Компенсация реактивной мощности

По (19)

,

где и .

Полные затраты на установку КБ в сети 0,4 кВ определяются по (21):

.;

.,

где принято по (табл. 1) для УКБ-0,38-150У3 и ; .

Для варианта I при затраты складываются из стоимости потерь активной энергии в СД и стоимости установки КБ на стороне 0,4 кВ:

руб.

Для варианта II при

.

Следовательно, оптимальным вариантом компенсации реактивной мощности является вариант I установки семи трансформаторов.

5 Размещение компенсирующих устройств в электрических сетях.

После определения оптимального значения мощности КУ решается вопрос об их размещении в электрических сетях промышленного предприятия. Рациональное размещение КУ зависит от соотношения мощностей СД и АД, установленных в сетях 6-10 кВ. Наибольший эффект достигается при установке КУ вблизи ЭП с наибольшим потреблением реактивной мощности, так как это приводит к максимальному снижению потерь мощности и электроэнергии.

В электрических сетях напряжением до 1 кВ наибольшее распространение в качестве средств компенсации реактивной мощности имеют батареи статических конденсаторов (КБ). Нерегулируемые КБ мощностью не менее 30 квар устанавливаются, как правило, в цехах у силовых шкафов или присоединяются к магистральному шинопроводу (групповая компенсация). Индивидуальная компенсация с помощью КБ целесообразна лишь у крупных ЭП 0,4-0,69 кВ с относительно низким коэффициентом мощности и большим числом часов работы в году.

Установка КБ напряжением до 1 кВ в помещении ТП или на головном участке магистрального шинопровода ТП является централизованной компенсацией и допускается только в тех случаях, когда установка КБ в цехе невозможна по условиям пожаро - и взрывоопасности цеха.

Места установки регулируемых КБ в сетях напряжением до 1 кВ определяют с учётом требований энергосистемы, предъявляемых к регулированию напряжения в сетях. Число и мощность ступеней регулирования следует определять на основании существующего графика нагрузок промышленного предприятия.

При размещении цеховых групповых КУ напряжением до 1 кВ следует, стремится к тому, чтобы их мощность по возможности определялась реактивными нагрузками силовых РШ или шинопроводов, к которым эти КУ присоединяются.

Рассмотрим размещение КБ в сетях напряжением до 1 кВ при отсутствии в этих сетях СД. Распределение мощностей КБ в таких сетях зависит от структуры сети - радиальная (рис. 7, а) или магистральная (рис. 7, б). В радиальной сети от шин 0,4-0,69 кВ ТП отходят п радиальных линий, питающих п силовых шкафов с реактивными расчётными нагрузками . Распределение мощностей КБ, квар, в такой сети производится по формуле

(27)

где -искомая мощность КБ в данном узле подключения, квар; -суммарная распределяемая мощность КБ, полученная в результате технико-экономического расчёта, квар; -сопротивление радиальной линии длинной , сечением , питающей узел присоединения нагрузок, Ом; -эквивалентное сопротивление сети напряжением до 1 кВ, Ом, определяемое по формуле:

(28)

где -сопротивление участков радиальной сети, Ом.

Определение местоположения КБ для компенсации реактивной мощности рассмотрим в примерах 2, 3.

Пример 2 Схема питания нагрузок 0,4 кВ показана на (рис. 8). Реактивные мощности шкафов Суммарная мощность КБ на стороне 0,4 кВ .Из сети 10 кВ передаётся компенсирующая реактивная мощность . Требуется правильно разместить КУ между силовыми шкафами (на рис. 8 и 9 r-в Омах; Q-в киловольт-амперах).

Решение. Определяем эквивалентное сопротивление сети по (28):

,

тогда вся реактивная мощность , передаваемая из сети 10 кВ, распределяется между РШ1-РШ4 по (27):

Расчётная мощность КБ, устанавливаемых около шкафов РШ1-РШ4,

Номинальные мощности ККУ типа УКБН-0,38 принимаем по (табл. 1). Ближайшие к расчётным значениям мощности будут: 100, 150, 200 и 450 квар. С учётом этих значений применяем стандартные значения мощности: Шкафы ККУ устанавливаются рядом с распределительными шкафами РШ1-РШ4. Суммарная мощность КБ

,

т.е. несколько больше расчетного (заданного) значения 700 квар. Следовательно, мощность КУ между силовыми шкафами размещена правильно.

