5.2 Расчет экономического значения реактивной мощности, потребляемой из сети энергосистемы

Экономически целесообразное значение реактивной мощности, потребляемой предприятием в часы больших нагрузок из сети энерго­системы, определяется по выражению

,

где – математическое ожидание расчетной активной нагрузки потребителя на границе балансового разграничения с энергосистемой;

tgφ_э – максимальное значение экономического коэффициента реактивной мощности, определяемого оптимизационным (tgφ_э.о) или нормативным (tgφ_э.н) методами.

Математическое ожидание расчетной активной и реактивной нагрузок потребителя

где Р_р и Q_р – расчетная активная и реактивная мощности предприятия (с учетом потерь в трансформаторах);

К_о – коэффициент приведения расчетной нагрузки к математическому ожиданию, K_о = 0,9.

В расчетах компенсации, как правило, определяется нормативное значение экономического коэффициента реактивной мощности по выражению

,

где tgφ_б – базовый коэффициент реактивной мощности (таблица 5.1);

а – основная ставка действующего тарифа на активную мощность, руб./(кВт·год);

d_max – отношение потребления энергии в квартале максимальной нагрузки энергосистемы к потреблению в квартале максимальной нагрузки предприятия (при отсутствии таких сведений принимают d_max = 1);

b – дополнительная ставка действу­ющего тарифа на активную электроэнергию, коп./кВт·ч.

Если в результате расчета по формуле окажется, что tgφ_э.н > 0,6, то его значение принимают равным 0,6.

Для потребителей, питающихся от сети до 1 кВ энергоснабжающей организации, принимается tgφ_э.н = 0,15.

Таблица 5.1 – Базовый коэффициент реактивной мощности tgφ_б для сетей 6-20 кВ, присоединенных к шинам подстанций с U_вн

Uвн, кВ	35	110	220-330
tgφб	0,25	0,3	0,4

5.3 Определение реактивной мощности, генерируемой синхронными двигателями

Каждая группа высоковольтных синхронных двигателей в зави­симости от номинальной мощности и частоты вращения ротора рассматривается индивидуально в целях использования их для компенсации реактивной мощности.

1. Располагаемая реактивная мощность синхронных двигателей, имеющих Р_д.н > 2500 кВт или п > 1000 мин^-1 (независимо от величины Р_д.н), используется для компенсации реактивной мощности во всех случаях без обосновывающих расчетов.

Величина реактивной мощности, генерируемой этими группами синхронных двигателей,

.

2. Использование для компенсации реактивной мощности синхронных двигателей, имеющих Р_д.н ≤ 2500 кВт и п ≤ 1000 мин^-1, должно быть технически и экономически обосновано. Для этого необходимо найти соот­ношение удельной стоимости потребления реактивной мощности и энергии из энергосистемы, не превышающего экономического значе­ния, и удельной стоимости потерь активной мощности при генериро­вании реактивной мощности в синхронных двигателях и конденсатор­ных установках.

Целесообразность использования СД для компенсации при одновременном потреблении реактивной мощности из энергосистемы, не превышающем экономическое значение, определяется соотношением

,

где C_Qэ – удельная стоимость потребления реактивной мощности и энергии, не превышающего экономическое значение, руб./кваргод;

С_р.г – удельная стоимость потерь активной мощности при генерации РМ в СД и конденсаторных установках, руб./кваргод.

Величина C_Qэ вычисляется по выражению:

при наличии на предприятии приборов учета максимальной реактивной мощности

, (1)

а при отсутствии таких приборов по выражению

, (2)

где с₁ – плата за 1 квар потребляемой РМ, с₁ = l,2 руб./квар·год;

d₁ – плата за 1 квар·ч потребляемой реактивной энергии,

d₁ = 0,03 коп/квар·ч при расчетах по выражению (1);

d₁ = 0,08 коп/квар·ч – по выражению (2);

Т_мQ – годовое число часов использования максимальной реактивной мощности при потреблении, не превышающем экономическое значение;

k₁ – коэффициент, отражающий изменение цен на конденсаторные установки.

