Выбор компенсирующих устройств на основе нормативных документов

Вопросы компенсации реактивной мощности регламентируются, но на начальной стадии проектирования определяются лишь суммарные расчетные активная и реактивная мощности электрических нагрузок предприятия при естественном коэффициенте мощности с учетом ожи­даемых потерь мощности в элементах системы электроснабжения: р_åр и Q_åp. Наибольшая суммарная реактивная мощность предприя­тия в период максимума нагрузок в электрической системе определя­ется по формуле

где k_нс — коэффициент, учитывающий несовпадение по времени наибольшей активной нагрузки в электрической системе и реактивной мощности предприятия и принимаемый по отраслям промышленности.

Значения реактивной Q_max и активной Р_åр нагрузок сообщаются в энергосистему для определения экономически обоснованной реактив­ной мощности, которую можно передать предприятию в режимах наи­большей и наименьшей активных нагрузок энергосистемы (соответ­ственно Q_э1 и Q_{э 2}). По реактивной мощности Q _э1 определяется сум­марная мощность компенсирующих устройств предприятия, а по мощ­ности Q_э2 - регулируемая часть компенсирующих устройств.

Суммарная мощность компенсирующих устройств Q_åK, определяе­мая из баланса реактивной мощности на 6УР в период наибольшей ак­тивной нагрузки электрической системы,

Для промышленного предприятия с присоединенной мощностью ме­нее 750 кВ • А значение мощности компенсирующих устройств Q_åk задается непосредственно электрической системой и является обяза­тельным при выполнении проекта системы электроснабжения мини-предприятия.

При выборе средств компенсации реактивной мощности в системах электроснабжения промышленных предприятий в зависимости

от состава их нагрузки различают две группы промышленных сетей:

1) общего назначения с синусоидальным и симметричным режимом;

2) со специфическими нелинейными, несимметричными и резкопеременными нагрузками.

В сетях общего назначения в качестве средств компенсации исполь­зуются батареи конденсаторов до 1 кВ и выше и синхронные электро­двигатели. В сетях со специфическими нагрузками кроме указанных применяются фильтрокомпенсирующие устройства, симметрирующие и фильтросимметрирующие устройства, устройства динамической компенсации с быстродействующими системами управления и специ­альные быстродействующие синхронные компенсаторы.

Распределение найденной суммарной мощности компенсирующих устройств (Q_åk по уровням системы энергоснабжения осуществляется по критерию минимума суммарных расчетных затрат на производство и передачу реактивной мощности. Теоретической базой такого распре­деления могут служить оптимизационная модель задачи и изложенные общие закономерности компенсации реактивной мощности.

Электрические сети 2УР наиболее удалены от источников электро­энергии, и к ним подключается большая часть приемников 1УР, потреб­ляющих реактивную мощность. Коэффициент мощности нагрузки до 1 кВ не превышает 0,7—0,8. Выбор мощности компенсирующих устройств для 2УР, ЗУР (в основном батарей конденсаторов) производится совместно с выбором числа и мощности трансформаторов це­ховых подстанций. Первоначальным ориентиром для выбора компен­сирующих устройств до 1 кВ может служить тангенс угла суммарной расчетной мощности предприятия после компенсации реактивной мощности.

При условии постоянства тангенса угла мощность компенсирующих устройств Q_{K. н} определяется отношением

где p_åh и Q_åн — суммарная расчетная активная и реактивная мощно­сти низковольтных потребителей электроэнергии.

Если за счет дополнительных компенсирующих устройств по срав­нению с определенными по формуле (11.26) удается уменьшить число трансформаторов цеховых ТП, то это всегда экономически оправдано. В других случаях мощность компенсирующих устройств определяется с учетом полного использования выбранных трансформаторов цеховых подстанций. Суммарная мощность батарей конденсаторов до 1 кВ, раз­деляемая между отдельными трансформаторами цеха, пропорциональ­на их реактивным нагрузкам.

После выбора компенсирующих устройств в электрических сетях до 1 кВ суммарная мощность компенсирующих устройств для 4УР

в сети 6—10 кВ Q_к.в определяется однозначно:

Мощность Q_к.в необходимо распределить по видам компенсирующих устройств (синхронные двигатели или батареи конденсаторов) и мес­там их присоединения. Основой для такого распределения являются оптимизационные технико-экономические расчеты по критерию мини­мума суммарных расчетных затрат.

Предлагаются следующие практические рекомендации: 1) син­хронные двигатели с частотой вращения ротора 1000 об/мин и более и мощностью Р_ном ³ 1000 кВт, как правило, экономически целесообразно полностью использовать в качестве источников реактивной мощности; 2) синхронные двигатели с частотой вращения ротора до 375 об/мин экономически нецелесообразно использовать в качестве источников реактивной мощности. Рекомендуется для таких двигателей режим при cos j = 1; 3) синхронные двигатели с частотой вращения ротора 750 и 500 об/мин экономически оправданно использовать в качестве источников реактивной мощности на 30 —70%, причем большая нагрузка по реактивной мощности соответствует двигателям большей номинальной мощности; 4) суммарная мощность высоковольтных батарей конденсаторов определяется разностью между мощностью компенсирующих устройств в сети 6—10 кВ и экономически оправдан­ной реактивной мощностью высоковольтных синхронных двигателей.

Вопросы для самопроверки

1. Каков физический смысл реактивной мощности и каковы ее источники в системах электроснабжения?

2. Выполните баланс реактивной мощности по уровням системы
электроснабжения промышленных предприятий.

3. Сравните технические характеристики синхронных машин и ба­тарей конденсаторов как источников реактивной мощности.

4. Обоснуйте экономическую необходимость компенсации реак­тивной мощности и энергии.

5. Назовите критерии оптимизации компенсации реактивной мощ­ности.

6. Опишите особенности выбора компенсирующих устройств на
основе нормативных документов.

ГЛАВА ДВЕНАДЦАТАЯ