На (рис. 7,б) показана схема распределения КУ в магистральной сети с ответвлениями большой длинны. Нагрузки и КУ присоединяются к ответвлениям от магистрального шинопровода 0,4 кВ. В этом случае размещение КБ производится с учётом сопротивлений ответвлений. Эквивалентное сопротивление сети для каждой точки ответвления определяется с конца шинопровода, Ом,

. (29)

Пример 3 Схема питания нагрузок 0,4 кВ, значения расчётных реактивных мощностей, сопротивления ответвлений от шинопровода и сопротивления участков шинопровода показана на (рис. 9). Суммарная расчётная мощность КБ на стороне 0,4 кВ . Из сети 6 кВ передаётся реактивная мощность . Определить оптимальные значение мощности КБ, присоединяемых к силовым шкафам РШ1-РШ4.

Решение Определяем сначала эквивалентные сопротивления сети для всех четырёх ответвлений с конца магистрального шинопровода. Для ответвления от точки 3, для которой и , по (29) определяем:

Для ответвления от точки 2, для которой и :

Аналогично для ответвления от точки 1:

Определяем по (5.27) реактивную мощность, передаваемую со стороны 6 кВ по ответвлению 1 на шкаф РШ1:

тогда для полной компенсации на стороне 0,4 кВ мощность КБ в узле шкафа РШ1

По (табл. 1) выбираем ККУ типа УКБН-0,38 со стандартной мощностью . В этом случае в ответвление 1 будет передаваться мощность: а не 91 квар и на участке токопровода 1-2 мощность будет равна:

Реактивная мощность, передаваемая в ответвление 2,

Мощность КБ для шкафа РШ2

Примем . На участке 2-3 передаётся реактивная мощность:

и в ответвлении 3:

Реактивная мощность КБ в точке подключения шкафа РШ3

Принимаем по (табл. 1) ККУ типа УКБН-0,38 со стандартной мощностью

тогда в ответвление 3 будет передаваться мощность:

На участке токопровода 3-4, следовательно, Для её компенсации выбираем конденсаторную батарею

Таким образом, суммарная мощность всех КБ определяется:

т.е. примерно равна заданной мощности

Следовательно, к силовым шкафам РШ1-РШ4 присоединены оптимальные мощности КБ.

6 Управление компенсирующими установками.

Для более экономичного использования компенсирующих установок (СД и КБ) в условиях эксплуатации некоторые из низ должны быть оборудованы устройствами автоматического или ручного управления, позволяющими полностью или частично регулировать мощность КУ в периоды наименьших и наибольших нагрузок в энергосистеме. Таким способом улучшается общий режим работы СЭС, исключается перекомпенсация реактивной мощности, которая может вызвать повышение напряжения в сети и увеличить потери электроэнергии.

В первую очередь следует рассматривать возможности автоматического регулирования возбуждения имеющихся на предприятии СД. Устройство автоматического регулирования возбуждения входит в конструкцию СД и позволяет двигателю работать как с перевозбуждением, генерируя реактивную мощность в сеть в часы максимума нагрузок, так и с недовозбуждением, в период которого СД потребляет из сети реактивную мощность.

Конденсаторные батареи мощностью более 150 квар должны быть снабжены регуляторами реактивной мощности. Это достигается за счёт деления всей мощности КБ на отдельные (не более трёх-четырёх) секции, позволяющие осуществлять как одноступенчатое, так многоступенчатое регулирование.

Одноступенчатое регулирование мощности КБ, при котором вся мощность КБ включается и отключается в определённое время суток в соответствии с графиком нагрузок или при определённом уровне напряжения в сети, выполняется проще. Такой способ одноступенчатого регулирования целесообразен при равномерном графике потребления реактивной мощности и при применении КУ 6-10 кВ, имеющих масляные выключатели, у которых количество переключений должно быть ограничено.

