4. Компенсация реактивной мощности

Компенсирующее устройство (статические конденсаторы или синхронные двигатели) выбирается на основании технико-эконо­мических расчетов; при этом учитываются наличие избыточной мощности в синхронных двигателях, установленных на механизмах, и возможность их работы как компенсаторов реактивной мощности. Экономическая целесообразность применения того или иного вида компенсирующего устройства определяется в соответ­ствии с указаниями по компенсации реактивной мощности. Выбор средств компенсации производится для режима наиболь­шего потребления реактивной мощности в сети проектируемой установки.

Энергосистема должна выдать организации, проектирующей присоединяемую к сети энергосистемы электроустановку, значе­ния величин реактивной мощности Q_c, передаваемых из сети систе­мы для режимов наибольшей и наименьшей активной нагрузки системы, а также для послеаварийных режимов. При выборе средств компенсации следует учитывать, что наибольший эконо­мический эффект достигается при их размещении в непосредствен­ной близости от потребляющих реактивную мощность электро­приемников.

Передача реактивной мощности из сети 6—35 кВ в сеть до1000 В может быть экономически невыгодной, если это приводит увеличению числа цеховых трансформаторов. Для электроуста­новок мощности, присоединяемых к действующим сетям 6—10 кВ, экономически оправданной оказывается полная компенсация реактивной мощности на стороне до 1000 В.

Нерегулируемые конденсаторы установки в сетях до 1000 В размещаются в цехах у групповых распределительных пунктов, если окружающая среда допускает такую установку. Место уста­новки регулируемых конденсаторных установок в сетях до 1000 В определяется с

учетом требований регулирования напряжения в сети или регулирования реактивной мощности. Установка кон­денсаторных батарей на стороне 6—10 кВ цеховых подстанций не рекомендуется. Индивидуальная компенсация целесообразна лишь у крупных электроприемников с низким коэффициентом мощности и большим числом включений в год.

Для контроля наибольшей реактивной мощности, передаваемой из сетей системы потребителю в режиме наибольшей актив­ной нагрузки системы, используются реактивные счетчики с указателями 30-минутного максимума и с реле времени. Для конт­роля «реактивной энергии», выдаваемой потребителем в сеть энергосистемы, в период ночного провала активных нагрузок си­стемы используются счетные механизмы реактивных счетчиков со стопором.

Наибольшее распространение на промышленных предприятиях имеют конденсаторы (КБ) – крупные специальные устройства, предназначенные для выработки реактивной ёмкостной мощности. Конденсаторы изготавливают на напряжение 0,22, 0,38, 0,66, 6,3 и 10,5 кВ в однофазном и трёхфазном исполнениях для внутренней и наружной установки. Они бывают масляные (КМ) и соволовые (КС). Диэлектрическая проницаемость совола примерно вдвое больше, чем масла. Широкое применение конденсаторов для компенсации реактивной мощности объясняется их значительными преимуществами по сравнению с другими видами КУ: незначительные удельные потери активной мощности до 0,005 кВт/кВАр, отсутствие вращающихся частей, простота монтажа и эксплуатации, относительно невысокая стоимость, малая масса, отсутствие шума во время работы.

Недостатки КБ: пожароопасность, наличие остаточного заряда, повышающего опасность при обслуживании; чувствительность к перенапряжениям и толчкам тока; возможность только ступенчатого, а не плавного регулирования мощности.

Синхронные двигатели, применяемые для электропривода, обычно

изготовляются с номинальным коэффициентом мощности 0,9 при опережающем токе. Они являются эффективным средством компенсации реактивной мощности нагрузки. Развиваемая ими реактивная мощность определяется параметрами и режимом работы двигателей и сети. За расчетную следует принимать номинальную реактивную мощность двигателя при опережающем токе.

Наиболее целесообразно использовать синхронные двигатели для компенсации переменной части реактивной нагрузки, с которой они должны быть связаны по возможности короткой сетью

Методика расчета аналогична практической работе № 3

Расчет:

1. Определяем реактивную мощность, которую необходимо скомпенсировать на НН:

(4.1)

где a= a=0,75¸0,95– коэффициент сменности предприятия;

tgj₁ – соответствующий коэффициенту мощности без компенсации;

tgj₂ – соответствующий коэффициенту мощности, который должен быть получен после компенсации, tgj₂ = 0,329 ¸ 0,395.

2. Так как распределительное устройство будет иметь 2 секции, находим реактивную мощность на одной из секции НН:

(4.2)

3. Выбираем по справочнику [7] стр.399-400 тип конденсаторной батареи :

Для комплектной: Q_кку≥Q_кНН’

Для отдельных конденсаторов: Q_ку≥ ;

Выбираем 2 конденсаторные установки УК1–0,415–60 Т3 Qк.н=40кВАр, масса 70 кг, габариты 375 430 650.

4. Определяем сменную реактивную мощность с учётом компенсации. Q´cм=Qсм-Qкн,

Q´мах= Q´cм

5. Определяем tgφ с учетом компенсации для группы по строке ИТОГО:

6. Определяем полную максимальную мощность с учётом компенсации:

(4.3)

7. Определяем расчётный max ток с учётом компенсации

_(4.4)

8. Определяем мощность, компенсируемую синхронными двигателями на ВН:

_(4.5)

где βсд– коэффициент загрузки СД

Pсд – номинальная активная мощность СД;

tgφ_ном – коэффициент соответствующий мощности СД; η – коэффициент полезного действия СД.

Для компенсации реактивной мощности по ВН достаточно одного СД работающего в режиме генератора.

9. Определяем сменную реактивную мощность с учётом компенсации

,кВАр (4.6) где Qсм до к- сменная реактивная мощность до компенсации,

nк- количество компрессоров,

nд- количество СД, работающие в режиме компенсации

9. Определяем tgφ после компенсации по ВН:

(4.7)

10. Определяем максимальную реактивную мощность с учётом компенсации:

если nэ≥ 10

кВАр

10. Определяем полную максимальную мощность с учётом компенсации:

(4.8)

10. Определяем расчётный max ток с учётом компенсации:

(4.9)

13. Определяем суммарные значения n, Рном, ∑Рном ИТОГО НН и ВН с учётом компенсации по строке ВСЕГО.

14. Определяем m по формуле (2.2):

15. Определяем суммарные значения Рсм и Qсм ИТОГО с учётом компенсации по строке ВСЕГО:

16. Определяем Ки по строке ВСЕГО:

(4.10)

17. Определяем nэ по строке ВСЕГО по формуле (2.10):

18. .Определяем Кmax для групп эл/приёмников по учебнику [1] табл.2.13 стр. 54;[2] стр. 90 или см. приложение таблица30:

19. Определяем Рmax по формуле (2.14):

20. Определяем суммарные значения ИТОГО с учётом компенсации по строке ВСЕГО.

21. Определяем полную максимальную мощность по строке ИТОГО по формуле (2.17)

22. Определяем расчётный максимальный ток по стоке ИТОГО по формуле (2.18):