Глава 8.Выбор средств компенсации реактивной мощности и мест их размещения

Средства компенсации реактивной мощности включают в себя синхронные двигатели (СД) и батареи конденсаторов до и выше 1000 В (НКБ и ВКБ). Их выбор и размещение производится с учетом технико-экономических показателей в зависимости от потребления активной мощности и располагаемой реактивной мощности, передаваемой предприятию от энергосистемы в режиме максимальных нагрузок.

8.1.Расчет суммарной мощности компенсирующих устройств в максимум нагрузки энергосистемы

Требуемая мощность компенсирующих устройств, квар:

,                                    (48)

где ∑Q_СД – суммарная реактивная мощность, генерируемая СД предприятия;

    Q_ЭС – располагаемая реактивная мощность, по пункту 2: Q_ЭС = 2815,44 квар;

    Q_р.ПП – наибольшая суммарная реактивная мощность в максимум энергосистемы, квар:

.

Генерируемая реактивная мощность СД (10 кВ), квар, определяется по формуле:

                                   (49)

где  - количество двигателей;

Р_ном.СД. – номинальная мощность СД, кВт;

К_З – коэффициент загрузки двигателя;

tgφ_ном.СД. – номинальный коэффициент реактивной мощности двигателя, о.е.;

Принимаются следующие двигатели:

-компрессорная СДН-14-59-6 Р_ном=1250 кВт, соsφ=0,9.

Коэффициент загрузки 0,8.

.

.

     8.2.Выбор мощности КУ напряжением до 1000 В

Для каждой трансформаторной подстанции необходимо рассчитать наибольшую реактивную мощность, которую можно передавать в сеть 0,4 кВ, квар:

,                                 (50)

где К_з – рекомендуемый коэффициент загрузки для каждой ТП;

    N – количество трансформаторов на данной ТП;

    S_ном.тi – номинальная мощность трансформатора, кВА;

    Р_р.i –активная расчетная нагрузка данной КТП, кВт.

Мощность компенсирующих устройств подстанции, квар:

.                                           (51)

Пример расчета для КТП1:

.

.

Для остальных ТП расчет аналогичен и представлен в таблице 5.

Таблица 5- Выбор КУ до 1000 В.

   8.3. Выбор мощности КУ напряжением выше 1000 В

Требуемая мощность КУ напряжением выше 1000 В определяется из балансового уравнения с учетом уже выбранных батарей напряжением ниже 1000 В, то есть нужно заново определить расчетную нагрузку предприятия в точке раздела балансовой принадлежности с учетом установленных в сети 0,4 кВ батарей.

Требуемая мощность КУ напряжением выше 1000 В:

,                                            (52)

Потери реактивной мощности приближенно определятся :

Расчет для остальных КТП представлен в таблице 6

Таблица 6 - Расчет нагрузки подстанции после установки батарей напряжением ниже 1 кВ

№КТП	Sном.тр кВА	Рр кВт	Qр--Qк.ст квар	Sр кВА	квар
1	630	745,08	350,68	823,48	82,35
2	630	745,08	350,68	823,48	82,35
3	630	380,61	312,63	492,55	49,25
4	1000	932,31	985,83	1356,86	135,69
5	1000	932,31	985,83	1356,86	135,69
6	1000	1110,35	742,62	1335,80	133,58
7	630	770,87	708,30	1046,86	104,69
8	630	770,87	708,30	1046,86	104,69
9	1600	1436,72	673,33	1586,67	158,67
10	630	596,04	541,35	805,18	80,52
11	630	654,99	501,60	824,99	82,50
12	1600	1509,19	616,87	1630,39	163,04
13	1000	937,79	860,04	1272,44	127,24
Итого:		11522,20	8338,07		1440,24

Требуемая мощность КУ напряжением выше 1000В:

                                       (53)

               (54)

Максимальное значение мощности ВКБ для предприятия:

(55)

Так как предприятие работает по двухсменному графику, то ночью предполагается, что вся нагрузка цеховой двухтрансформаторной подстанции переводится на один трансформатор. Активные нагрузки принимаются 20% от расчетной, а реактивные 30% от расчетной, насосная и компрессорная станции потребляют 50% расчетной мощности, в ночное время конденсаторные установку напряжением 0,4 кВ могут быть отключены.Все потребители напряжением выше 1000В кроме компрессорных и насосных в ночное время отключаются.

