Компенсация реактивной мощности
Рисунок 9 – Схема для расчета компенсации реактивной мощности
Оптимальный выбор средств компенсации реактивной мощности является составной частью построения рациональной системы электроснабжения промышленного предприятия. Расчет проводим для одной секции сборных шин 10 кВ ГПП.
Таблица 26 - Исходные данные для расчета компенсации реактивной мощности
| Трансформаторная подстанция | Sт.нi, кВА | Q1i кВар | ΔQTi кВар | Rтрi Ом | Rлi Ом |
| ТП-1 | 166.87 | 16.79 | 3.43 | 1.08 | |
| ТП-2 | 269.13 | 13.66 | 1,9 | 0,39 | |
| ТП-3 | 52.41 | 1,22 | 0,13 | ||
| ТП-4 | 51.03 | 6.71 | 10.7 | 0,46 | |
| ТП-5 | 113.65 | 16.79 | 3.43 | 0,17 | |
| ТП-6 | 203,6 | 52.41 | 0.91 | 0,13 | |
| ТП-7 | 203,6 | 52.41 | 0.91 | 0,11 | |
| ТП-8 | 203,6 | 52.41 | 0.91 | 0,28 | |
| ТП-9 | 203,6 | 52.41 | 0.91 | 0,21 | |
| ТП-10 | 203,6 | 52.41 | 0.91 | 0,22 | |
| итого: | 368,4 |
В таблице обозначено:
SНТi – номинальная мощность трансформатора i-й ТП;
Q1i и DQТi – реактивная нагрузка на трансформаторы i-й ТП и потери реактивной мощности в них;
RТРi – активное сопротивление трансформаторов i-й ТП;
RЛi – активное сопротивление i-й кабельной линии.
Активные сопротивления трансформаторов, приведенные к напряжению 10 кВ, определяются по формуле:
, (8.1)
Активные сопротивления кабельных линий найдем по формуле:
, (8.2)
где: r0Лi – удельное сопротивление i-й линии, Ом/км;
li – длина i-й линии, км.
Также в составе электроприемников имеется 4 синхронных двигателя мощностью 800 кВт:
Таблица 27 - Номинальные данные синхронных двигателей
| Обозначение в схеме | Тип двигателя | UНОМ, кВ | РСД.Нi, кВт | QСД.Нi, квар | Ni, шт | Д1i, | Д2i, |
| кВт | кВт | ||||||
| СД-1…СД-2 | СДН | 4,25 | 6,27 | ||||
| СД-3…СД-6 | СДН | 3.21 | 3.03 |
Синхронные двигатели имеют загрузку по активной мощности 
Располагаемая реактивная мощность синхронного двигателя:
, (8.3)
Удельная стоимость потерь активной мощности от протекания реактивной мощности:
(8.4)
Наметим все возможные места установки дополнительных компенсирующих устройств – батарей конденсаторов: низковольтные СШ цеховых ТП (QСi); СШ РУ напряжением 10 кВ ГПП (Q0). Кроме того, реактивная мощность может быть получена из энергосистемы (Qэс).
(8.5)
Затраты на генерацию реактивной мощности:
-для низковольтных БК (0,4 кВ)
где: Е – нормативные отчисления от стоимости;
КБКН – удельная стоимость батарей конденсаторов, руб/Мвар;
DрБКН – удельные потери в конденсаторах, кВт/Мвар,
-для высоковольтных БК (10 кВ)
-для синхронных двигателей:
руб/Мвар; 
руб/Мвар2 (8.6)
Если синхронный двигатель имеет загрузку по активной мощности, то он может дополнительно генерировать мощность в сеть сверх номинальной, такую мощность называют располагаемой 
. Пусть все СД имеют загрузку по активной мощности 1, тогда = 
.
Определение эквивалентных активных сопротивлений ответвлений с ТП. Для расчета оптимальной реактивной мощности, генерируемой низковольтными БК, необходимо знать эквивалентные сопротивления соответствующих ТП.
Для ТП, питающихся по радиальным линиям:
RЭi=ri= RТРi+RЛi. (8.7)
Рис. 10 - Схема замещения радиальной линии
ТП, питающиеся по магистральным линиям:
Введем обозначения:
Рис. 11 - Схема замещения магистральной линии
r01 = Rл21 r12 = Rл22
r1 = Rтр21 r2 = Rтр22
Эквивалентная проводимость точки 1 схемы
С учетом полученного эквивалентные сопротивления присоединений ТП2 и ТП1
Ом
Ом.
