2.4. Эффективность компенсации реактивной мощности

2.4.1Снижение активных потерь электроэнергии в сети:

При передачи РМ активные потери в сети, без КУ

Р₁ = I²R = S²R/U² = (P² + Q²)* R/ U²;

при наличии КУ

Р₂ = [ P² + (Q - Qку) ² ] * R / U²;

Уменьшение потери мощности при наличии КУ

Р₂ = Р₁ - Р₂ =[(2Q - Qкб)*Qкб] * R / U².

Пример: КУ снизила реактивную нагрузку на 50% при  = 36,87⁰ эл;

cos = 0,8; tg =0,75 Р₂ = [P² +(0,5Q)² ]* R/ U²;

Относительное снижение потерь мощности при этом

Р =[ Р₁ - Р₂ ] / Р₁ = 1 - [ Р₂/Р₁ ] = 1 - [ P² + 0,25Q² ] / [P² + Q² ] =

= 1- [ 1 + 0,25 tg² ] / [1 + tg²] = 1 - [ 1,14 / 1, 56 ] = 0,27,

то есть на 27% снизилась генераторная мощность для покрытия потерь энергии, а также уменьшение расхода топлива для покрытия этих потерь.

Вывод: при КРМ электрооборудование разгружается от реактивных токов и работает в более экономичном режиме, появляется возможность дополнительной загрузки активной мощности. Эффект в первом случае - снижение активных потерь, во втором случае - отказ от установки дополнительного оборудования.

Пример: Трансформатор , S = 1600 кВА,  = 1 (нагрузка 100%), P₁ = 1000 кВт, Q₁ = 1250 кВАр, tg = Q₁ /P₁ = 1250/1000 = 1,25,  = 51,34, cos = 0,625.

В ыполнены мероприятия по КРМ: Q₂ = 500 кВАр, S₂ = 1000² + 500² = 1118 кВА, то есть ₂ = 1118 / 1600 = 0,7 (70%). При такой же реактивной нагрузке трансформатор может дополнительно нагружен на Рд = 1600² - 500² - 1000 = 1676 - 1000 = 676 кВт.

Вывод:

• если бы не было мероприятий по КРМ, то понадобился бы дополнительный трансформатор S = 630 кВА.

• Трансформатор при включению КУ мощностью 500 кВАр работает в более экономичном режиме (активные и реактивные потери меньше).

2.4.2. Уменьшение потери напряжения

Потери напряжения в тяговой сети без КУ

U₁ =Iн (Rс cos  + Xс sin) = I^Iн Rс + I^IIн Хс = (РRс + QХс) / U.

где I^Iн = Iн cos  , I^IIн = Iн Xsin - активная и реактивная составляющие тока; Rс, Хс – активное и реактивное сопротивление внешней сети, тягового транс форматора, контактной сети.

Потери напряжения в тяговой сети при наличии КУ

U₂ = I^Iн Rс + I^IIн Хс – Iку Хс = [РRс + (Q – Qку) Хс] / U.

Уменьшение потери напряжения до места включения КУ (увеличение напряжения)

U = U₁ - U₂ = Iк Хс = (Qку / U) Xc.

Вывод: Эффект от КРМ состоит в снижении потери напряжения в сети и повышения напряжения у ЭПС. При регулируемых КУ возможна не только КРМ, но и регулирование напряжения.

2.4.3. Уменьшение величины полного тока и полной мощности.

 P² + (Q – Qку)²

I = = (P/U) *  1 + tg²

U

При компенсации реактивной мощности уменьшается полная мощность протекания по электрической сети. Без КУ S1 = P / cos  1, при наличии КУ S2 = P / cos2, так как cos  1 < cos 2, то S2 < S1. КРМ обеспечивает значительный экономической эффект. Мощность КУ должна определяться из условий соблюдения баланса РМ в узлах сети;

Вывод: Компенсация реактивной мощности обеспечивает значительную эффективность электрифицированной железной дороги переменного тока:

• Уменьшаются потери активной мощности;

• Уменьшаются потери напряжения до точки её присоединения на и увеличивается уровень напряжения на токоприёмнике ЭПС.

• Увеличивается пропускная способность электрифицированной железной дороги по устройствам электроснабжения;

• Уменьшается величина потребления реактивной мощности в СТЭ;