4. Расчет мощности компенсирующих устройств электрической сети

Мощность компенсирующих устройств, необходимых к установке в электрической сети для обеспечения баланса реактивной мощности, находится на основании уравнения (4) с учетом принятых допущений:

∑Q_куі = k_р.м' ∑Q_ні + ∑Q_ті − Q_А. (7)

Тогда ∑Q_куі = 0,95·(10,54+12,6+8,96+10,85+10,3) + 0,1·(20+21+17+20+18) – 30,91207 = 29,2709 Мвар.

Отрицательное значение ∑Q_куі показывает на отсутствие необходимости в компенсирующих устройствах.

При положительном значении ∑Q_куі расчет мощности компенсирующих устройств на подстанциях Q_куі производится по условию равенства средних значений коэффициента мощности в узлах сети, для чего необходимо определение балансного коэффициента реактивной мощности нагрузки по формуле

tgφ_бал = (∑Q_ні − ∑Q_куі)/∑P_ні, (7)

где _бал  угол треугольника суммарных мощностей всех подстанций после установки компенсирующих устройств.

Тогда tgφ_бал = (53,24523 – 29,2709)/79,81 = 0,300393.

Расчетные мощности компенсирующих устройств в каждом узле нагрузки (на каждой подстанции) определяется по формуле

Q_куi^р = P_ні(tgφ_нi − tgφ_бал). (8)

Результаты определения расчетных мощностей компенсирующих устройств в каждом узле нагрузки (на каждой подстанции) представляются в табл. 2

Для компенсации реактивной мощности возможно использование батарей конденсаторов типов КСКГ-1,05-125 и КС2-1,05-60 (табл. А.1). Учитывая, что в режиме максимума нагрузок по условиям встречного регулирования напряжение на низшей стороне подстанции должно не менее чем на 5 % превышать номинальное значение, располагаемая мощность каждой из установленных батарей компенсирующих устройств должна определяться для фактического напряжения в месте установки компенсирующих устройств

U = 1,05U_ном по формуле

Q_рБК = Q_{рБК(ном} (U/U_ном)². (9)

Тогда при использовании батарей конденсаторов типов КСКГ-1,05-125

Q_рБК = 6,5(1,05)² = 7,166 Мвар;

при использовании батарей конденсаторов типов КС2-1,05-60

Q_рБК = 3,2(1,05)² = 3,528 Мвар.

Фактическая мощность компенсирующих устройств, установленных на каждой из подстанций, определяется по формуле

Q_куi^ф = N_ку Q_рБК, (10)

где N_ку  количество компенсирующих устройств, использующих батареи конденсаторов каждого из типов на подстанции.

После установки на подстанциях компенсирующих устройств, изменится значение потребляемой на них реактивной мощности. Определение фактических значений наибольшей реактивной и полной нагрузок на низшей стороне подстанций, а также их коэффициентов мощности выполняется по выражениям

Q_нi^ф = Q_ні − Q_куi^ф; (11)

S_нi^ф, = √((P_ні)² + (Q_нi^ф)²); (12)

cosφ_нi^ф = P_ні/S_нi^ф. (13)

Результаты определения фактических значений наибольшей реактивной и полной нагрузок на низшей стороне подстанций, а также их коэффициентов мощности представляются в табл. 2

Использованный подход выбора и расстановки компенсирующих устройств в электрической сети имеет свои преимущества и недостатки. В нем точнее учитываются нагрузки на подстанциях, но распределение компенсирующих устройств не привязано к рассчитываемой сети и ее режимам. При дальнейших уточненнениях расчетов может возникнуть потребность перераспределения компенсирующих устройств в электрической сети.

Таблица 2 − Выбор и расстановка компенсирующих устройств в электрической сети

Показатель	Обозначение	Подстанции (узлы нагрузок) электрической сети
		1	2	3	4	5
Наибольшая полная нагрузка на низшей стороне подстанции	Sнi, МВА	20	21	17	20	18
Коэффициент мощности на низшей стороне подстанции	cosφнi	0,85	0,8	0,85	0,84	0,82
Синус величины φнi на низшей стороне подстанции	sinφнi	0,53	0,6	0,85	0,84	0,82
Коэффициент реактивной мощности на низшей стороне подстанции	tgφнi	0,62	0,75	0,62	0,65	0,7
Наибольшая активная нагрузка на низшей стороне подстанции	Pнi, МВт	17	16,8	14,45	16,8	14,76
Наибольшая реактивная нагрузка на низшей стороне подстанции	Qнi, Мвар	10,54	12,6	8,96	10,85	10,3
Расчетные мощности компенсирующих устройств на низшей стороне подстанции	Qкуiр, Мвар	5,43	7,55	4,61	5,81	5,87
Количество и тип компенсирующих устройств на низшей стороне подстанции	nку×тип КУ	2×КС2	1×КСКГ	1×КС2	2×КС2	2×КС2
Фактическая мощность компенсирующих устройств на низшей стороне подстанции	Qкуiф, Мвар	7,056	7,166	3,528	7,056	7,056
Фактическая наибольшая реактивная нагрузка на низшей стороне подстанции	Qнiф, Мвар	3,48	5,43	5,43	3,8	3,25
Фактическая наибольшая полная нагрузка на низшей стороне подстанции	Sнiф, МВА	17,35	17,66	15,44	17,22	15,11
Фактический коэффициент мощности на низшей стороне подстанции	cosφнiф	0,98	0,95	0,94	0,98	0,98