Величина k₁ может быть принята равной коэффициенту увеличения ставки двухставочного тарифа на электроэнергию k_w (по сравнению со значениями а = 60 руб./кВт·год и b = 1,8 коп/кВт·ч), который определяется по формуле

,

где k_w1 и k_w2 – коэффициенты увеличения основной и дополнительной ставок тарифа на электроэнергию (определяются делением действующих ставок тарифа на 60 и 1,8∙10^-2 соответственно);

Т_max – число часов использования максимальной нагрузки предприятия, ч.

Величина Т_мQ определяется в зависимости от соотношения степе­ни компенсации ψ и отношения натуральной минимальной нагрузки к максимальной натуральной нагрузке К_М по следующим выражениям:

, при  ≤ К_М ;

, при  > К_М,

где Т_г – годовой фонд рабочего времени.

Величина ψ может быть принята для подстанций с первичным напряжением по таблице 5.2.

Таблица 5.2 – Зависимость ψ от первичного напряжения

Uвн, кВ	35	110	220
ψ	0,7	0,6	0,5

Значения К_М и времени включения Т_г определяются режимом работы предприятия по таблице 5.3.

Таблица 5.3 – Зависимость К_М и времени Т_г от режима работы

Параметр	Режим работы
	1-сменный	2-сменный	3-сменный	непрерывный
КМ	0,9	0,8	0,7	0,6
Тг	2000	4000	6000	8500

Удельная стоимость потерь активной мощности в СД и компенси­рующих устройствах

.

Используя R, по специальным таблицам находят оптимальные коэффициенты загрузки синхронных двигателей по реактивной мощности α. Например, в таблице 5.4 для α = 0,2; 0,6; 1; 1,2 приведены минимальные значения R, при которых применение реактивной мощности синхронных двигателей 10 кВ экономически целесообразно по сравне­нию с потреблением из энергосистемы. При значении R, находящемся в интервале между приведенными в таблице 5.4 значениями, величина α определяется линейной интерполяцией. При значении R, менее указанного в таблице 5.4 для α = 0,2, использование генерируемой двигателями реактивной мощности экономически не целесообразно. Как видно из таблицы 5.4, синхронные двигатели 10 кВ с Р_д.н < 1250 кВт для компенсации реактивной мощности не применяются.

Суммарная величина реактивной мощности, генерируемая синхронными двигателями, имеющими Р_д.н ≤ 2500 кВт и п ≤ 1000 мин^-1, определяется как

.

Реактивная мощность синхронных двигателей, которую экономи­чески целесообразно использовать для компенсации при одновремен­ном оптимальном потреблении реактивной мощности из энергосистемы, вычисляется по выражению

.

Отметим, что синхронные двигатели, которые не целесообразно применять для компенсации реактивной мощности, должны работать с cosφ = 1.

Таблица 5.4 – Синхронные электродвигатели 10 кВ

Частота n, мин-1		Минимальное значение R при Рд.н , кВт
		1250	1500	2000	2500
250	0,2	0,016	-	-	-
	0,6	0,025	-	-	-
	1,0	0,03	0,02	-	-
	1,2	0,035	0,025	0,02	-
300	0,2	0,015	0,015	-	-
	0,6	0,025	0,025	0,02	-
	1,0	0,03	0,03	0,025	0,02
	1,2	0,035	0,035	0,03	0,023
375	0,2	0,015	-	-	-
	0,6	0,025	0,02	0,02	0,02
	1,0	0,03	0,027	0,025	0,022
	1,2	0,035	0,03	0,028	0,025
500	0,2	0,015	-	-	-
	0,6	0,025	0,02	-	-
	1,0	0,03	0,027	0,02	-
	1,2	0,035	0,03	0,022	0,02
600	0,2	-	-	-	-
	0,6	-	-	-	-
	1,0	0,02	0,02	0,02	-
	1,2	0,025	0,025	0,022	0,02
750	0,2	-	-	-	-
	0,6	-	-	-	-
	1,0	0,02	0,02	0,02	-
	1,2	0,025	0,025	0,022	0,02
1000	0,2	-	-	-	-
	0,6	0,017	-	-	-
	1,0	0,022	0,02	-	-
	1,2	0,025	0,022	0,018	-