Экономические характеристики источников и затраты на передачу реактивной мощности

Основное назначение синхронных генераторов - выработка электри­ческой энергии. Затраты на генерацию реактивной мощности синхрон­ными генераторами определяются только стоимостью дополнительных потерь активной мощности в статорной обмотке и обмотке возбужде­ния генераторов, вызванных выработкой реактивной мощности.

В синхронных генераторах с номинальной реактивной мощностью Q_ном потери активной мощности, обусловленные генерацией Q,

где коэффициенты D₁ и D₂ постоянные для каждого типа генератора и приводятся в справочниках.

Потери можно представить в виде

Стоимость потерь электроэнергии в источниках реактивной мощно­сти и элементах сети может определяться по формуле

где a, b - ставки двухставочного тарифа; k_m - коэффициент участия максимума потерь мощности в максимуме электрической системы; t - годовое число часов наибольших потерь активной мощности.

Затраты на генерацию реактивной мощности синхронными генера­торами

Т_м — время использования максимума реактивной мощности. При вы­числении C₁ в стоимости потерь энергии b ₀ использована величина Т_м, потому что первое слагаемое выражение (11.10) линейно зависит от реактивной мощности Q.

Затраты на генерацию реактивной мощности синхронными генера­торами выражаются квадратичной функцией (11.10). Современные синхронные генераторы имеют большую единичную мощность (от 50 до 500 МВт и выше), поэтому активные сопротивления статорной об­мотки и обмотки возбуждения генераторов малы. Коэффициенты D₁ и D₂, отражающие значение потерь активной мощности в статоре и роторе, тоже малы. Это и объясняет экономичность синхронных гене­раторов электрических станций как источников реактивной мощно­сти.

Затраты на генерацию синхронного двигателя определяются только стоимостью дополнительных потерь активной мощности в двигателе, вызванных выработкой реактивной мощности [см. (11.7)]. Значе­ния коэффициентов D₁ и D₂ приводятся в каталогах. Единичная мощ­ность синхронных двигателей в среднем более чем на порядок мень­ше, чем синхронных генераторов. Поэтому удельные затраты на гене­рацию реактивной мощности синхронными двигателями больше, чем синхронными генераторами. Например, при генерации номинальной реактивной мощности синхронным двигателем СДН-18-14-40 с U _ном = 6 кВ, Р_ном =320 кВт, Q_ном = 181 кВар, D₁ =6,26 кВт, D₂ =6,93 кВт годовые удельные затраты будут в 21 раз больше, чем для генератора ТВ-50-2.

Капиталовложения в конденсаторную установку мощностью Q мож­но выразить через К₀ — удельные капиталовложения на 1 квар мощ­ности батареи. Они учитывают стоимость самих конденсаторов и усред­ненную удельную стоимость ячейки распределительного устройства с коммутационным аппаратом для присоединения батареи к шинам. Потери активной мощности в батарее конденсаторов

где tgd — тангенс угла потерь, отражающий потери мощности в ди­электрике конденсаторов.

Затраты на генерацию реактивной мощности батареи конденсаторов выражаются соотношением

Е — суммарный коэффициент отчислений; Т_Г — годовое число часов работы батареи конденсаторов.

Затраты на генерацию реактивной мощности батарей конденсаторов выражаются в виде линейной функции (11.13). Удельные затраты на генерацию реактивной мощности батарей конденсаторов больше, чем на синхронные генераторы электрических станций. Затраты на генерацию реактивной мощности батарей конденсаторов в сети до 1 кВ несколько болыш, чем в сети 6—10 кВ. При сравнении батарей конденсаторов с синхронными двигателями можно заметить, что двигатели мощностью 1000 кВт и выше оказываются более экономичными, чем батареи кон­денсаторов, а двигатели мощностью до 1000 кВт — менее экономич­ными.

Синхронный компенсатор представляет собой синхронный двигатель облегченной конструкции (без нагрузки на валу) и предназначен толь­ко для компенсации реактивной мощности. Затраты на генерацию реак­тивной мощности синхронным компенсатором включают в себя приве­денные капиталовложения, стоимость потерь активной мощности хо­лостого хода и стоимость нагрузочных потерь. В связи с этим синхрон­ный компенсатор оказывается самым неэкономичным источником ре­активной мощности.

Синхронные компенсаторы применяются для генерации реактивной мощности в значительных количествах (50 Мвар и более) в сетях электрических систем и редко — в системах электроснабжения промыш­ленных предприятий. Расчетные затраты на генерацию реактивной мощ­ности синхронным компенсатором можно выразить в виде квадратич­ной функции реактивной мощности.

Одна из распространенных математических моделей расчетных за-

трат на элементы проектируемой электрической сети основана на использовании метода линеаризации, в соответствии с которым затраты типовую группу элементов сети представляются в виде линейной зависимости от расчетной мощности S:

где с, b — постоянные коэффициенты. Первое слагаемое характеризует затраты, обусловленные наличием элемента. Второе слагаемое отражает затраты, обусловленные способностью элемента сети передавать ту или иную расчетную мощность.

Математическая модель, полученная на основе линеаризации, является упрощенной математической моделью, обобщенной на все элементы типовой группы, предполагает наличие математического ожидания, конечность дисперсии, исключая тем самым проявление Н-распределения. Моделью не учитываются отклонения индивидуальных парамет­ров отдельных элементов сети от величин, определяемых обобщенным на всю отдельную группу законом их изменения, который в пределе соответствует нормальному распределению.

Выражение (11.12) может рассматриваться как функция затрат на передачу по элементу сети полной мощности 5. Чтобы выделить за­траты на передачу реактивной мощности, необходимо вычесть затраты на передачу чисто активной мощности:

Затраты на передачу реактивной мощности через произвольный эле­мент представляются в виде квадратичной функции передаваемой ре­активной мощности Q:

где с₁, с₂ — константы.

Потери реактивной мощности в линии электропередачи можно вы­разить в виде функции передаваемой реактивной мощности:

Р, U, l — передаваемая активная мощность, напряжение и длина линии электропередачи соответственно; х₀, b₀ — удельное индуктивное сопротивление и емкостная проводимость линии соответственно. Потери реактивной мощности в трансформаторах

где

i _х, и_k, К_з — ток холостого хода, напряжение короткого замыкания и коэффициент загрузки трансформатора соответственно. Потери реак­тивной мощности в элементах сети следует отнести в виде реактивных нагрузок к начальным узлам сети. Затраты на передачу реактивной мощности по отдельным элементам электрической сети соизмеримы с затратами на источники реактивной мощности и поэтому оказыва­ют существенное влияние на выбор и размещение источников реактив­ной мощности в системе энергоснабжения.

Поиск по сайту: