38. Последовательность расчетов при проектировании крм

Основными исходными данными при проектировании КРМ являются:

- технические условия энергосистемы с указанием экономического значения Q_Э входной реактивной мощности Q_ВХ, передаваемой из сети энергосистемы в сеть предприятия в режиме наибольших активных нагрузок энергосистемы;

- расчетные нагрузки предприятия Р_Р и Q_Р на границе балансового разграничения;

- низковольтные Р_Р.Н и Q_Р.Н и высоковольтные Р_Р.В и Q_Р.В расчетные нагрузки предприятия;

- максимальные и минимальные значения реактивных мощностей, потребляемых в сети предприятия в нормальном и послеаварийном режимах;

- схема электроснабжения с параметрами ее элементов (линий и трансформаторов), соответствующих расчетным нагрузкам для случая отсутствия КРМ;

- паспортные и нагрузочные данные синхронных электродвигателей;

- единичные номинальные мощности S_Т и установленные коэффициенты загрузки цеховых трансформаторных подстанций 6(10)/0,4 кВ;

- параметры установленных (принятых к установке) СД: Р_Н, _Н, tg_Н и коэффициент загрузки К_З;

- кратность повышения тарифа на электроэнергию К_W, и коэффициент К₁ , отражающий изменение цен на конденсаторы (при отсутствии значений К_W и К₁ они принимаются равными).

Проектирование КРМ, как уже отмечалось в п.6.2, целесообразно начинать с составления баланса реактивных мощностей для точки разграничения по балансовой принадлежности. Затем определяют экономическое значение РМ (если оно не задано в исходных данных) и по (6.2) определяют балансовую реактивную мощность. После определения балансовой мощности переходят к решению основной задачи КРМ: определению оптимального долевого участия НБК, ВБК, СД и потребления реактивной мощности из сети энергосистемы путем по парного сравнения различных источников реактивной мощности и последовательной оптимизации отдельных составляющих балансовой мощности в балансовом уравнении (6.3).

В руководящих технических материалах [7] рекомендуется следующая последовательность решения основной задачи КРМ.

Выбор средств КРМ и мощности компенсирующих устройств производится в два этапа.

На первом этапе при условии потребления РМ из энергосистемы в пределах экономического значения определяется:

1) мощность НБК Q_НБК, устанавливаемых в сети до 1 кВ, по критерию выбора минимального числа (или мощности) трансформаторов цеховых трансформаторных подстанций 6(10)/0,4 кВ;

2) РМ СД Q^/_СД, которую экономически целесообразно использовать для целей КРМ по сравнению с потреблением РМ из энергосистемы в пределах экономического значения (Q^/_СД=1.2 Q_НОМ для СД мощностью 2.5 МВт и более и скоростью вращения 1000 об/мин и более. Для остальных СД Q^/_СД=0).

В заключение первого этапа расчетов по КРМ составляется баланс РМ, т.е. проверяется соотношение генерируемых Q_Г = Q_Э + Q_НБК + Q^/_СД и потребляемых Q_П мощностей.

Если Q_П<Q_Г, то рекомендуется уменьшить экономическое значение Q_Э РМ до балансовой РМ.

Если значение Q_Э получается отрицательным, то рассматривается возможность работы СД со значениями коэффициента мощности, близкими к единице.

Рис. 6.1.

При Q_П>Q_Г выполняется второй этап расчетов по КРМ.

На втором этапе рассматриваются:

1) более полное использование РМ, генерируемой СД;

2) целесообразность получения дополнительной мощности НБК;

3) целесообразность установки ВБК в сети 6-10 кВ;

4) потребление РМ из энергосистемы, превышающее экономическое значение.

Более полное использование РМ СД

Целесообразность увеличения генерируемой РМ (по сравнению с первым этапом) рассматривается для СД мощностью до 2500 кВт и частотой вращения до 1000 об/мин и производится в следующей последовательности.

Для предприятий с 1-, 2- и 3-сменным режимом работы затраты на генерирование РМ СД сравниваются с затратами при потреблении РМ из энергосистемы сверх экономического значения и с затратами на генерирование РМ установками НБК.

Для предприятий с непрерывным производством затраты на генерирование РМ СД сравниваются с затратами при потреблении РМ из энергосистемы сверх экономического значения и с затратами на генерирование РМ установками ВБК.

Определение дополнительной мощности НБК на втором этапе КРМ

Для этого определяется значение экономически оптимальной РМ Q_ТЭ, которая может быть передана через цеховые трансформаторы в сеть до 1 кВ по критерию минимума суммы затрат на потери мощности в сети 6-10 кВ, затрат на установку НБК и стоимости потребляемой РМ из энергосистемы.

