2. Баланс реактивной мощности. Компенсирующие устройства реактивной мощности выше 1000 в

Для расчета компенсирующих устройств выше 1000 В необходимо знать потери мощности в трансформаторах ГПП. Трансформаторы ГПП еще не выбраны, поэтому найдем потери мощности в трансформаторах ГПП приближенно, по ожидаемым потерям в трансформаторах отечественного производства (табл.13).

Суммарная активная нагрузка 0,4 кВ в цехах составляет (табл.7) 4500 кВт. Нагрузка 6 кВ– 674,25 кВт. Расчетная мощность освещения (табл.8) комбината 248,32 кВт. Потери мощности в трансформаторах ТП (табл.12) 74,35 кВт.

Приближенно, без учета выравнивания графиков нагрузок на ГПП, активная нагрузка на ГПП может быть определена алгебраическим суммированием 4500+674,25+248,32+74,35 = 5496,92 кВт. За реактивную нагрузку на ГПП примем мощность энергосистемы (по заданию) квар.

Таблица 13 – Ожидаемые в среднем относительные потери мощности в трансформаторах ГПП для трансформаторов отечественного изготовления, по отношению к расчетной нагрузке трансформаторов

Номинальное напряжение трансформатора, кВ	Активные потери P/Sр, % при коэффициенте загрузки					Реактивные потери Q/Sр, % при коэффициенте загрузки
	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9
35	0,85	0,88	0,94	1,00	1,07	5,95	6,27	6,70	7,20	7,75
110	0,72	0,72	0,73	0,76	0,80	7,91	8,52	9,25	10,07	10,93
220	0,31	0,31	0,32	0,33	0,35	6,44	7,38	8,37	9,38	10,42
В среднем	0,62	0,64	0,66	0,70	0,74	6,77	7,39	8,11	8,88	9,70

Ожидаемые потери активной мощности в трансформаторах ГПП составят

кВт. (27) Ожидаемые потери реактивной мощности в трансформаторах ГПП составят

квар, (28) где =0,66%, =8,11% – среднее значение ожидаемых активных, реактивных потерь в трансформаторах 35÷220 кВ при коэффициенте загрузки 0,7 по отношению к расчетной мощности нагрузки (табл.13).

Теперь можно составить баланс реактивной мощности и найти мощность компенсирующих устройств выше 1000 В.

Расходная часть баланса реактивной нагрузки состоит из потребителей:

• нагрузки силовых и осветительных приемников электроэнергии напряжением 0,4 кВ = 4265,2+63,76 = 4328,96 квар (табл.7, табл.8);

• потери в трансформаторах цеховых ТП = 512,78 квар (табл.12);

• ожидаемые потери в трансформаторах ГПП квар;

• высоковольтные асинхронные электродвигатели АД в составе электроприёмников комбината квар.

Источниками реактивной мощности уже являются:

• подстанция энергосистемы =5000 квар (пункт 5 задания на проектирование);

• батареи статических конденсаторов, напряжением 0,4 кВ = 2000 квар на шинах цеховых ТП (графа 7, табл.11).

В качестве компенсирующих устройств напряжением выше 1000 В возможно применение:

• синхронных электродвигателей здания подъемных машин,

• батарей статических конденсаторов, напряжением 10(6) кВ на ГПП.

Возможности генерации реактивной мощности при перевозбуждении синхронных двигателей (СД) зависят от конструкции электродвигателей и их загрузки по валу (по активной мощности). Чем выше синхронная частота вращения СД и меньше их коэффициент загрузки , тем выше возможности СД в качестве компенсаторов. В любом случае, ток статора СД не должен превосходить номинальный.

СД с любой (близкой к единице 1,0) загрузкой вала, и любой частотой вращения способен отдать в сеть номинальную реактивную мощность с опережающим коэффициентом мощности, равную

, (29)

где – номинальная мощность и номинальный коэффициент реактивной мощности СД.

Если, номинальная мощность СД не менее 1000 кВт, а скорость вращения СД более >375 об/мин, его коэффициент загрузки <1,0, то появляется дополнительная возможность использовать СД с большей, так называемой, располагаемой реактивной мощностью

, (30)

где – коэффициент перегрузочной способности СД по реактивной мощности;

– фактическое относительное напряжение на зажимах СД.

В упрощенном виде, в предположении номинального напряжения на зажимах СД =1, вне зависимости от типа СД, зависимость приведена в виде номограмм [рис.9.4, 6]. Более точные рекомендации по использованию СД в качестве компенсаторов реактивной мощности, приведены в специальной литературе.

На проектируемом комбинате, в здании подъёмных машин 11 СД мощностью 150 кВт. Их реактивную мощность, которую они могут отдать в сеть, определим по формуле (29)

квар,

где – коэффициент загрузки СД, принятый равным его коэффициенту использования (табл.7);

– соответствует номинальному коэффициенту реактивной мощности (табл.7).

Из баланса реактивной мощности найдем необходимую мощность высоковольтных батарей статических конденсаторов

(31)

Так как расчетная мощность высоковольтных батарей статических конденсаторов оказалась отрицательной, это означает, что для поддержания баланса реактивной мощности существующих средств компенсации уже достаточно, а высоковольтные батареи на ГПП устанавливать не следует, то есть, принимаем 0 квар.