Результаты расчета представлены в таблице 28.
Определим реактивную мощность источников, подключенных к первой секции СШ 10 кВ ГПП.
Оптимальные реактивные мощности низковольтных БК, подключенных к ТП, определяем в предположении, что к шинам ГПП подключена высоковольтная БК (при этом коэффициент Лагранжа λ=З10):
, (8.8)
где:
; (8.9)
(8.10)
Результаты расчета мощностей QСi низковольтных БК сводим в таблицу 9.3.
Реактивную мощность, генерируемую синхронными двигателями определяем по формуле:
(8.11)
где:
Расчетные данные по СД сведены в таблицу 29.
Таблица 28 - Расчет мощности БК
| Трансформаторная подстанция | Rэi Ом | Qci расчетное, Мвар | Qci принятое, Мвар | Qкi , квар | Qкi +Qci, квар | Тип принятой стандартной БК | Qст , квар |
| ТП-1 | 3.51 | 0,062 | 0.062 | 53.3 | 115.3 | 2УКЛН-0,38-100-УЗ | 2х100 |
| ТП-2 | 2.29 | 0,098 | 0,098 | 179.6 | 277.6 | 2УКЛН-0,38-200-УЗ | 2х100 |
| ТП-3 | 1.35 | -0,224 | 682.5 | 682.5 | 2УКЛН-0,38-400-УЗ | 2х400 | |
| ТП-4 | 11.16 | 0,019 | 0,019 | 56.21 | 87.21 | 2УКЛН-0,38-50-УЗ | 2х50 |
| ТП-5 | 3.6 | 0,012 | 0,012 | 116.88 | 128.88 | 2УКЛН-0,38-100-УЗ | 2х100 |
| ТП-6 | 1.04 | -0,14 | 420.3 | 420,3 | 2УКЛН-0,38-300-УЗ | 2х300 | |
| ТП-7 | 1.02 | -0,16 | 420.3 | 420,3 | 2УКЛН-0,38-300-УЗ | 2х300 | |
| ТП-8 | 1.19 | -0,09 | 420.3 | 420.3 | 2УКЛН-0,38-300-УЗ | 2х400 | |
| ТП-9 | 1.12 | -0,11 | 420.3 | 420.3 | 2УКЛН-0,38-300-УЗ | 2х300 | |
| ТП-10 | 1.13 | -0,11 | 420.3 | 420.3 | 2УКЛН-0,38-300-УЗ | 2х300 | |
| ГПП | - | -0,643 | -0,643 | - | - | ||
| ИТОГО: | - | - | - | 3392,9 |
Таблица 29 - Расчет реактивной мощности синхронных двигателей
| Обозначение в схеме | Qсдм, Мвар | З1гсд, руб/Мвар | З2гсд, руб/Мвар2 | Rэсд, Ом | Qcд, Мвар |
| СД-1…СД-2 | 1,92 | 60,585 | 0,063 | 0.225 | -0,016 |
| СД-3…СД-6 | 2.46 | 63,882 | 0,029 | 0,41 | -0,001 |
Определение мощности высоковольтной батареи производим из условия баланса реактивных мощностей на СШ 10 кВ ГПП:
, (8.12)
где: DQТГПП – потери реактивной мощности в трансформаторе ГПП, квар;
QВ – реактивная мощность, потребляемая высоковольтной нагрузкой;
QЭС1 – экономически целесообразная реактивная мощность, передаваемая энергосистемой предприятию по одной линии, (QЭС1=QЭС/2; QЭС=5802 квар ).
После подстановки всех значений в выражение (9.12), получим:
(8.13)
Выбираем комплектные конденсаторные установки, результаты в табл.9.3.
Баланс реактивной мощностей на сборных шинах 10 кВ главной понизительной подстанции проверятся как равенство генерируемых Qг и потребленных Qр реактивных мощностей:
(8.14)
Расчетный коэффициент реактивной мощности на вводе ГПП (без учета мощности, поступающей от энергосистемы):
(8.15)
Резерв реактивной мощности:
(8.16)
