы управления 62
8. Безопасность и экологичность проекта 63
8.1 Анализ условий труда в научно-исследовательской лаборатории 63
8.2 Расчет искусственного освещения 70
8.3 Безопасность при эксплуатации СК 71
8.4 Требования безопасности систем возбуждения
9. Социальная значимость работы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 74
Библиография 76
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
Выдержка из текста
Вопросы экономного использования всех видов энергии, в том числе электрической, и повышения экономичности работы электроустановок являются важной государственной проблемой.
Электроэнергия, как особый вид продукции, обладает определенными характеристиками, позволяющими судить о ее пригодности в различных производственных процессах. Совокупность таких характеристик, при которых приемники электроэнергии способны выполнять заложенные в них функции, объединены под общим понятием качества электроэнергии.
В последние годы повышению качества электроэнергии уделяют большое внимание, т.к. качество электроэнергии может существенно влиять на расход электроэнергии, надежность систем электроснабжения, технологический процесс производства.
При решении задачи повышения качества электроэнергии выделяют экономические, математические и технические аспекты.
Экономические аспекты включают в себя методы расчета убытков от некачественной электроэнергии в системах промышленного электроснабжения. Математические аспекты представляют собой обоснование тех или иных методов расчета показателей качества электроэнергии. Технические аспекты включают в себя разработку технических средств и мероприятий, улучшающих качество электроэнергии, а также организацию системы контроля и управления ее качеством [1].
Качество электроэнергии можно улучшить средствами питающей сети или применением соответствующего дополнительного оборудования на основе имеющегося опыта проектных и эксплуатационных организаций.
Часть решений, в основном обусловленных техническими требованиями, является общей и должна приниматься на основе имеющихся указаний. В других случаях учитывают специфику конкретных условий.
Стремление повысить производительность труда на современных промышленных предприятиях, а также интенсификация и усложнение технологических процессов обусловили то, что все большую долю в общем объеме суммарных нагрузок занимают резкопеременные и нелинейные нагрузки с повышенным потреблением реактивной мощности. Это, прежде всего, вентильные преобразователи, нашедшие широкое применение на заводах черной и цветной металлургии и предприятиях химической промышленности, а также мощные дуговые печи, сварочные установки и т. п. Характерной особенностью работы этих потребителей является влияние их на качество электроэнергии питающих сетей. В свою очередь нормальная работа электрооборудования зависит от качества электроэнергии питающей системы. Такое взаимное влияние электрооборудования и питающей системы определяют термином "электромагнитная совместимость".
Решение проблемы электромагнитной совместимости связано с определением и поддержанием оптимальных показателей качества электроэнергии, при которых выполняются технические требования с минимальными затратами. Проблема электромагнитной совместимости электроприемников с питающей сетью остро возникла в последнее время в связи с широким внедрением мощных вентильных преобразователей, дуговых сталеплавильных печей, сварочных установок и других устройств, которые при всей своей экономичности и технологической эффективности оказывают отрицательное влияние на качество электрической энергии в питающих электрических сетях.
При разработке новых приемников электроэнергии необходимо учитывать то отрицательное влияние, которое они могут оказывать на питающую электрическую сеть. При оценке должны приниматься во внимание дополнительные устройства, предотвращающие ухудшение качества электрической энергии. Необходимые нормы качества электрической энергии могут быть достигнуты уже на стадии проектирования электроснабжения промышленных предприятий путем соответствующих расчетов и применения технических средств.
Одним из основных вопросов, связанных с повышением качества электроэнергии в сетях, решаемых как на стадии проектирования, так и на стадии эксплуатации систем промышленного электроснабжения, является вопрос о компенсации реактивной мощности, включающий выбор целесообразных источников, расчет и регулирование их мощности, размещение источников в системе электроснабжения.
Рациональная (оптимальная) компенсация реактивной мощности в промышленных электросетях включает в себя широкий комплекс вопросов, направленных на повышение экономичности работы электроустановок, улучшение качества потребляемой электроэнергии и включающих в себя методы выбора и расчета компенсирующих устройств, исходя из условий выполнения заданий энергосистемы; вопросы места установки компенсирующих устройств и их наивыгоднейшего размещения, рациональной и безопасной эксплуатации и защиты; ключевые вопросы автоматического регулирования реактивной мощности в промышленных электросетях, а также создания целенаправленного научного подхода к разработке и решению с минимумом погрешности адекватной математической модели задачи рациональной компенсации реактивной мощности.
Рациональная компенсация реактивной мощности приводит к снижению потерь мощности из-за перетоков реактивной мощности, обеспечению надлежащего качества потребляемой электроэнергии за счет регулирования и стабилизации уровня напряжений в электросетях, достижению высоких технико-экономических показателей работы электроустановок.
Проблема компенсации реактивной мощности в электрических системах страны имеет большое значение по следующим причинам:
1) в промышленном производстве наблюдается опережающий рост потребления реактивной мощности по сравнению с активной;
2) в городских электрических сетях возросло потребление реактивной мощности, обусловленное ростом бытовых нагрузок;
3) увеличивается потребление реактивной мощности в сельских электрических сетях.
