5.5. Баланс реактивных мощностей

В электрической системе суммарная генерируемая реактивная мощность ( РМ )должна быть равна потребляемой РМ. В отличие от активной мощности, источниками которой являются только генераторы электростанций, РМ генерируется как ими, так и другими источниками, к которым относятся воздушные и кабельные линии разных напряжений Q_л, а также установленные в сетях источники РМ мощностью Q_ку.

Поэтому баланс РМ в электрической системе представляется уравнением:

Q_г + Q_л + Q_ку = Q_потр + ∆Q_пер + Q_сн ( 5.7 )

где Q_потр – РМ потребителя; ∆Q_пер – потери РМ при передаче по трансформаторам и ЛЭП; Q_сн – потери РМ на собственные нужды на электростанциях.

Следует отметить, что уравнение баланса РМ связано с уравнением баланса активных мощностей, так как

Q_г = Р_гtgφ_г; Q_потр = Р_потрtgφ_потр, (5.8)

Если преобразовать формулу ( 5.7 ), то получается

Q_ку = Q_потр – Q_э1 , ( 5.9 )

где Q_э1 – РМ, передаваемая из сети энергосистемы в часы наибольшей активной нагрузки системы, указывается в договоре на отпуск электроэнергии.

В договоре на отпуск электроэнергии указывается также значение Q_э2 – входная реактивная мощность в период минимальных активных нагрузок энергосистемы, т.е. Q_ку=Q_э2= Q_пмин, для чего требуется отключение части установленной на предприятии мощности компенсирующих устройств.

Оптимальную мощность Q_бк конденсаторов, которые следует установить дополнительно, определяют из баланса РМ в узле нагрузки:

Q_бк = Q_потр- Q_э1- Q_сд- Q_тэц ( 5.10 )

где Q_сд – мощность СД в узле нагрузки ( если они имеются ); Q_тэц – РМ, вырабатываемая синхронными генераторами ТЭЦ ( если она установлена на предприятии ).

Если значение Q_бк получиться отрицательным, следует принять Q_бк равным нулю и уменьшить на полученное отрицательное значение мощность Q_э1.

Если значение Q_э1 не задано в договоре на пользование электроэнергией его можно определить

Q_э1 = Р_мзаяв*tgφ_э ( 5.11 )

где Р_мзаяв – заявленная предприятием активная мощность, участвующая в максимуме энергосистемы и зафиксированная в договоре на пользование электроэнергией, кВт;

tgφ_э – оптимальный коэффициент РМ, задаваемый энергоснабжающей организацией.

Фактический коэффициент РМ предприятия определяется:

tgφ_м = Q_мах/Р_мзаяв , ( 5.12 )

где Q_мах – фактическая РМ предприятия, участвующая в максимуме энергосистемы.

Электрическая сеть промышленного предприятия представляет собой единое целое, поэтому, правильный выбор средств компенсации возможен лишь при совместном решении задачи о размещении компенсирующих устройств в сетях напряжением до 1000В и 6-10 кВ с учетом возможностей получения РМ от местных ТЭЦ и энергосистемы.

Передача РМ в сеть до 1000 В может привести к увеличению числа трансформаторов и потерь электроэнергии в сети и трансформаторах. Для выбора мощности КУ в сетях до 1000 В необходимо определить максимальное число устанавливаемых цеховых трансформаторов:

N_о = Р_м/К_зтS_нт ( 5.13 )

где Р_м – суммарная расчетная мощность, МВт; К_зт – нормативный коэффициент загрузки трансформаторов ( 0,6 – 0,7 ); S_нт – номинальная мощность трансформатора, МВА.

Наибольшая РМ, которую можно передать из сети напряжением 6-10кВ в сеть напряжением до 1000В без превышения К_зт и увеличения заданного числа трансформаторов:

Q_вн = √ ( N_оК_зтS_нт )² – Р²_м , ( 5.14 )

Находим мощность ККУ напряжением до 1000В при передаче реактивной мощности Q_вн через трансформаторы без их перегрузки:

Q_бк = Q_нн – Q_вн , (5.15)

где Q_нн – реактивная нагрузка приемников электроэнергии напряжением до 1000В. По полученному значению Q_бк следует определить стандартное значение мощности ККУ.