1. Вибір пристроїв, що компенсують.

При виборі пристрою, що компенсує, основним питанням є вибір потужності пристрою, що компенсує. При виборі потужності пристрою, що компенсує, прагнуть до правильного розподілу джерел реактивної потужності й найбільш економічному завантаженню мережі.

Необхідна потужність пристрою, що компенсує, вибирається з обліком найбільшої реактивної потужності Qэ, що може бути передана з мереж енергосистеми. Повинне дотримуватися умова:

,

де Q_р – розрахункова споживана підприємством реактивна потужність, Q_k – реактивна потужність, що повинна бути скомпенсована на підприємстві.

На підприємстві задається режим споживання реактивної потужності з обліком його максимальних навантажень. Ця вимога полягає в тім, що задаються значення Q_э1 – реактивної потужності, видаваною енергосистемою підприємству в плині напівгодини в період максимальних активних навантажень системи, і Q_э2 – середньої реактивної потужності, переданої з мережі енергосистеми або генерованій у мережу в період її найменшого навантаження. Тому можна записати:

Q_{k max}=Q_{p max-Qэ1} й

Q_{k min}=Q_{p min-Qэ2},

де Q_{k max} , Q_{k min} необхідні потужності пристрою, що компенсує, у режимі максимальних і мінімальних навантажень, _Qp max , _Qp min - розрахункова реактивна потужність підприємства в режимі максимальних і мінімальних навантажень.

Тяким образом, недолік в енергосистемі реактивної енергії для покриття реактивних навантажень підприємства усувається за рахунок пристроїв, що компенсують, підприємства.

Для того, щоб стимулювати підприємство на впровадження заходів щодо компенсації реактивної потужності уведена система оплати за електроенергію й по споживаній реактивній потужності.

Вибір потужності пристроїв, що компенсують, і розподіл їх по мережах підприємства роблять на підставі техніко-економічних витрат. Наведені витрати на компенсацію реактивної потужності:

З_к=З_0до+З_у,до1Q_к+З_у,до2Q_к², (9.10) де Q_к – реактивна потужність пристрою, що компенсує, _З0до - постійна складова витрат, що не залежить від потужності Qк, _Зу,до1 - питомі витрати на 1 квар реактивної потужності, _Зу,до2 - питомі витрати на 1 ^квар2 реактивної потужності.

Постоянная складова витрат:

З_0до=Е_нК_0, )

де Е_н – нормативний коефіцієнт ефективності капітальних вкладень, К₀ – витрати на комутаційні апаратури, що регулюють пристрої й ін.

На основі техніко-економічного порівняння варіантів необхідно додатково розглядати варіант, що коли компенсує пристрій взагалі не встановлюється й підприємство буде змушено платити за споживання реактивної потужності.

Джерела реактивної потужності напругою 6-10 кВ більше економічні в порівнянні з напругою до 1 кВ. Однак передача реактивної потужності з мережі 6-10 кВ у мережу до 1 кВ може привести до збільшення числа трансформаторів на ТП, обумовленого їхнім додатковим завантаженням, переданим реактивною потужністю, і відповідно до збільшення втрат електроенергії в лініях і трансформаторах.

Потужність пристрою, що компенсує, у мережах напругою до 1 кВ визначається по мінімуму витрат вибором оптимального числа трансформаторів цехових ТП і визначенням додаткової потужності пристроїв, що компенсують, нижче 1 кВ із метою оптимального зниження втрат у трансформаторах й у мережі 6-10 кВ, що харчує ці трансформатори.

Розрахована в такий спосіб потужність компенсації розподіляється між всіма трансформаторами цеху пропорційно їхнім реактивним навантаженням.

Орієнтовна кількість необхідних трансформаторів однакової оптимальної економічної потужності для покриття всіх електричних навантажень цеху при нерівномірному розподілі цих навантажень по площі цеху вибирається по вираженню:

,

де S_см – повна середня потужність цеху за максимально завантажену зміну, S_ном.т – оптимальна економічна номінальна потужність трансформатора, β – рекомендує коэффициент, що, завантаження трансформаторів, λ=cosφ_2/cos φ₁ відношення коефіцієнтів потужності на стороні вторинної напруги трансформатора відповідно після й до компенсації реактивних навантажень.

Найбільша реактивна потужність, що може бути передана з мережі 6-10 кВ у мережу напругою до 1 кВ для покриття реактивної потужності, що залишилася нескомпенсованої, у мережі до 1 кВ без збільшення числа встановлюваних трансформаторів визначається:

,

де Р_см² – активне середнє навантаження за максимально завантажену зміну.

Вибір місця розташування пристрою, що компенсує.

