4.11. Расстановка компенсирующих устройств

Суммарная мощность Q_К компенсирующих устройств (КУ) в системе может быть определена из условия балан- са реактивной мощности (4.13) либо из условий уменьше- ния потерь мощности или регулирования напряжения. Сте- пень оснащения компенсирующими устройствами  харак- теризуется отношением их суммарной мощности в мегаварах к максимальной активной нагрузке энергосисте- мы Р_НБ, МВт:

В большинстве отечественных энергосистем показатель не превышает 0,25—0,3 с учетом КУ, установленных в се- тях промышленных предприятий, что явно недостаточно. Для преодоления отставания в оснащенности КУ величина  в ближайшем будущем должна быть доведена до 0,45 Мвар/МВт.

Задача расстановки КУ состоит в определении мощно- сти КУ, устанавливаемых на каждой из подстанций си- стемы.

До недавнего времени мощность компенсирующих уст- ройств на промышленных предприятиях выбиралась по нормативному средневзвешенному коэффициенту мощности. Он должен быть не ниже 0,92—0,95 и определяется так:

где W – показания счетчика активной энергии за отчет- ный период (год, месяц, сутки); W — показания счетчика реактивной энергии за отчетный период.

Сейчас в качестве критерия степени компенсации реак- тивной мощности принята разрешаемая энергосистемой к использованию реактивная мощность в часы максимума нагрузки энергосистемы. Энергосистема определяет значе- ния реактивной мощности Q_C , передаваемой по сети систе- мы, для режимов максимума и минимума активных нагру- зок системы и для послеаварийных режимов.

Необходимая мощность компенсирующих устройств для i-й подстанции Q_Кi определяется следующим образом:

Q_Кi = Q_i – Q_Ci , (4.16)

где Q_i – реактивная мощность нагрузки в режиме макси­- мума; Q_Ci — мощность, предоставляемая из сети энергоси­- стемы в этом же режиме. Эта мощность определяется в ре- зультате расчета и оптимизации режима работы энергоси- стемы.

Рассмотрим выбор и расстановку компенсирующих уст- ройств с помощью упрощенного способа из условия равен- ства коэффициентов мощности на отдельных подстанциях. Именно такой упрощенный способ применяется в большин- стве учебных курсовых проектов по электрическим сетям.

До установки КУ реактивная нагрузка подстанции i составляет Q_i =P_i tg_i.

Суммарная мощность реактивных нагрузок всех n под- станций системы

Определим сбалансированную с помощью КУ суммар- ную реактивную мощность нагрузок:

где Q_K — суммарная мощность компенсирующих устройств,

т.е.

Суммарная активная мощность нагрузок всех подстан- ций в системе после установки КУ практически не изме- нится:

Тогда

(4.17)

где _БАЛ — угол треугольника суммарных мощностей всех подстанций после установки КУ.

Компенсирующие устройства расставляются так, чтобы на каждой подстанции угол _i был равен _БАЛ. Поэтому после установки КУ

Q_{i БАЛ} =P_i tg _БАЛ .

Отсюда

Q_Кi = Q_i – Q_{i БАЛ} =P_i tg_i – P_i tg_БАЛ , i = 1,…,n. (4.18)

Определенные в результате расчета мощности Q_Кi округ- ляются до стандартных значений, соответствующих мощно- сти комплектных установок конденсаторов.

В практике проектирования и эксплуатации должны применяться более общие и обоснованные методы расста- новки компенсирующих устройств. Однако и при их прило- жении сначала, как и в предыдущем способе, определяется суммарная мощность КУ. Затем решается задача оптималь- ной расстановки КУ на подстанциях. Для выбора мощности КУ и мест их установки используются методы оптимиза- ции.

В современных условиях дефицита КУ увеличение сте- пени компенсации реактивной мощности в распределитель- ных сетях имеет большое народнохозяйственное значение. Так, по некоторым данным увеличение коэффициента мощ- ности на 0,01 в масштабах страны дает экономию на поте- рях в сети до 500 млн. кВтч электроэнергии в год. Ком- пенсация реактивной мощности в сетях промышленных предприятий, а также в городских и сельских имеет свои особенности.

На промышленных предприятиях наибольшее распро- странение получили БК. Установка синхронного компенса- тора допускается на крупных предприятиях по согласова- нию с энергосистемой. Необходимость их установки обо- сновывается технико-экономическими расчетами. В про- стейшем случае мощность компенсирующего устройства, устанавливаемого в пункте i, определяется следующим простым выражением:

где Q_ — суммарная распределяемая мощность КУ; r_i — сопротивление радиальной линии, питающей данный пункт; r_ЭК — эквивалентное сопротивление сети:

Более обоснованное и общее решение задачи выбора и расстановки компенсирующих устройств сводится к оп- ределению минимальных затрат при соблюдении ограниче- ния в виде баланса реактивной мощности в рассматривае- мом узле. Для задачи выбора и расстановки КУ, а также для оптимизации режима системы электроснабжения про- мышленного предприятия по реактивной мощности приме- няются методы оптимизации.

В городских и сельских электрических сетях обследова- ния показали, что при дополнительной экономически обос- нованной установке компенсирующих устройств снижение потерь электроэнергии может составить 20—25%. В го- родских и сельских электрических сетях оптимальным ва- риантом является полная компенсация реактивных мощно- стей нагрузок в режиме наибольших нагрузок. В качестве компенсирующих устройств в этих сетях используются БК.

Найденную в результате расчетов общую мощность компенсирующих устройств 0,38 кВ распределяют между присоединенными к сети 6—10 кВ трансформаторными подстанциями с учетом реактивной мощности комплектных установок конденсаторов. Их мощность не может быть произвольной, а определяется стандартом. В первую оче­- редь следует устанавливать устройства компенсации в тех местах, где уровень напряжения нельзя поддерживать за счет централизованного регулирования.