2.2.3 Компенсация реактивной мощности

Большинство промышленных электроприемников в процессе работы потребляет из сети не только активную Р, но и реактивную мощность Q. Основными потребителями реактивной мощности являются: асинхронные двигатели (65-60% общего потребления реактивной мощности), трансформаторы (20-25%), реакторы, преобразователи и другие установки (около 10%).

Выполнение компенсации реактивной мощности позволяет существенно повысить КПД, разгрузить линии электропередач, а также улучшить качество отпускаемой потребителю электроэнергии.

Компенсацией реактивной мощности как всякое техническое мероприятие может применяться для нескольких различных целей. Во-первых, компенсация реактивной мощности необходима по условию баланса реактивной мощности. Во-вторых, установка компенсирующих устройств применятся для снижения потерь электроэнергии в сети. Компенсирующие устройства применяются для регулирования напряжения.

Так как установка компенсирующих устройств не требует значительных затрат, выполнение мероприятий по компенсации реактивной мощности просто необходимо. Тем более, что затраты на передачу реактивной мощности значительно больше, чем затраты на установку компенсирующих устроств.

Чтобы ограничить перетоки реактивной мощности компенсирующие устройства должны размещаться как можно ближе к месту потребления РМ, при этом передающие элементы сети разгружаются по реактивной мощности, этим достигается снижение потерь активной мощности и напряжения, а также появляется возможность снизить сечения линий.

Минимально допустимая величина средневзвешенного коэффициента мощности для промышленных предприятий на вводах, питающих предприятие, должна находиться в пределах 0,92÷0,97.

Для компенсации реактивной мощности, потребляемой электроустановками промышленного предприятия, могут быть применены синхронные компенсаторы, конденсаторы и использованы имеющиеся синхронные двигатели.

Конденсаторы – специальные емкости, предназначенные для выработки реактивной мощности. Они по сравнению с другими источниками реактивной мощности обладают рядом преимуществ:

– малые потери активной мощности (0,0025 – 0,005 кВт/кВАр);

– простота эксплуатации (в виду отсутствия вращающихся частей);

– простота производства монтажных работ (малый вес, отсутствие фундамента);

– для установки конденсаторов может использоваться любое сухое помещение.

Для компенсации реактивной мощности на проектируемом предприятии применим конденсаторные установки, установленные в трансформаторных подстанциях на шинах низкого напряжения 0,38 кВ. Необходимую мощность конденсаторных установок определяем по следующему выражению, кВАр:

(11)

Полную расчетную мощность трансформаторных подстанций с учетом компенсации реактивной мощности определяем по следующей формуле, кВА:

, (12)

где , - расчетная активная и реактивная мощность трансформаторной подстанции с учетом коэффициента разновременности максимумов нагрузки.

Коэффициент мощности ТП после компенсации реактивной мощности:

(13)

Мощность трансформаторов ТП с учетом компенсации реактивной мощности при условии перегрузки трансформаторов на 40% от номинального значения составит, кВА:

(14)

По приведенным формулам рассчитаем в качестве примера расчетную мощность трансформаторной подстанции ТП1 с учетом компенсации реактивной мощности.

Определим необходимую мощность конденсаторных установок (11):

кВАр.

Устанавливаем конденсаторные батареи УКБН-0,38-200 мощностью 2×200 кВАр. Полную расчетную мощность трансформаторных подстанций с учетом компенсации реактивной мощности определим по формуле (12):

кВА.

Проверим значение коэффициента мощности после компенсации реактивной мощности по формуле (13):

Аналогично приведенному примеру рассчитываем остальные ТП, и результаты расчета сводим в таблицу 6.

Таблица 6

Компенсация реактивной мощности

№ ТП	№ электроприемников, запитанных от ТП	Pp∑ , кВт	Qp∑ , кВАр	Kо	Ppтп , кВт	Qpтп , кВАр	Принятая БК	Spк , кВА	cosφк	Qку, кВАр	Qбк, кВАр
1	1,8,9	519,3	604	0,9	467,4	543,64	2УКБН-0,38-200	488,9	0,96	389,40	400
2	2	880	1139,2	0,9	792	1025,2	4УКБН-0,38-200	823,4	0,96	763,92	800
3	3,4,11	538,7	277,69	0,9	484,9	249,92	УКБН-0,38-100	507,5	0,96	89,91	100
10	5,7,10	468	345,18	0,9	421,2	310,66	1УКБН-0,38-200	435,4	0,97	171,67	200