На предприятиях, имеющих неравномерные графики потребления реактивной мощности, применяется многоступенчатое регулирование, при котором становится возможным включение и отключение различного числа секций КБ. Причём часть мощности КБ, равная наименьшей реактивной нагрузки предприятия, должна оставаться нерегулируемой, т.е. постоянно включенной.

Выбор того или иного способа автоматического регулирования реактивной мощности, параметра и схемы регулирования определяется характером технологического процесса и изменением реактивных нагрузок (медленные изменения или резкопеременные ударные нагрузки), исходным заданием энергосистемы и т.п. Параметрами регулирования могут быть время суток, уровень напряжения сети, реактивные токи в сети и др.

На промышленных предприятиях чаще всего применяется автоматическое регулирование по времени суток и по уровню напряжения.

При регулировании в функции времени суток используются сигнальные часы типа ЭВЧС-24, с помощью которых в определённое время суток можно переключать секции КБ. Такое регулирование по временам суток осуществляется на предприятиях ,у которых реактивная мощность нагрузок почти не меняется или меняется во времени. В зависимости от вида регулирования (одно- или многоступенчатое) используются один или несколько комплектов часов ЭВЧС-24.

Регулирование мощности КБ по напряжению применяется в тех случаях, когда потребители требуют одновременного регулирования реактивной мощности и напряжения, например при питании ЭП от нерегулируемого силового трансформатора. В этом случае с увеличением реактивной мощности снижается напряжение и наоборот.

Иногда применяется комбинированное регулирование - по времени суток с коррекцией по напряжению. Такие схемы регулирования могут быть применены для одно- и многоступенчатого регулирования. Особое внимание следует обращать на исключение возможности повторного включения КБ в заряженном состоянии. Для этой цели используется реле времени с выдержкой 2-3 мин после отключения и нового включения КБ. Это время необходимо для разрядки конденсаторов.

На (рис. 10) представлена комбинированная схема одноступенчатого автоматического регулирования мощности КБ по времени суток с коррекцией по напряжению. Особенностью этой схемы является то, что если после включения КБ действием часов ЭВЧС в заданное время суток напряжение в сети окажется повышенным, реле минимального напряжения КV своим замыкающим контактом вновь отключит КБ. И наоборот, если часы ЭВЧС в заданное время суток отключают КБ, а напряжение на данном участке сети будет пониженное, то реле КV своим размыкающим контактом включит КБ, не дожидаясь заданного времени по часам ЭВЧС. Таким образом, часы ЭВЧС включают и отключают КБ в соответствии с программой, заданной по времени суток, а реле КV вводит коррективы в работу ЭВЧС в зависимости от напряжения в сети в данное время суток. В результате такого регулирования напряжение в сети не выходит за нормированные пределы . В цепи реле KV включается добавочное сопротивление R, необходимое для более точной настройки схемы. Схема регулирования по напряжению должна быть отстроена от кратковременных колебаний напряжения, вызываемых толчковыми нагрузками. Для этой цели служит реле времени с выдержкой времени 2-3 мин.

В настоящее время применяются схемы автоматических конденсаторных установок с обслуживанием тиристорными выключателями.

Для многоступенчатого комбинированного автоматического регулирования мощности КБ (серий УК-0,38-220-УК-0,38-540) применяются регуляторы АРКОН, которые можно использовать и в сетях 6-10 кВ, например, для УК6(10)-660-УК6(10)-1800. В этом случае регулятор АРКОН получает питание через измерительный TV. С помощью регулятора АРКОН можно выполнить требования питающей энергосистемы относительно компенсацией реактивной мощности.

Таким образом, в данном курсовом проекте было рассмотрено все, что касается компенсации реактивной мощности. Полученные знания пригодятся для дальнейшей работы на предприятии.

Список используемой литературы.

1. «Основы электроснабжения промышленных предприятий». Фёдоров А.А., Каменева В.В.

2. «Электрическая часть станций и подстанций» Васильев А.А, Крючков И.П., Наяшкова Е.Ф.

3. «Указания по проектированию компенсации реактивной мощности в электрических сетях промышленных предприятий» Железко Ю.С.

4. «Автоматические устройства по компенсации реактивной мощности в электросетях предприятий» Красник В.В.