Після орієнтовного визначення необхідної потужності пристрою, що компенсує, виникає завдання їхнього оптимального розташування в системі електропостачання підприємства. Найбільший ефект досягається при установці пристрою, що компенсує, поблизу електроприймача з найбільшим споживанням реактивної потужності, тому що це приводить до максимального зниження втрат електроенергії. Від вибору місця установки пристрою, що компенсує, залежать його вартість і втрати електроенергії. Мінімальну вартість мають батареї статичних конденсаторів на напругу 6-10 кВ, але при їхній установці найбільшими будуть втрати активної потужності в елементах системи електропостачання, що перебувають поза зоною компенсації.

Тому, завдання розміщення пристроїв, що компенсують, у системах електропостачання є багатофакторною. Їхньому оптимальному розміщенню відповідає технічно прийнятний варіант, що забезпечує мінімальні розрахункові витрати. Наявність складних разветвительных систем з різнорідним навантаженням приводить до необхідності розгляду великої кількості варіантів.

Для електропостачання великих підприємств, що характеризуються наявністю розгалуженої системи електропостачання, рекомендується наступна методика:

1. Визначається центр споживання реактивних навантажень (х₀, в₀) на території підприємства;

2. На підставі техніко-економічних розрахунків визначається доцільна потужність пристрою, що компенсує, Qк. При цьому можуть бути варіанти: на території підприємства пристрої, що компенсують, відсутні взагалі, або на підприємстві встановлені пристрої, що компенсують, і їх необхідно доповнити новими. У першому випадку місце установки повинне перебувати ближче до центра споживання реактивних навантажень. У другому варто відшукати центр генерування реактивної потужності для пристроїв, що компенсують, що вже перебувають на підприємстві. Далі методом послідовних наближень визначаються координати установки додаткового пристрою, що компенсує, так, щоб новий центр генерування реактивної потужності перебував поблизу центра її споживання (хг, уг),

3. Производится розрахунок рівнів напруги в годинники максимуму й мінімуму навантажень.

Дотримання припустимих відхилень напруги на затискачах приймачів є, як правило, основним обмеженням при виборі потужності й місця розташування пристрою, що компенсує. Для виконання цієї умови, у деяких випадках, необхідно використати регульовані пристрої, що компенсують.

Якщо засобами компенсації є синхронні двигуни, то дане завдання вирішується просто за рахунок регулювання порушення. Якщо ж для компенсації використовуються статичні конденсатори, то регулювання може вироблятися тільки східчасто, шляхом розподілу батарей на частині. Звичайно, таке регулювання має серйозні недоліки: можливість роботи протягом якогось часу з недостатньої, або надлишковою компенсацією, а так само витрати на установку додаткових комутаційних апаратур. Але зараз велике поширення одержали комбіновані пристрої, що компенсують, які сполучають переваги плавного регулювання й низкою вартості.

Поздовжня компенсація.

Поздовжньої називається компенсація індуктивності ліній, що реалізується шляхом включення послідовно в лінію ємнісного опору. Цей опір компенсує індуктивний опір лінії, внаслідок чого в ній зменшуються втрати напруги.

Розглянемо випадок лінії з навантаженням (рис. 9.3). Поздовжні й поперечна складові спадання напруги для розглянутої лінії визначаються вираженнями:

U_{прод. ф}=I(Rcosφ+Xsinφ),

U_{поп. ф.} =I(Xcosφ-Rsinφ).

При заданому векторі фазної напруги в споживача U_2ф напруга на джерелі живлення визначається вектором U_1ф (крапка А). Якщо в лінію включити послідовно конденсатори з реактивним опором Х_с , то спадання напруги в реактивному опорі складе I(X-X_c) і складового спадання напруги будуть рівні:

U^!_{прод. ф}=I(Rcosφ+(X-Хс) sinφ),

U^!_{піп. ф.} =I((X-Хс) cosφ-Rsinφ).

Рис. 21 Схема мережі й векторна діаграма із застосуванням поздовжньої компенсації реактивної потужності лінії.

Необхідна напруга на джерелі живлення тепер буде дорівнює вектору U’_1ф, обумовленому при Х_с<Х точкою А’. Його величина в порівнянні з первісної зменшилася, тому що U_{прод. ф} й U_{поп. ф} знизилися завдяки зменшенню реактивного опору лінії.

При повній компенсації (Х_с=Х) спадання напруги буде визначатися тільки активним опором лінії R.

При перекомпенсації (Х_с>Х) втрата напруги буде близької до нуля й U_1ф=U_2ф. Значення Х_с при цьому буде:

Х_с=Х+Rctgφ

Реактивний опір конденсаторів у цьому випадку компенсує не тільки індуктивний опір лінії, але й спадання напруги на активному опорі.

Потужність конденсаторів визначають:

Q_c²=3I²X_c,

де I – максимальний струм лінії.