Общие принципы компенсации реактивной мощности на промышленных предприятиях.
Поясним эти принципы на структурной схеме электроснабжения. С точки зрения максимальной эффективности от компенсации такие устройства должны устанавливаться на зажимах электроприемника. На крупных электроприемниках можно ставить конденсаторные батареи, а так как основная часть мелкие электроприемники, то их ставят в сети 0,4 кВ.
Энергосистема задаёт каждому предприятию реактивную мощность, которою она может генерировать (выдавать) в период максимума и минимума ее нагрузки.
Энергосистема задаёт QЭ1 и QЭ2:
QЭ1 – величина реактивной мощности, которую энергосистема может дать предприятию в период максимума (tgφЭ1) ее нагрузки;
QЭ2 – величина реактивной мощности, которую энергосистема может дать предприятию в период минимума (tgφЭ2) ее нагрузки.
,
tgφЭ1,
tgφЭ2
– задаются в точках раздела сетей между
предприятием и энергосистемой. На ГПП
в точке 1, а если нет там трансформатора
тока, то в точке 2, где трансформатор
тока всегда есть.
Существуют четыре условия компенсации реактивной мощности:
На данном предприятии нет высоковольтной нагрузки, то компенсирующие устройства устанавливают в сетях 0,4 кВ.
На промышленном предприятии имеются синхронные двигатели на высокой стороне, но нет другой высоковольтной нагрузки, то рассматривается вариант передачи реактивной мощности от синхронного двигателя в сеть низкого напряжения.
На предприятии есть синхронные двигатели и другая высоковольтная нагрузка, тогда низковольтная нагрузка компенсируется за счёт конденсаторных батарей, а высоковольтная нагрузка за счёт синхронных двигателей. Если синхронных двигателей будет не хватать, то устанавливается конденсаторы высокого напряжения (QКВ).
Когда на промышленном предприятии есть высоковольтная нагрузка, но нет синхронных двигателей, тогда нагрузка на низком напряжении компенсируется за счет QКН, а на высоком напряжении применяются также конденсаторные батареи QКВ.
Для
определения мощности компенсирующих
устройств сначала определяется
максимальная реактивная мощность,
которую нужно скомпенсировать:
,
где
– расчетная реактивная нагрузка на
данном промышленном предприятии;
–
коэффициент несовпадения максимума
нагрузки энергосистемы и реактивной
расчётной нагрузки данного предприятия.
Этот коэффициент – справочная величина
и зависит от отрасли промышленности
.
Затем по известному QМ
можно определить величину реактивной
мощности, которую нужно скомпенсировать
на данном промышленном предприятии:
QКУ=QM-QЭ1,
QКУ – определяет мощность компенсирующих устройств в целом по предприятию, т.к. QЭ2 много меньше QЭ1, то компенсирующие устройства должны иметь возможность регулирования и QРЕГ=QКУ -QЭ2, где QРЕГ – величина на которую должно осуществляться регулирование, для удовлетворения требований энергосистемы в период минимума ее нагрузки.
Компенсация реактивной мощности в сетях до 1000 в.
Определив QКУ нужно определить какая её часть установлена в сети до 1000 В, а какая выше. С начала расчет ведут для сетей до 1000 В.
В сетях до 1000 В выбор компенсирующих устройств производится исходя из двух критериев.
QКН=QКН1+QКН2,
где QКН1 – критерий минимума суммарных затрат на компенсирующие установки и трансформаторные подстанции питающие данный участок, QКН2 – критерий по минимальным приведённым суммарным затратам на компенсирующие установки и потери электроэнергии в сети 6(10) кВ и трансформаторах (что выгоднее: большие потери и меньше компенсирующих устройств или меньше потери, но больше компенсирующих устройств).
Выбор по первому критерию производится в следующем порядке:
1) Определяется минимальное число трансформаторов (при cosφ=1):
где ΔN – величина добавки до кратного целого числа трансформаторов.
Принимаем
не NТ.MIN,
а экономически оптимальное число
трансформаторов,
т.к. при компенсации с cosφ>0,95
необходимо большое количество QКН.
2) Определение экономически выгодного числа трансформаторов.
,
m – дополнительное число трансформаторов, определяемое по кривым в функции удельных затрат на компенсирующие устройства и подстанции (рис. 1).
Этот расчёт производится для каждого цеха и в том случае, когда трансформаторов в цеху три и более. Если менее трех, то этот метод не применяется.
Чтобы применить этот метод, нужно все трансформаторы в цеху разбить на группы одинаковой мощности, т.е. все трансформаторы в группе должны быть одинаковой мощности.
3) По выбранному NT.Э. определяют наибольшую реактивную мощность QT, которую целесообразно передать в сеть 0,4кВ из сети 6(10)кВ через трансформаторы:
,
Затем определяют QКН1: QКН1=QР.Н.-QТ
При определении QКН1 может быть больше, меньше или равно нулю. Если QКН1≤0, то по первому критерию конденсаторов не нужно (QКН1=0).
Определим мощность компенсирующих устройств по второму критерию:
QКН2=QР.Н.- QКН1-γ∙NT.Э∙ST.HOM,
где γ – расчётный коэффициент, который определяется по кривым (рис. 2).
,
где ЗКН – удельные затраты на конденсаторы низкого напряжения,
ЗКВ – удельные затраты на конденсаторы высокого напряжения,
СЭ – стоимость электроэнергии.
,
где lП – длина кабельной линии 6, 10кВ до подстанции,
FКЛ – сечение кабельной линии.
Если QКН2 ≤ 0, то принимают QКН2=0.
Если число трансформаторов меньше трех, то QКН=PM∙(tgφР-tgφЭ1)