- •4.1. Баланс активной мощности и его связь с частотой
- •4.2. Регулирование частоты вращения турбины
- •4.3. Регулирование частоты в электроэнергетической системе
- •4.4. Понятие об оптимальном распределении активных мощностей
- •4.5. Баланс реактивной мощности и его связь с напряжением
- •Суммарная реактивная мощность нагрузки
- •Суммарные потери реактивной мощности
- •4.8. Выработка реактивной мощности на электростанциях
- •При соединении конденсаторов треугольником мощность батареи
- •4.11. Расстановка компенсирующих устройств
- •4.12. Применение оптимизации и системного подхода при компенсации реактивной мощности
- •Вопросы для самопроверки
- •Качество электрической энергии и его обеспечение
4.11. Расстановка компенсирующих устройств
Суммарная мощность QК компенсирующих устройств (КУ) в системе может быть определена из условия балан- са реактивной мощности (4.13) либо из условий уменьше- ния потерь мощности или регулирования напряжения. Сте- пень оснащения компенсирующими устройствами харак- теризуется отношением их суммарной мощности в мегаварах к максимальной активной нагрузке энергосисте- мы РНБ, МВт:
В большинстве отечественных энергосистем показатель не превышает 0,25—0,3 с учетом КУ, установленных в се- тях промышленных предприятий, что явно недостаточно. Для преодоления отставания в оснащенности КУ величина в ближайшем будущем должна быть доведена до 0,45 Мвар/МВт.
Задача расстановки КУ состоит в определении мощно- сти КУ, устанавливаемых на каждой из подстанций си- стемы.
До недавнего времени мощность компенсирующих уст- ройств на промышленных предприятиях выбиралась по нормативному средневзвешенному коэффициенту мощности. Он должен быть не ниже 0,92—0,95 и определяется так:
где W – показания счетчика активной энергии за отчет- ный период (год, месяц, сутки); W — показания счетчика реактивной энергии за отчетный период.
Сейчас в качестве критерия степени компенсации реак- тивной мощности принята разрешаемая энергосистемой к использованию реактивная мощность в часы максимума нагрузки энергосистемы. Энергосистема определяет значе- ния реактивной мощности QC , передаваемой по сети систе- мы, для режимов максимума и минимума активных нагру- зок системы и для послеаварийных режимов.
Необходимая мощность компенсирующих устройств для i-й подстанции QКi определяется следующим образом:
QКi = Qi – QCi , (4.16)
где Qi – реактивная мощность нагрузки в режиме макси- мума; QCi — мощность, предоставляемая из сети энергоси- стемы в этом же режиме. Эта мощность определяется в ре- зультате расчета и оптимизации режима работы энергоси- стемы.
Рассмотрим выбор и расстановку компенсирующих уст- ройств с помощью упрощенного способа из условия равен- ства коэффициентов мощности на отдельных подстанциях. Именно такой упрощенный способ применяется в большин- стве учебных курсовых проектов по электрическим сетям.
До установки КУ реактивная нагрузка подстанции i составляет Qi =Pi tgi.
Суммарная мощность реактивных нагрузок всех n под- станций системы
Определим сбалансированную с помощью КУ суммар- ную реактивную мощность нагрузок:
где QK — суммарная мощность компенсирующих устройств,
т.е.
Суммарная активная мощность нагрузок всех подстан- ций в системе после установки КУ практически не изме- нится:
Тогда
(4.17)
где БАЛ — угол треугольника суммарных мощностей всех подстанций после установки КУ.
Компенсирующие устройства расставляются так, чтобы на каждой подстанции угол i был равен БАЛ. Поэтому после установки КУ
Qi БАЛ =Pi tg БАЛ .
Отсюда
QКi = Qi – Qi БАЛ =Pi tgi – Pi tgБАЛ , i = 1,…,n. (4.18)
Определенные в результате расчета мощности QКi округ- ляются до стандартных значений, соответствующих мощно- сти комплектных установок конденсаторов.
В практике проектирования и эксплуатации должны применяться более общие и обоснованные методы расста- новки компенсирующих устройств. Однако и при их прило- жении сначала, как и в предыдущем способе, определяется суммарная мощность КУ. Затем решается задача оптималь- ной расстановки КУ на подстанциях. Для выбора мощности КУ и мест их установки используются методы оптимиза- ции.
В современных условиях дефицита КУ увеличение сте- пени компенсации реактивной мощности в распределитель- ных сетях имеет большое народнохозяйственное значение. Так, по некоторым данным увеличение коэффициента мощ- ности на 0,01 в масштабах страны дает экономию на поте- рях в сети до 500 млн. кВтч электроэнергии в год. Ком- пенсация реактивной мощности в сетях промышленных предприятий, а также в городских и сельских имеет свои особенности.
На промышленных предприятиях наибольшее распро- странение получили БК. Установка синхронного компенса- тора допускается на крупных предприятиях по согласова- нию с энергосистемой. Необходимость их установки обо- сновывается технико-экономическими расчетами. В про- стейшем случае мощность компенсирующего устройства, устанавливаемого в пункте i, определяется следующим простым выражением:
где Q — суммарная распределяемая мощность КУ; ri — сопротивление радиальной линии, питающей данный пункт; rЭК — эквивалентное сопротивление сети:
Более обоснованное и общее решение задачи выбора и расстановки компенсирующих устройств сводится к оп- ределению минимальных затрат при соблюдении ограниче- ния в виде баланса реактивной мощности в рассматривае- мом узле. Для задачи выбора и расстановки КУ, а также для оптимизации режима системы электроснабжения про- мышленного предприятия по реактивной мощности приме- няются методы оптимизации.
В городских и сельских электрических сетях обследова- ния показали, что при дополнительной экономически обос- нованной установке компенсирующих устройств снижение потерь электроэнергии может составить 20—25%. В го- родских и сельских электрических сетях оптимальным ва- риантом является полная компенсация реактивных мощно- стей нагрузок в режиме наибольших нагрузок. В качестве компенсирующих устройств в этих сетях используются БК.
Найденную в результате расчетов общую мощность компенсирующих устройств 0,38 кВ распределяют между присоединенными к сети 6—10 кВ трансформаторными подстанциями с учетом реактивной мощности комплектных установок конденсаторов. Их мощность не может быть произвольной, а определяется стандартом. В первую оче- редь следует устанавливать устройства компенсации в тех местах, где уровень напряжения нельзя поддерживать за счет централизованного регулирования.