Глава 13. Компенсация реактивной мощности

VT1

Рис. 13.10. Схема фазоуправляемого тиристорного регулятора (я), кривые тока /(f), напряжения u{t) при угле управления а * 0 (б)

II Ъ 51 Ъ Я Ъ

Рис. 13.11. Схема стабили­затора реактивной мощности с синхронизированными тири­сторными ключами

Ток компенсатора при угле управления а ^ 0 становится несинусоидаль­ным. Кривые тока i(t), напряжения u(t) компенсатора при угле управления a?tO приведены на рис. 13.10, б.

В качестве источника реактивной мощности при косвенной компенсации также используют стабилизаторы с синхронизированными тиристорными ключами (рис. 13.11). При изменении реактивной мощности нагрузки под­ключается различное количество реакторов. Для снижения тока переходного процесса включение и отключение реакторов производится при a = тс/2, ког­да проходящий ток равен нулю. В связи с этим запаздывание на включение и отключение реактора не превышает 10 мс. Достоинством этого компенсатора является отсутствие высших гармоник в спектре тока.

13.4. Выбор мощности компенсирующих устройств

427

13.4. Выбор мощности компенсирующих устройств

В общем случае определение мощности компенсирующих устройств мож­но считать оптимизационной задачей; цель — нахождение реактивной мощ­ности устройства, соответствующей минимуму суммарных затрат

з = з_п + з_к,

где З_л — затраты, обусловленные активными потерями, связанными с потока­ми активных и реактивных мощностей; З_к — затраты на компенсирующие ус­тройства.

При использовании БК принимают

где з_к — удельные затраты на БК, долл/квар в год; Q_K — реактивная мощность компенсирующего устройства.

Для случая установки БК на подстанции целевая функция

3 = ^f-RC₀₊3AQ_H-Q), (13-30)

где Q_H — начальная нескомпенсированная реактивная нагрузка подстанции; С₀ — удельная стоимость активных потерь; R — эквивалентное активное со­противление сети; Q = Q_H — Q_K — реактивная мощность, протекающая в сети после установки БК. Уравнение для определения мощности (назовем ее экви­валентной или остаточной):

J§ = f*C₀-3.= 0, (13.3,)

откуда

б = G, = 3_KU²/(2RC_Q) uQ_K = Q_H-Q, (13.32)

Для простоты расчета не были учтены влияния (?_к и С?_э на £/, так как Af/« Q_x/U.

Полученное решение может быть проиллюстрировано с помощью кривых рис. 13.12.

Рассмотрим более сложный случай — сеть, состоящую из двух участков: се­ти энергосистемы с сопротивлением R_c и потребителя /^(рис. 13.13). Очевид­но, что БК могут быть установлены в узле системы Q_KC и у потребителя Q_Kn. Однако экономически целесообразное решение может заключаться в установ­ке только Q„ „ или Q„ „.

428

Глава 13. Компенсация реактивной мощности

G,_c:

		т ^эг
	о,	а ,

On

^{- - -j-}

♦ 0„

Рис. 13.12. Схема минимизации Рис. 13.13. Схема сети из двух участков энергосисте- суммарных затрат мы (Я_с) и потребителя (Я„)

Для нахождения оптимальных значений Q_KC или Q_Kn составим функцию приведенных затрат и найдем ее частные производные по Q_KC и Q_Kn:

₃₌ (й ^\с_о+ ^(g" ^Q™ ^g^⁾² ДС₀₊з_кп&_{п +} з_кс6_кс

(13.33)

= 0; = 0,

Решив систему уравнения 53

5Q_Kn

аз

5&с

(13.34)

найдем экономически целесообразные значения мощностей БК 0_К^Э_С и @_к^э_п в узлах энергосистемы и предприятия:

<£„ = е-

(з_хп-з_ксЖ² 2Л„С₀

= е„-б,

(13.35а)

з г/²

(13.356)

Если (?_к^э_п или бкс окажутся отрицательными, необходимо произвести но­вый расчет, используя формулы для одного узла:

з U²

2RX '

- при Ql„ < 0

Q - —

при Q* < 0

з U² О - ^кс • ^п 2Д.С '

Электроприемники напряжением до 1 кВ значительные потребители реак­тивной мощности, следовательно, средства компенсации, в частности конден-

— —~-- -~-"..л-,.и,, /.norrwoT ипт-зиащипятк r той жр сети

13 4. Выбор мощности компенсирующих устройств

429

От реактивной нагрузки электроприемников напряжением до 1 кВ зависит выбор числа и мощности цеховых трансформаторов промышленных пред­приятий, пропускная способность питающих и распределительных сетей и в значительной степени схема электроснабжения. Поэтому выбор средств ком­пенсации реактивной мощности от электроприемников до 1 кВ следует рас­сматривать одновременно с определением числа и мощности трансформато­ров, числа и пропускной способности питающих линий.

Суммарную расчетную мощность конденсаторных батарей низшего напря­жения (НБК), устанавливаемых в цеховой сети, расчитывают по минимуму приведенных затрат в два этапа:

1. определение мощности НБК исходя из пропускной способности транс­форматора;

2. определение дополнительной мощности НБК в целях оптимального снижения потерь в трансформаторах и в сети напряжением 6—10 кВ предпри­ятия.

Суммарная расчетная мощность С?„_к НБК

Q = Q , + Q ■,, (13.37)

где Q_HKi и £?_нк2 — суммарные мощности НБК, определяемые на двух указан­ных этапах расчета;

Q , = Q - Q , (13.38)

где Q_p — расчетная реактивная мощность за наиболее загруженную смену на напряжение до 1 кВ; Q_maxT — наибольшая реактивная мощность, которую це­лесообразно передать через трансформаторы в сеть напряжением до 1 кВ,

Q_m^= ^Nk₃S_mMTf-P_p\ (13.39)

где N — число трансформаторов; к₃ — рекомендуемый коэффициент загрузки трансформатора; 5_{ном т}- номинальная мощность трансформатора; Р — расчет­ная активная мощность технологически связанных нагрузок за наиболее за­груженную смену.

Номинальная мощность трансформатора

З.ОМХ * P_PV(W (13.40)

Если в расчетах оказывается, что Q_{H к|} < 0, то установка батарей конденса­торов при выборе оптимального числа трансформаторов не требуется (прини­мается (?_нк| = 0).

Дополнительная мощность Q_{H к2} НБК для данной группы трансформаторов определяется по формуле

430