3. Расчёт коэффициента мощности

Коэффициент мощности проектируемого объекта определяет, какую часть активная мощность Р_Р составляет от полной S_Р.

Активная мощность Р отражает энергетическую сторону технологического процесса и зависит от количества выпускаемой продукции в единицу времени, а реактивная мощность Q_P имеет колебательный обменный характер с источником электрической энергии энергосистемы и создает дополнительную нагрузку для генераторов, трансформаторов, линий передач электрической энергии. Реактивная мощность увеличивает установленную мощность всех элементов системы электроснабжения, требует дополнительных капиталовложений и приводит к ухудшению использования металла, необходимого для изготовления различных электротехнических устройств.

Реактивную мощность удобно характеризовать коэффициентом реактивной мощности, который определяет реактивную мощность Q_Р, квар в долях активной мощности Р_Р, кВт.

Энергоснабжающие организации планируют отпуск как активной, так и реактивной энергии и задают экономически целесообразную реактивную мощность в часы максимальной нагрузки энергосистемы.

4. Расчёт реактивной мощности компенсирующей установки

Сравнительный анализ потоков реактивных мощностей (отпущенной энергоснабжающей организацией и суммарной расчетной) показывает, что на проектируемом предприятии необходимо часть реактивной мощности компенсировать и повысить коэффициент активной мощности до заданного значения.

В качестве компенсаторов реактивной мощности на предприятиях пищевой промышленности используют конденсаторные батареи, которые выпускаются промышленностью в виде конденсаторных комплектных установок.

Мощность компенсирующего устройства Q_КУ, квар, необходимая предприятию, вычисляется по формуле:

Q_КУ = ∑ Q_P – Q_Э = ∑ Р_Р (tgϕ_p – tgϕ_э) = 609,44 (0,77 – 0.33) = 301,88 квар;

где ∑Q_P - суммарная расчетная реактивная мощность, квар;

Q_Э - оптимальная реактивная мощность, задаваемая энергосистемой, квар;

∑ Р_Р - суммарная расчетная активная мощность, кВт;

tgϕ_p - средневзвешенные расчетной коэффициент реактивной мощности;

tgϕ_э - коэффициент реактивной мощности, заданный энергоснабжающей организацией. Допускается принять значение tgϕ_э = 0,33, что соответствует коэффициенту активной мощности (cosϕ_э), равному 0,95.

В качестве компенсирующих устройств выбираем комплектные конденсаторные установки:

УК-0,38-300У3 с номинальной мощностью 300 квар;

КС2-0,38-50 3У3 с номинальной мощностью 50 квар.

5 Выбор места расположения, числа и мощности трансформаторной подстанции

Трансформаторные подстанции предназначены для преобразования электрической энергии одного уровня напряжения в другой уровень.

Полную расчетную мощность (S_P, кВА) на шинах вторичного напряжения трансформаторной подстанции определяют по формуле:

S_P = К_М= 693,28 кВА;

где К_М – коэффициент разновременности максимумов нагрузок, принимаемый равным от 0,85 до 0,95, возьмем К_М=0.9;

∑ Р_Р - суммарная расчетная активная мощность, кВт;

∑Q_P - суммарная расчетная реактивная мощность, квар.

При проектировании схемы электроснабжения предприятия и выборе числа и места расположения подстанций добиваются минимальных первоначальных капиталовложений, небольших эксплуатационных расходов и относительно малой затраты цветных металлов.

Для снижения потерь электрической энергии в ветвях необходимо трансформаторные подстанции (ТП) размещать в центре электрических нагрузок наиболее энергоемкого цеха, встраивая в здание этого цеха.

Выбор числа трансформаторов на трансформаторной подстанции производится с учетом категории потребителей и графика их работы. Для потребителей 1-й и 2-й категорий целесообразно на ТП устанавливать два трансформатора, исходя из того, что при выходе из строя одного из них, оставшийся в работе трансформатор сможет нести нагрузку присоединенных приемников 1-й категории и основных приемников 2-й категории при отключенных приемников 3-й категории.

Номинальную мощность трансформаторов выбирают по каталогу или справочнику [1] с учетом перспективы развития мощности предприятия, сезонности его работы и категории надежности электроснабжения.

Тип, мощность и номинальные напряжения трансформаторов приведены в таблице 8 [5].

Т а б л и ц а 8 – Номинальные данные трансформаторов

Тип трансформатора	Полная мощность, SНОМ, кВА	Номинальное напряжение, В
		Высокое напря-жение U1НОМ	Низкое напряжение U2НОМ
1	2	3	4
ТМ - 25/10	25	10000	400/230
ТМ - 40/10	40	10000	400/231
ТМ - 63/10	63	10000	400/232
ТМ - 100/10	100	10000	400/233
ТМ - 160/10	160	10000	400/234
ТМ - 250/10	250	10000	400/235
ТМ - 400/10	400	10000	400/236
ТМ - 630/10	630	10000	400/237
ТМ - 1000/10	1000	10000	400/238
ТМ - 1600/10	1600	10000	400/239
ТМ - 2500/10	2500	10000	400/240

Данные расчета реактивной мощности компенсирующего устройства и выбора трансформаторов сводят в таблицу 9.

Расчетная реактивная мощность ТП без учета компенсации равна суммарной реактивной расчетной мощности ∑Q_P, а с учетом компенсации – разности суммарной реактивной расчетной мощности и мощности компенсирующего устройства, квар:

(∑Q_P - Q_КУ)

Т а б л и ц а 9 – Результаты расчета электрической нагрузки предприятия

Тип трансфор-маторов ТП	Расчетная активная мощность ТП, РР, кВт	Расчетная реактивная мощность ТП, QР, квар			Расчетная полная мощность, SР, кВА		Номи-нальнаямощ-ность ТП, SНОМ, кВА
		без учета компенсации	с учетом компенсации
ТМ-630/10	609,34	471,126	121,126	770,31		1260
ТМ-630/10

Фактическое потребление энергии мощностью S_P, кВА предприятием с учетом компенсации реактивной мощности определяют по формуле:

S_P=

Рисунок 1 – Двухтрансформаторная подстанция