Количественные и качественные изменения, происходящие в промышленном электроснабжении за последние годы, придают этому вопросу особую значимость. В настоящее время прирост потребления реактивной мощности существенно превосходит прирост потребления активной мощности. При этом передача реактивной мощности на значительные расстояния от мест генерации до мест потребления существенно ухудшает технико-экономические показатели систем электроснабжения.
Интенсификация производственных процессов, повышение производительности труда связаны с совершенствованием существующей и внедрением новой, передовой технологии. Этому процессу сопутствует широкое внедрение мощных вентильных преобразователей, электродуговых печей, сварочных установок и других устройств, которые при всей технологической эффективности оказывают отрицательное влияние на качество электроэнергии в электрических сетях.
Следует отметить, что практически все показатели качества электроэнергии по напряжению зависят от потребляемой, промышленными электроприемниками реактивной мощности. Поэтому вопросы качества электроэнергии невидимо рассматривать в непосредственной связи с вопросами компенсации реактивной мощности.
Проблема электромагнитной совместимости электроприемников с питающей сетью, которую в последнее время сравнивают с проблемой загрязнения окружающей среды, порождает новые научные и технические проблемы при проектировании и эксплуатации промышленных электрических сетей. В настоящее время принимаются меры для того, чтобы уменьшить влияние потребителей на качество электроэнергии в промышленных сетях. Проблема может быть решена путем создания и промышленного освоения быстродействующих многофункциональных средств компенсации реактивной мощности, улучшающих качество электроэнергии сразу по нескольким параметрам. Внедрение этих устройств приведет также к уменьшению потерь электроэнергии.
Экономное использование электроэнергии приобретает все большее значение, что необходимо учитывать при проектировании и эксплуатации промышленных сетей высокого и низкого напряжения. Анализ потребления электрической энергии промышленными предприятиями показывает, что основными направлениями сокращения потерь электроэнергии в сетях являются компенсация реактивной мощности с одновременным улучшением качества потребляемой электрической энергии непосредственно в сетях промышленных предприятий, увеличение загрузки трансформаторов с целью достижения максимальной эффективности их использования, приближение трансформаторов к приемникам электроэнергии (глубокие вводы), сокращение ступеней трансформации и исключение дополнительного реакторного оборудования, сокращение потерь непосредственно в трансформаторах, внедрение более экономичного силового электрооборудования и источников света, оптимизация режимов работы электрооборудования, реконструкция и перевод сетей на повышенное напряжение, внедрение диспетчерского управления и автоматизированных систем управления электроснабжением и учетом электроэнергии.
Вопросы качества электроэнергии требуют тщательной разработки и изучения происходящих при этом явлений. Особые трудности связаны с отсутствием требуемых измерительных приборов в электрических сетях, а также сложностью и необходимостью изменения методов измерений.
Список использованной литературы
1. Постановление правительства РФ №530 от 21.08.2006 "Об утверждении правил функционирования розничных рынков электроэнергии…"
2. Кирилин И.В. "Классификация состояния электрических сетей про-мышленных предприятий для управления компенсацией реактивной энергии", автореферат, Красноярск, 2011г
3. Кирилин И.В. "Современное состояние проблемы управления режимами реактивной мощности промышленных предприятий", Материалы 10-й всероссийской научно-практической конференции, М, 20-22 июля 2008г
4. Кудрин Б.И. "Энергоснабжение промышленных предприятий", "Ин-термет Инжиниринг", 2006г
5. Лыкин А.В. "Электрические системы и сети", Университетская книга, М, 2006г
6. Вольдек А.И. "Электрические машины", Л., "Энергия", 1978г
7. Копылов И.П. "Справочник по электрическим машинам", Т1, М, "Энергоатомиздат", 1988г
8. Алексеев О.П. "Автоматика электроэнергетических систем", М., "Энергоиздат", 1981г
9. Беркович М.А. "Автоматика энергосистем", М., "Энергоатомиздат", М., 1991г
10. Соловьев И.Н. "Автоматические регуляторы синхронных генераторов", М., " Энергоатомиздат", 1981г
11. Гонин Я.Е. "Автоматика ликвидации асинхронного режима", М., "Энергоатомиздат", 1988г
12. Овчаренко Н.И. "Автоматика электрических станций и энергетических систем", М., "Издательство НЦ ЭПАС", 2000г
13. Копылов И.П. "Математическое моделирование электрических машин", М., "Высшая школа", 2001г
14. Яблонский А.А. "Курс теоретической механики", М., "Высшая школа", 1996г
15. Цыпкин Я.З. "Основы теории автоматических систем", М., "Наука", 1977г
16. Общие технические требования к управляющим подсистемам агрегатного и станционного уровней АСУ ТП ЭС
РД 153-34.0-35.519-98
17. Ю.В.Брусницын, А.Н.Гармаш. Учебно – методическое пособие по курсу “Технико-экономическое проектирование”. Таганрог, ТРТУ, 1998г. 35 с.
18. В.С. Компаниец, Руководство к выполнению раздела «БЕЗОПАСНОСТЬ И ЭКОЛОГИЧНОСТЬ» в дипломных работах (проектах)