Компенсація реактивної потужності в електричних мережах загального призначення напругою до 1кВ

До мереж напругою до 1кВ на підприємствах підключається більшість приймачів реактивної потужності. Мережі напругою 380-660 В електрично більш віддалені від джерел живлення, тому передача реактивної потужності в мережу низької напруги потребує збільшення перерізів проводів і кабелів, підвищення потужності силових трансформаторів і супроводжується втратами активної і реактивної потужності. Затрати, обумовлені перерахованим факторами, можна зменшити, якщо здійснювати компенсацію реактивної потужності безпосередньо в мережі низької напруги.

Джерелами реактивної потужності в мережі низької напруги є СД напругою 380-660 В і конденсаторні батареї. Недостаюча частина (некомпенсоване реактивне навантаження низької напруги) покривається перетоком реактивної потужності реактивної потужності з мережі високої напруги .

При розв’язку задач компенсації реактивної потужності необхідно встановити оптимальне співвідношення між джерелами реактивної потужності низької і високої напруги, приймаючи до уваги втрати електричної енергії на генерацію реактивної енергії джерелами низької і високої напруги, втрати електричної енергії на передачу , з мережі високої напруги в мережу низької напруги і подорожчання цехових трансформаторних підстанцій у випадку завантаження їх реактивною енергією.

Вибір оптимальної потужності низьковольтних батарей конденсаторів (НБК) здійснюють одночасно з вибором цехових трансформаторних підстанцій (див. “Цехові електричні мережі” (“Вибір кількості і потужності цехових трансформаторів з врахуванням компенсації реактивної потужності”)). Розрахункову потужність НБК округляють до найближчого стандартного значення потужності комплектних конденсаторних установок (ККУ). Основні технічні характеристики НБК подані в довідниковій літературі.

Для кожної цехової трансформаторної підстанції розглядають можливість розподілу знайденої потужності НБК в цеховій мережі. Критерієм доцільності такого рішення є зниження приведених затрат, що обумовлене розвантаженням мережі низької напруги від реактивної потужності.

Якщо розподільча мережа виконана тільки кабельним лініями, то ККУ будь-якої потужності рекомендується приєднувати безпосередньо до шин цехової трансформаторної підстанції. При живленні від одного трансформатора двох і більше магістральних шинопроводів до кожного з них приєднують тільки по одній НБК. Загальне розрахункове навантаження розподіляють між шинопроводами пропорційно до їх сумарного навантаження.

Для схем з магістральними шинопроводами ККУ одинарною потужністю до 400 кВАр під’єднують до мережі без додаткового встановлення відключаючого апарату (через встановлення останнього в комплекті ККУ), а при потужності більше 400 кВАр – через відключаючий апарат з виконанням вимог ПУЕ.

При одинарному магістральному шинопроводі передбачають встановлення не більше двох близьких за потужністю ККУ сумарною потужністю .

Компенсація реактивної потужності в електричних мережах загального призначення на напрузі 6-10 кВ.

Розрахункове навантаження в мережах 6-10 кВ промислових підприємств , складається з реактивної потужності приймачів 6-10 кВ , некомпенсованого навантаження , мережі напругою нижче 1кВ, що живиться через цехові трансформаторні підстанції, втрат реактивної енергії (складаються з втрат в мережі 6-10 кВ, в трансформаторах і реакторах)

(14)

Розрахунок оптимальної потужності конденсаторних установок здійснюють для режиму найбільших навантажень.

При виборі конденсаторних установок при припущені про незначну довжину ліній на підприємстві можна представити все підприємство як вузол мережі 6-10 кВ, до якого підключені реактивне навантаження і чотири типи джерел реактивної потужності: СД 6-10 кВ ( ), синхронні компенсатори ( ), синхронні генератори ТЕЦ ( ), енергосистема ( ) і конденсатори на вищу напругу ( ).

Баланс реактивної потужності в вузлі 6-10 кВ підприємства має вигляд:

(15)

Вхідна реактивна потужність задається енергосистемою, як економічно оптимальна реактивна потужність, яка може бути передана підприємству в період найбільшого навантаження енергосистеми.

Синхронні компенсатори (СК), заводські ТЕЦ, на підприємствах застосовуються дуже рідко. Тому для більшості підприємств , і задача компенсації реактивної потужності зводиться до визначення оптимальних значень і .

Потужність всіх КУ, яку необхідно ввести на підприємстві ( ), залежить від максимальної реактивної потужності підприємства і від вхідної реактивної потужності з енергосистеми (задається електропостачальною організацією). Тому реактивну потужність всіх джерел підприємства (синхронних генераторів, компенсаторів, двигунів, конденсаторних батарей) визначають з балансу:

(16)

При наявності в системі електропостачання підприємства КУ потужністю забезпечується баланс реактивної потужності підприємства в години максимуму енергосистеми.

При проектуванні системи електропостачання в першу чергу розглядають питання про використання реактивної потужності СД. При цьому повинно бути передбачене автоматичне регулювання збудження двигуна в функції реактивної потужності. Якщо реактивна потужність, що виробляється СД, є недостатньою, додатково встановлюють конденсаторні батареї на ВН.

Визначення потужності ВБК.

Для кожної цехової ТП визначають некомпенсоване реактивне навантаження , на стороні 6 чи 10 кВ кожного трансформатора:

(17)

де – найбільше реактивне навантаження трансформатора; – фактично прийнята потужність НБК; – сумарні реактивні втрати в трансформаторі при його коефіцієнті завантаження з врахуванням компенсації (визначається згідно довідникових матеріалів).

Для РП чи ГПП некомпенсоване навантаження визначають як суму реактивних потужностей цехових ТП і інших споживачів.

Сумарну розрахункову потужність ВБК для всього підприємства визначають з умови балансу реактивної потужності:

(18)

де – розрахункове навантаження на шинах 6-10 кВ і-го РП; – потужність наявних СД; – кількість РП (чи ТП) на підприємстві; – вхідна реактивна потужність, задана енергосистемою на шинах 6-10 кВ.

Якщо енергосистема задає вхідну реактивну потужність на стороні 35 кВ і вище ГПП підприємства, то повинні бути враховані втрати реактивної потужності в трансформаторах зв’язку з енергосистемою.

Якщо буде отримане значення , її приймають рівною нулю і з узгодженням з енергосистемою, що видала технічні умови на приєднання споживачів, встановлюють значення вхідної реактивної потужності.

Встановлення окремих ВБК рекомендується передбачувати на тих РП, де реактивне навантаження відповідає потужності ВБК і є технічна можливість їх приєднання.

Сумарна реактивна потужність ВБК розподіляється між окремими РП чи ТП пропорційно до некомпенсованого реактивного навантаження на шинах 6 чи 10 кВ і округляється до найближчої стандартної потужності ККУ.

До кожної секції РП рекомендується підключати ККУ однакової потужності, але не менше 1000 кВАр. При меншій потужності батареї її доцільно встановлювати на живлячій цеховій підстанції, якщо вона належить підприємству.