Для сравнения НБК с потреблением РМ из сети применим методику, изложенную при сравнении НБК и ВБК

Нарисовать графики и отметить точку А.

При потреблении РМ Q только из энергосистемы затраты будут

З_Q = С_QПQ + С_Р.П R_Э, (6.42)

где С_QП - стоимость потребления РМ по (6.36);

С_Р.П - стоимость потерь активной мощности по (6.16);

R_Э - эквивалентное сопротивление сети от шин 6-10 кВ РП или ГПП до шин 0,4 кВ цеховых ТП.

При одной ТП эквивалентное сопротивление

R_Э = R_Л + R_Т, (6.43)

где R_Л и R_Т - активные сопротивления линии и трансформатора на рис. 6.1.

При нескольких ТП эквивалентное сопротивление определяется путем соединения в параллель ветвей с сопротивлениями по (6.43).

При генерации РМ с помощью только НБК затраты в соответствии с (6.5) при З₀ = 0 будут

З_НБК = З _1НБКQ. (6.43)

Оптимальное значение мощности НБК соответствует точке А. Дифференцируя (6.42) и (6.43) по Q, приравнивая правые части полученных уравнений и решая полученное равенство относительно Q, получаем экономически оптимальное значение РМ Q_Т.Э, которое целесообразно потреблять из питающей сети и передавать через трансформатор в сеть до 1 кВ

Q_Т.Э = . (6.44)

Полученное экономически оптимальное значение Q_Т.Э сравнивается с значением Q_Т, принятом на первом этапе и подсчитанном по (6.43). При этом возможны следующие варианты.

1) Q_Т.Э<Q_Т, т.е. значение РМ, которое экономически выгодно потреблять из энергосистемы, меньше того значения РМ, которое можно передать через трансформатор в сеть 0,4 кВ. При этом РМ, передаваемую через трансформатор, необходимо уменьшить до значения Q_Т.Э. Для этого следует установить дополнительную НБК мощностью

Q_НБК2 = Q_Т -Q_Т.Э. (6.45)

Общая мощность НБК будет

Q_НБК = Q_НБК1 + Q_НБК2, (6.46)

где Q_НБК1 – мощность НБК, определенная на первом этапе.

2) Q_Т.Э>Q_Т, т.е. значение РМ, которое экономически выгодно потреблять из энергосистемы, больше того значения РМ, которое можно передать через трансформатор в сеть 0,4 кВ. В этом случае принимается Q_НБК2 = 0 и общая мощность НБК не изменяется Q_НБК = Q_НБК1.

3) Q_Т.Э< 0. Это означает, что через трансформаторы в сеть 0,4 кВ передавать РМ не выгодно и требуется ее 100%-я компенсация на стороне 0,4 кВ. Для этого потребуется дополнительная мощность НБК Q_НБК2 = Q_Т.

Общая мощность НБК при этом

Q_НБК = Q_НБК1 + Q_НБК2= Q_РН (6.47)

будет равна реактивной нагрузке на стороне 0,4 кВ.

Затем проверяется баланс реактивных мощностей. Для этого определяется общая сумма генерируемых мощностей

Q_Г = Q_НБК + Q^//_СД + Q_Э

и сравнивается с расчетной Q_Р.

Если Q_Р<Q_Г, то рекомендуется уменьшить мощность Q_НБК2 до выполнения баланса РМ.

Если Q_Р>Q_Г, то недостающую РМ рекомендуется получить из энергосистемы или сравнить потребление из энергосистемы с установкой ВБК и определить дополнительную мощность ВБК.

Определение дополнительной мощности ВБК на втором этапе КРМ

Затраты на установку ВБК сравниваются с затратами на передачу из энергосистемы РМ, превышающей экономическое значение и равной Q_П.Э = Q_ВБК.

Запишем затраты на ВБК в виде

З_ВБК = З_.ВК Q, (6.49)

где З_.ВК - удельные затраты по (6.41).

Затраты на потребление РМ, превышающей экономическое значение, из энергосистемы определяются по выражению

З_С = С_QП Q_ПЭ, (6.50)

где С_QП - удельная стоимость потребления РМ, превышающей экономическое значение, по (6.36). Из (6.49) и (6.50) следует, что критерием установки ВБК мощностью Q_ВБК по (6.49) будет условие

З_.ВК < С_QП.

В случае, если З_.ВК>С_QП установка ВБК нецелесообразна и экономически выгоднее потреблять мощность Q_ПЭ = Q_ВБК из сети сверх экономического значения.

25