1. Баланс мощности в проектируемой сети. Расчет мощности компенсирующих устройств

Передача энергии по электрической сети осуществляется электромагнитными волнами практически мгновенно, чем и объясняется одновременность производства и потребления электроэнергии. Поэтому в установившемся режиме работы электросистемы в каждый момент времени электростанции должны выдавать мощность, равную мощности потребителей и потерям в элементах сети. Следовательно, должен иметь место баланс выдаваемой и потребляемой мощности. Баланс составляется раздельно для активной и для реактивной мощности.

Потребление активной мощности в проектируемой сети рассматриваем для периода наибольших нагрузок. Эту величину активной мощности складываем из нагрузок в заданных пунктах потребления электроэнергии и потерь мощности в линиях и трансформаторах сети. Установленная мощность генераторов питающей электросистемы обеспечивает потребности проектируемой районной сети в активной мощности во всех режимах работы.

Компенсация реактивной мощности оказывает влияние на величину полных нагрузок подстанций и выбор мощности трансформаторов, на сечении проводов линий, на потери напряжения, мощности и энергии в сети.

Все потребители электроэнергии, наряду с потреблением активной мощности Р потребляют и реактивную мощность Q. Коэффициент мощности является недостаточно показательным при оценке потребляемой реактивной мощности, так как при значениях , близких к единице, потребляемая реактивная мощность еще достаточно велика. Более показательным является коэффициент реактивной мощности . При решении вопросов, связанных со снижением потерь в электрических сетях, пользуемся непосредственно значениями реактивной мощности.

Потребителями реактивной мощности являются приемники электроэнергии, которые по принципу своего действия используют переменное магнитное поле - асинхронные двигатели, дуговые и индукционные печи, сварочные установки, выпрямители и другие, а также такие устройства как: электропередачи – трансформаторы, линии электропередач, реакторы.

Источниками реактивной мощности являются: генераторы электростанций, протяженные воздушные и кабельные линии, синхронные компенсаторы, электродвигатели, батареи шунтовых (статических) конденсаторов, источники реактивной мощности.

Передача реактивной мощности от генераторов электростанции к потребителям, сопряжена с дополнительными потерями активной мощности в устройствах электрической сети на участке генератор-потребитель. Снижение дополнительных потерь активной мощности достигается путем разгрузки электрической сети с помощью компенсирующих устройств, установленных у потребителя. Выбираем компенсирующие устройства и элементы питающих и распределительных сетей с учетом снижения токовых нагрузок от действия компенсации.

В настоящем проекте при выборе мощности компенсирующих устройств используем упрощенный подход.

При выборе компенсирующих устройств, устанавливаемых в распределительных сетях приемных подстанций, исходными являются следующие данные:

Рассчитываем активные и реактивные нагрузки потребителей напряжением 10 кВ (в нашем случае) в часы наибольшей ( , ) и наименьшей ( , ) нагрузки энергосистемы:

где определяется по (величина указана в задании);

и принимаются в доле от и согласно заданной нагрузке, в 0,5 о. е.

Пункт а

Pa max = 14 МВт

Pa min = 14 0,58 = 8,12 (МВт)

tgφa= 0,54

= 0,3 – оптимальный тангенс угла, соответствующий установленным приемному пункту условиям получения от энергосистемы мощности и

Qa max=Pa min tgφ

Qa min=Pa min tgφ

Qa max = 14 0,54 = 7,56 (Мвар)

Qa min = 8,12 0,54 = 4,38 (Мвар)

и определяются по максимальным и минимальным активным нагрузкам:

Qa э max = 14 0,3 = 4,2 (Мвар)

Qa э min = 8,12 0,3 = 2,436 (Мвар)

Необходимая мощность компенсирующих устройств приемного пункта с учетом резерва:

Qa ку max=1,15 Qб max- Qб э max

Qa ку min= Qa min- Qa min

Qa ку max= 1,15 7,56 – 4,2 = 4,494 (Мвар)

Qa ку max= 4,38 – 2,436 = 1,944 (Мвар)

По результатам расчетов выбираем для данного пункта КУ типа КСА – 0,66 – 20 с установленной мощностью 5,3 (Мвар), стоимостью 57 тыс. руб.