При регулировании конденсаторных установок напряжением 0,4 кВ в ручном режиме, т.е. при отключении их в ночное время, суммарная ночная неотключаемая нагрузка предприятия определится:

Расчет нагрузок КТП в минимальном режиме и потерь мощности в трансформаторах представлен в таблице 7.

Таблица 7 - Расчет нагрузок КТП в минимальном режиме и потерь мощности в трансформаторах

№КТП	Sном.тр, кВА	Рр.min, кВт	Qр.min, квар	Sр.min кВА	квар
1	630	149,02	105,21	182,41	18,24
2	630	149,02	105,21	182,41	18,24
3	630	76,12	93,79	120,79	12,08
4	1000	186,46	295,75	349,62	34,96
5	1000	186,46	295,75	349,62	34,96
6	1000	222,07	222,79	314,56	31,46
7	630	154,17	212,49	262,53	26,25
8	630	154,17	212,49	262,53	26,25
9	1600	287,34	202,00	351,24	35,12
10	630	119,21	162,40	201,46	20,15
11	630	131,00	150,48	199,51	19,95
12	1600	301,84	185,06	354,05	35,41
13	1000	187,56	258,01	318,98	31,90
Итого:		2304,44	2501,42		344,97

Максимальное значение мощности ВКБ, квар:

                    (56)

                                       (57)

Так как , то в этом случае принимается . Принимаем к установке две батареи УК-10,5-1350 УЗ, общей мощностью 2700 квар. ВКБ устанавливаются на шинах низшего напряжения ГПП.

Поскольку мощность принятых к установке конденсаторных батарей меньше требуемого значения (т.е. баланс реактивной мощности не выполняется 2700<10272,46),то необходимо дополнительно установить компенсирующие устройства напряжением 0,4 кВ.

На шинах напряжением 0,4 кВ КТП пересчитывается распределение мощностей батарей. Выбор компенсирующих устройств на напряжении 0,4 кВ и потери в цеховых трансформаторах представлены в таблице 8

Таблица 8- Выбор КУ на напряжении 0,4 кВ и расчет потерь мощности в трансформаторах

№ КТП	Sном.тр, кВА	Рр, кВт	Qр, квар	Qк.ст квар	Тип установки	Qр--Qк.ст квар	Sр кВА	Квар	Кз
1	630	745,08	350,68	200	2хУКМ-0,4-100 У3	150,68	760,16	76,02	0,60
2	630	745,08	350,68	200	2хУКМ-0,4-100 У3	150,68	760,16	76,02	0,60
3	630	380,61	312,63	200	2хУКМ-0,4-100 У3	112,63	396,93	39,69	0,32
4	1000	932,31	985,83	500	2хУКМ-0,4-250 У3	485,83	1051,30	105,13	0,53
5	1000	932,31	985,83	500	2хУКМ-0,4-250 У3	485,83	1051,30	105,13	0,53
6	1000	1110,35	742,62	400	2хУКМ-0,4-200 У3	342,62	1162,01	116,20	0,58
7	630	770,87	708,30	400	2хУКМ-0,4-200 У3	308,30	830,23	83,02	0,66
8	630	770,87	708,30	400	2хУКМ-0,4-200 У3	308,30	830,23	83,02	0,66
9	1600	1436,72	673,33	400	2хУКМ-0,4-200 У3	273,33	1462,49	146,25	0,46
10	630	596,04	541,35	300	2хУКМ-0,4-150 У3	241,35	643,05	64,30	0,51
11	630	654,99	501,60	300	2хУКМ-0,4-150 У3	201,60	685,31	68,53	0,54
12	1600	1509,19	616,87	400	2хУКМ-0,4-200 У3	216,87	1524,69	152,47	0,48
13	1000	937,79	860,04	500	2хУКМ-0,4-250 У3	360,04	1004,53	100,45	0,50
Итого		11522,20	8338,07	3900,00		3638,07		1216,24

После выбора мощностей компенсирующих устройств необходимо проверить баланс реактивной мощности:

          (58)

Баланс выполняется.