Главная | Обратная связь

Средства и способы компенсации реактивной мощности

 

Элементы СЭС и электроприемники переменного тока, обладающие индуктивностью (электродвигатели, трансформаторы, преобразователи, токопроводы, линии электропередачи т.д.), потребляют наряду с активной и реактивную мощность, необходимую для создания электромагнитного поля. Ее передача по электрическим сетям снижает пропуск­ную способность линий и трансформаторов по активной мощности и вызывает дополнительные потери активной мощности и напряжения. Поэтому при проектировании СЭС стремятся снизить потребляемую предприятием реактивную мощность до оптимального значения. С этой целью осуществляется компенсация, под которой понимается ус­тановка местных источников реактивной мощности, благодаря чему повышается пропускная способность элементов СЭС, снижаются потери мощности и энергии, повышаются уровни напряжения.

Основными средствами компенсации реактивной мощности на промышленных предприятиях являются конденсаторные установки (КУ) и высоковольтные синхронные двигатели. Согласно [6], КУ – электроустановка, состоящая из одного или нескольких конденсаторов, одной или нескольких конденсаторных батарей, относящегося к ним вспомогательного электрооборудования и ошиновки. Конденсаторная батарея представляет собой группу единичных конденсаторов, электрически связанных между собой. На промышленных предприя­тиях применяются батареи напряжением до 1 кВ и 6,3—10,5 кВ.

Компенсация реактивной мощности с использованием конденсаторов может быть индивидуальной, групповой или централизованной. Выбор мест размещения КУ тесно связан с принятым способом компенсации. При этом необходимо учитывать два взаимно противо­речащих фактора: степень разгрузки элементов СЭС от реактивной мощности и степень использования КУ с учетом удельной стоимости.

На рисунке 3.6.1 показаны возможные места присоединения КУ в СЭС промышленного предприятия. Очевидно, что при размещении высоко­вольтных конденсаторов на шинах ГПП (СВ1) и ЦРП (СВ2) КУ используются весьма эффективно, и удельная стоимость их будет минимальной. Однако при этом от реактивной мощности разгружаются только вышестоящие звенья СЭС. Следовательно, непосредственно для предприятия такая компенсация дает незначительный эффект, так как потери во внутризаводской сети не снижаются, сечения проводников и мощности цеховых трансформаторов не могут быть уменьшены. Более эффективна централизованная компенсация на напряжении до 1 кВ (см. рис. 3.6.1; СВ5), при которой разгружаются цеховые трансформаторы, распределительные и питающие линии 10 кВ, трансформаторы ГПП.

Рисунок 3.6.1 – Места присоединения КУ в СЭС

 

Индивидуальная компенсация реактивной мощности электроприемников (см. рис. 3.6.1; СВЗ, СВ7, СВ9) обеспечивает более высокую степень разгрузки всех элементов СЭС и оптимальное регулирование генерируемой мощности, но при этом увеличиваются общие и удельные затраты на компенсацию, так как снижается степень использования КУ и увеличивается установленная мощность конденсаторов предприятия. Поэтому индивидуальная компенсация может применяться для крупных электроприемников с низким коэффициентом мощности и большим числом часов работы в год. Например, согласно [6],электротермические установки с единичной мощностью 400 кВт и более, имеющие cosφ<0,98, должны комплектоваться индивидуальными КУ, если технико-экономически не доказано преимущество групповой компенсации.

Наиболее эффективной является групповая компенсация, при которой КУ присоединяются в определенных точках к МШ и к цеховым РП (см. рис. 3.6.1; СВ4, СВ6, СВ8). В этом случае от реактивных токов не разгружается только распределительная сеть до электроприемников, но значительно увеличивается степень использования КУ.

Широкое применение для компенсации КУ объясняется их экономичностью. При проектировании СЭС следует учитывать и недостатки КУ: зависимость генерируемой реактивной мощности от квадрата напряжения, сложность регулирования величины мощности, недостаточная электрическая прочность при КЗ и перенапряжениях, пожароопасность, наличие остаточного заряда после отключения, что вызы­вает необходимость применения специальных разрядных устройств.

Для компенсации реактивной мощности на промышленных предприятиях, как правило, применяются комплектные КУ В табл. 3.6.1 приведены технические характеристики комплектных КУ типа УКМ58, имеющие Uном=0,4 кВ и предназначенные для компенсации реактивной мощности нагрузок потребителей в сетях общего назначения напряжением 0,38 кВ.

Конденсаторные установки УКМ58 имеют ступенчатое регулирование мощности и встроенные разрядные резисторы. Включение и отключение ступеней регулирования осуществляется магнитными пускателями. Установки оснащены регуляторами и могут работать в режиме автоматического и ручного управления. Предусмотрено авто­матическое отключение конденсаторов с помощью теплового реле при перегрузке их по току из-за повышения напряжения и высших гармоник. Защита от токов КЗ осуществляется плавкими предохранителями.