Qa ку max= 5,3 (Мвар)

Расчетная полная мощность для приемного пункта:

S б= P б max +j(Qб max – Qб ку max) = 14 +2,26j (МВА)

Пункт б

= 34 МВт

= 34 0,58 =19,72 (МВт)

= 0,62

= 0,3 – оптимальный тангенс угла, соответствующий установленным приемному пункту условиям получения от энергосистемы мощности и

= 34 0,62 = 21,08 (Мвар)

= 19,72 0,62 = 12,23 (Мвар)

и определяются по максимальным и минимальным активным нагрузкам:

= 34 0,3 = 10,2 (Мвар)

= 19,72 0,3 = 5,916 (Мвар)

Необходимая мощность компенсирующих устройств приемного пункта с учетом резерва:

=1,15

=

= 1,15 21,08 – 4,2 = 14,042 (Мвар)

= 12,23 – 5,916 = 6,314 (Мвар)

По результатам расчетов выбираем для данного пункта КУ типа КСА – 0,66 – 20 с установленной мощностью 5,3 5 (Мвар), стоимостью 285тыс. руб.

= 17 (Мвар)

Расчетная полная мощность для приемного пункта:

= + j( ) = 34 +4,08j (МВА)

Пункт в

= 41 МВт

= 41 0,58 = 23,78 (МВт)

= 0,855

=0,3 – оптимальный тангенс угла, соответствующий установленным приемному пункту условиям получения от энергосистемы мощности и

= 41 0,855 = 35,055 (Мвар)

= 23,78 0,855 = 20,33 (Мвар)

и определяются по максимальным и минимальным активным нагрузкам:

= 41 0,3 = 12,3 (Мвар)

= 23,78 0,3 = 7,134 (Мвар)

Необходимая мощность компенсирующих устройств приемного пункта с учетом резерва:

=1,15

=

=1,15 35,055 – 12,3 = 28 (Мвар)

= 20,33 – 7,134 = 13,196 (Мвар)

По результатам расчетов выбираем для данного пункта КУ типа КСА – 0,66 – 40 с установленной мощностью 10,6 3(Мвар), стоимостью 237тыс. руб., используем 3 конденсатора.

= 31,8 (Мвар)

Расчетная полная мощность для приемного пункта:

= + j( )= 41 +3,255j (МВА)

Пункт г

= 28 МВт

= 28 0,58 = 16,24 (МВт)

= 0,646

= 0,3 – оптимальный тангенс угла, соответствующий установленным приемному пункту условиям получения от энергосистемы мощности и .

= 28 0,646= 18,01(Мвар);

= 16,24 0,646 = 10,49 (Мвар)

и определяются по максимальным и минимальным активным нагрузкам:

= 28 0,3 = 8,4 (Мвар)

= 16,24 0,3 = 4,872 (Мвар)

Необходимая мощность компенсирующих устройств приемного пункта с учетом резерва:

=1,15

=

=1,15 18,01 – 8,4 = 12,31(Мвар)

= 10,49 – 4,872 = 5,618 (Мвар)

По результатам расчетов выбираем для данного пункта КУ типа КСА – 0,66 – 40 с установленной мощностью 6,7 2 (МВАр), стоимостью 122 тыс. руб., используем 2 конденсатора

=13,4 (Мвар)

Расчетная полная мощность для приемного пункта:

= + j( )= 28 +4,61 j (МВА)

Пункт д

= 30 МВт

= 30 0,58 = 17,4 (МВт)

= 0,75

= 0,3 – оптимальный тангенс угла, соответствующий установленным приемному пункту условиям получения от энергосистемы мощности и .

= 30 0,75 = 22,5 (Мвар)

= 17, 4 0,75 = 13,05 (Мвар)

и определяются по максимальным и минимальным активным нагрузкам:

= 30 0,3 = 9 (Мвар)

= 17, 4 0,3 = 5,22 (Мвар)

Необходимая мощность компенсирующих устройств приемного пункта с учетом резерва:

=1,15

=

=1,15 22,5 – 9 = 16,875(Мвар)

= 13,05 – 5,22 = 7,83 (Мвар)

По результатам расчетов выбираем для данного пункта КУ типа КСА – 0,66 – 40 с установленной мощностью 2 10,6 (Мвар), общей стоимостью 157 тыс. руб., используем 2 конденсатора.

= 2 10,6 = 21,2 (Мвар)

Расчетная полная мощность для приемного пункта:

= + j( )= 30+ 1,3j (МВА)