2.2 Выбор мощности компенсирующих установок и размещение их в системе тягового электроснабжения.

Мощность КУ в кВАр на шинах 27,5 кВ k-й тяговой подстанции определяется как:

, (2.6)

где - активное входное сопротивление до шин 27,5 кВk-й подстанции, Ом;- среднее значение за год реактивной мощностиk-й подстанции, кВАр, которое определяется:

, (2.7)

Найдем для каждой подстанции.

;

;

;

Рассчитаем мощность КУ на шинах 27,5 тяговых подстанций.

Если в результате расчета дляk-й тяговой подстанции вы­полняется условие:

, (2.8)

где - минимальное значение мощности типовой КУ (), то значениедля рассматриваемойk-й тяговой подстанции перераспределяется между смежными узлами, и расчет под­станции повторяется, но без учета параметров данной подстанции. На данной подстанции КУ не устанавливается.

Поскольку условие не выполняется ни для одной подстанции, то компенсирующие устройства устанавливаются на каждой из них.

Если отношение нагрузки отстающей фазы к нагрузке опережающего плеча nне превышает 1,3-1,5, то КУ устанавливается только на отстающую фазу. Для всех трех подстанций.Установка производится в отстающую фазу.

Результаты сведем в таблицу.

Таблица 2.3 – Мощность и место установки КУ

Подстанция	1	2	3
	7717,589	6286,848	6378,143
n	1.24	1.44	0.87
Тип подстанции	II	III	III
Фаза	Отстающая В	Отстающая С	Отстающая С

3 Определение параметров компенсирующих установок

Установки поперечной компенсации комплектуются из конденсаторов с номинальным напряжением 1,05 кВ, соединяемых последовательно и параллельно. Число последовательно соединенных конденсаторов определяется допустимым значением напряжения, для получения необходимой мощности КУ цепочки из последовательно соединенных конденсаторов соединяют параллельно. В работе применим конденсатор силовые конденсаторы типа КСК с номинальной мощность одного конденсатора .

Число конденсаторов М, шт., соединяемых последовательно, зависит от напряжения КУ и конденсаторов, сопротивления реактора, разброса емкости рядов конденсаторов, а также от нагрева конденсаторов высшими гармониками и солнечной радиацией:

, (3.1)

где 1,03 – коэффициент, учитывающий разброс емкости рядов конденсаторов; - номинальное напряжение на шинах, к которым подключено КУ, принимаемое 27,5 кВ;a– коэффициент увеличения напряжения на конденсаторной батарее из-за наличия реактора, принимаемый 1,14;- номинальное напряжение одного конденсатора, принимаемое равным 1,05 кВ;b– коэффициент, учитывающий дополнительный нагрев конденсаторов высшими гармониками и солнечной радиацией:

, (3.2)

где 1,04 – коэффициент, учитывающий нагрев конденсаторов солнечными лучами в КУ открытой установки; k– номер гармоники;- относительное содержаниеk-той гармоники тока в КУ.

Полученное значение М округляется до большего ближайшего целого числа.

Число параллельных (цепочек) КУ определяется необходимой реактивной мощности установки на фазу и типом применяемых конденсаторов:

, (3.3)

где - емкостное сопротивление одного конденсатора, Ом:

, (3.4)

Полученное значение Nдолжно быть как можно ближе к целому числу, для этого в формуле (4.3) можно увеличивать количество последовательных конденсаторов на 1-4 конденсатора, а также изменять тип конденсаторов. Окончательное значениеNокругляется до ближайшего целого числа.

От выбранного числа параллельно и последовательно соединенных конденсаторов зависит установленная мощность , кВАр и емкостное сопротивление батареи конденсаторов, Ом:

; (3.5)

; (3.6)

Последовательно с конденсаторами КУ устанавливается один или два реактора для того, чтобы КУ выполняла функции фильтра высших гармонических составляющих кривой тока. Индуктивность реактора выбирается таким образом, чтобы КУ являлась фильтром третьей гармоники (), так как третья гармоника составляет наибольший процент содержания высших гармонических составляющих в кривой тока электровоза переменного тока. Реакторы в реальных условиях обычно настраивают на частоту, величина которой ниже, чем частота третьей гармоники. Это связано с тем, что емкость конденсаторов и индуктивность реактора сильно зависят от температуры, влажности и других факторов воздействия окружающей среды. Резонансную частоту настройки реактора принимают равнойГц.

В качестве реактора в КУ, устанавливаемых на тяговых подстанциях, используют реактор ФРОМ-3200/35 (реактор фильтровой, однофазный, масляный, номинальной мощности 3200 кВАр, напряжения 35 кВ). Реактор имеет пять отпаек с разной величиной индуктивности реактора:

, (3.7)

где f– предварительная частота настройки реактора,.

По значению из паспортных данных реактора выбирают ближайшее паспортное значение индуктивности реактораи номер отпайки реактора. Реактор ФРОМ-3200/35 имеет пять отпаек с различной величиной индуктивностью:

5-ая отпайка	75 мГн
4-ая отпайка	83 мГн
3-я отпайка	91 мГн
2-ая отпайка	99 мГн
1-я отпайка	107 мГн

Фактическое значение частоты настройки реактора на основании выбранного значения индуктивности реактора :

, (3.8)

где m– коэффициент, зависящий от количества и типа соединения реакторов: при одном реакторе, при двух последовательных –, при двух параллельных –.

Расчет полезной мощности КУ, то есть той мощности, которая генерируется КУ в сеть, производится по формуле, кВАр:

, (3.9)

где - индуктивное сопротивление реактора на частоте 50 Гц, Ом.

, (3.10)

где а – промышленная частота, Гц.

Проведем расчет по (3.1 – 3.10) для подстанции 1.

;

(беру 37 шт)

;

шт.

;

;

(устанавливаю два реактора включенных параллельно, тогдаL_p=0,09895 Гн).

Ближайшее паспортное значение .

Гц;

;

кВАр;

Аналогично рассчитаем параметры компенсирующих устройств для подстанций №№ 2 и 3. Результаты сведем в таблицу 3.1.

Таблица 3.1 – Параметры компенсирующих установок

Параметры компенсирующих установок	Подстанции
	№1	№2	№3
Тип конденсатора	КСК-1,05-60	КСК-1,05-75	КСК-1,05-75
Мощность конденсатора , кВАр	60	75	75
Число последовательных конденсаторов М, шт.	37	37	37
Число параллельных конденсаторов N, шт.	6	4	4
Сопротивление конденсатора , Ом	18,375	14,7	14,7
Установленная мощность КУ , кВАр	13320	11100	11100
Сопротивление конденсаторов , Ом	113,3125	135,975	135, 975
Полезная мощность КУ , кВАр	9198,921	7388,143	7388, 143
Количество реакторов ФРОМ-3200/35	2	2	2
Тип соединения реакторов при	Параллельно	Параллельно	Параллельно
Номер отпайки реактора (реакторов)	2	1	1
Частота настройки реактора , Гц	134,9682	139,798	139,798
Сопротивление реакторов , Ом	31,102	33,615	33,615

Вывод.Для компенсации реактивной основной нагрузки необходимо установить в цепи дополнительный источник реактивной энергии. Для этого наиболее часто применяются конденсаторы, поскольку они не потребляют активной энергии, имеют низкую стоимость, просты в эксплуатации, имеют длительный срок службы, почти не нуждаются в техническом обслуживании (в связи с отсутствием движущихся частей).

Выбраны подходящие конденсаторы и реакторы, соблюдено главное условие для всех трех подстанций, когда частота настройки реактора находится в пределах .