Таблица 3.6.1 Основные технические характеристики КУ типа АУКРМ58

Тип исполнения установки	Мощность, кВАр	Кол-во ступеней	Мощность ступеней, кВАр	Номинальный ток фазы, А
АУКРМ-0,4-15-5-УХЛ4
АУКРМ-0.4-30-5-УХЛ4
АУКРМ-0,4-40-10-УХЛ4
АУКРМ-0,4-50-10-УХЛ4
АУКРМ-0,4-60-15-УХЛ4
АУКРМ-0,4-75-25-УХЛ4
АУКРМ-0.4-80-20-УХЛ4
АУКРМ-0,4-90-15-УХЛ4
АУКРМ-0,4-100-25-УХЛ4
АУКРМ-0.4-125-25-УХЛ4
АУКРМ-0,4-150-25-УХЛ4
АУКРМ-0,4-175-25-УХЛ4
АУКРМ-0.4-200-25-УХЛ4
АУКРМ-0.4-225-25-УХЛ4
АУКРМ-0.4-250-25-УХЛ4
АУКРМ-0.4-300-25-УХЛ4
АУКРМ-0.4-400-50-УХЛ4
АУКРМ-0.4-500-50-УХЛ4
АУКРМ-0.4-600-50-УХЛ4

 

Общие положения по расчету компенсации реактивной мощности

 

Выбор средств компенсации реактивной мощности в электричес­ких сетях промышленных предприятий с присоединенной мощностью 750 кВ А и более осуществляется в соответствии с РТМ 36.18.32.6 – 92 «Указания по проектированию установок компенсации реактивной мощности в электрических сетях общего назначения промышленных предприятий» [9]. В качестве источников реактивной мощности на промышленных предприятиях используются в первую очередь батареи статических конденсаторов напряжением до 1 кВ и синхронные электродвигатели напряжением 6-10 кВ. Учитывается также реактивная мощность, которую целесообразно получать из энергосистемы. Конденсаторные установки на напряжении выше 1 кВ при соответствующем обосновании могут применяться лишь на предприятиях с непрерывным режимом работы. Ограничение применения батарей высоковольтных конденсаторов (БВК) объясняется трудностями осуществления частой коммутации емкостных нагрузок.

Расчет компенсации реактивной мощности выполняется в два этапа.

1.Первоначально предприятие, состоящее из совокупности отдельных зданий, может быть разбито на несколько технологически концентрированных групп цеховых трансформаторов одинаковой единичной мощности. В пределах каждой группы все трансформаторы должны иметь одинаковый коэффициент загрузки и один вид компенсирующих устройств, которые предполагается использовать. Предварительно необходимо определить расчетные нагрузки трансформаторов, учитывая предельные возможности передачи мощности по линиям до 1 кВ.

Для каждой группы трансформаторов принимается единичная номинальная мощность и коэффициент загрузки, после чего определяется минимальное число трансформаторов. Затем выполняется расчет установленной мощности батарей низковольтных конденсаторов (БНК) в сетях до 1 кВ каждого цехового трансформатора, а также для предприятия в целом. После этого уточняются активная и реактивная нагрузки предприятия с учетом потерь мощности в трансформаторах и вычисляется экономическое значение реактивной мощности, по­требляемой из энергосистемы.

Определяется реактивная мощность, которую целесообразно получить от синхронных двигателей 6-10 кВ.

2. Анализ баланса реактивной мощности на границе раздела предприятия и энергосистемы определяет дальнейший порядок расчетов. Если реактивной мощности, поступающей из энергосистемы, а также от БНК и синхронных двигателей 6 – 10 кВ, не хватает для покрытия реактивных нагрузок потребителя, то выявляется целесообразность более полного использования реактивной мощности синхронных дви­гателей, имеющих Рд.н< 2500 кВт и п < 1000 мин-1, когда их распо­лагаемая мощность полностью не использована на предыдущих эта­пах расчета. В том случае, когда и дополнительная реактивная мощ­ность двигателей 6—10 кВ не обеспечивает баланса мощности, для 1-, 2-, и 3-сменных предприятий рассматривается целесообразность дополнительной установки БНК, а для предприятий с непрерывным режимом работы — БВК. При нецелесообразности дополнительной установки БНК или БВК недостающую реактивную мощность полу­чают из энергосистемы.

При выполнении технико-экономических расчетов в качестве базовых принимаются стоимостные показатели, установленные для Беларуси прейскурантом № 09-01 «Тарифы на электрическую и тепловую энергию», введенным в действие с 1.01.91 г.

Более подробно выбор средств компенсации реактивной мощности рассматривается ниже.