9 Расчет показателей качества напряжения в узлах сэс

Согласно исходным данным, высоковольтными электроприемниками завода являются синхронные и асинхронные двигатели, синхронные двигатели установлены в компрессорной станции и котельной, а асинхронные двигатели установлены в водонасосной. Прямой запуск мощных электродвигателей, влечет за собой появление больших пусковых токов, из за чего появляются просадки напряжения. Для того чтобы избежать этого необходимо использовать частотный или мягкий пуск электродвигателей, так как эти вопросы будут рассматриваться в разделе релейной защиты, целесообразно вопросы качества рассмотреть там же.

Выводы по разделу девять

Принято решение о рассмотрении вопроса качества э/э в разделе релейной защиты.

10 Расчет и выбор устройств компенсации реактивной мощности

Расчет устройств компенсации реактивной мощности будем производить на методе, основанном на методе Лагранжа. В соответствие с ним вначале составляется схема электроснабжения, на которой показаны возможные источники и потребители реактивной мощности. Данная схема представлена на рисунке 10.1. Поскольку разработанная выше схема электроснабжения является симметричной относительно секционных выключателей, на ней показаны источники и потребители реактивной мощности, подключенные к одной СШ ГПП.

Рисунок 10.1 – Схема замещения системы электроснабжения предприятия для

проведения расчета компенсации реактивной мощности

1. Параметры схемы рассчитываются по формулам (3.9), а также:

Считаем, что на стороне НН ТП установлена основная группа БК, мощность которой рассчитана в разделе 3.

Поэтому считаем, что со стороны НН потребляется реактивная мощность:

Результаты расчета параметров схемы приведены в таблице 10.1.

Таблица 10.1 – Результаты расчета параметров схемы

Наименование	Sн.т., кВА	Q1,i, квар	ΔQтi, квар	Rтрi, Ом	Rлi, Ом
ТП1	2000	515,25	67,04	0,4125	0,04
ТП2	2000	515,25	67,04	0,4125	0,03
ТП3	2000	1021,09	67,04	0,4125	0,02
ТП4	400	186,21	17,22	3,4375	0,01
ТП5	160	55,08	7,21	9,3750	0,06
ТП6	160	13,01	7,21	9,3750	0,04
ТП7	400	114,48	14,99	3,4375	0,03
ТП8	160	34,24	7,21	9,3750	0,06
ТП9	160	17,55	7,41	9,3750	0,09
ТП10	1000	288,13	38,95	1,0800	0,03
ТП11	400	106,63	13,44	3,4375	0,05
ТП12	400	100,64	7,77	3,4375	0,06
РП1()	-	-	-	-	0,05
РП2()	-	-	-	-	0,07
	-	-	-	-	0,04
	-	-	-	-	0,03
	-	-	-	-	0,08

Располагаемую реактивная мощность синхронных двигателей можно найти по формуле:

где – коэффициент допустимой перегрузки СД по реактивной мощности. Примем, что коэффициент загрузки по активной мощности. Тогда при относительном напряжении на двигателях

–количество двигателей:

–номинальная активная мощность СД:

–номинальная реактивная мощность СД:

; ;

Экономически целесообразная реактивная мощность, передаваемая энергосистемой предприятию в расчете на один трансформатор:

2. Определим удельную стоимость потерь активной мощности. Удельная стоимость потерь активной мощности равна:

,

где  – коэффициент, учитывающий затраты, обусловленные передачей по электрическим сетям мощности для покрытия потерь активной мощности;

 и  – основная и дополнительная ставки двухставочного тарифа.

3. Определим затраты на генерацию реактивной мощности отдельными источниками:

– для низковольтных БК (0,4 кВ):

(10.1)

где –нормативный коэффициент отчислений. Для силового оборудования напряжением до 20 кВ:

–удельная стоимость батарей конденсаторов:

-для низковольтных БК:

-для высоковольтных БК:

–отношение номинального напряжения конденсаторов к номинальному напряжению сети. Для низковольтных БК ; для высоковольтных;

–удельные потери в конденсаторах;

-для низковольтных БК:

-для высоковольтных БК:

По формуле (10.1):

– для низковольтных БК:

– для высоковольтных БК (10 кВ):

– для СД:

При отсутствии прочих потребителей реактивной мощности:

где и- постоянные величины, зависящие от технических параметров двигателя. Для двигателей:

СТД-1600-2 ;

СТД-630-2 ;

4) Определим эквивалентные активные сопротивления ответвлений с ТП. Для расчета оптимальной реактивной мощности, генерируемой низковольтными БК, необходимо знать эквивалентные сопротивления соответствующих ТП.

Для ТП, питающихся по радиальным линиям схема представлена на рисунке 10.2:

Рисунок 10.2 – Схема замещения радиальной линий

Для ТП, питающихся по магистральным линиям схема представлена на рисунке 10.3:

Рисунок 10.3 – схема замещения магистральной линии

Для ТП1 и ТП2, питающихся от одной магистрали:

Аналогично рассчитываем сопротивления для остальных ТП, результаты расчета представлены в таблице 10.2.

Таблица 10.2–Эквивалентные сопротивления

Трансформаторная подстанция	Rтрi, Ом	Rлi, Ом	Rэi, Ом
ТП1	0,412	0,04	0,50
ТП2	0,412	0,03	0,53
ТП3	0,412	0,02	0,45
ТП4	3,437	0,01	3,56
ТП5	9,375	0,06	9,50
ТП6	9,375	0,04	9,54
ТП7	3,437	0,03	3,53
ТП8	9,375	0,06	9,44
ТП9	9,375	0,09	9,46
ТП10	1,080	0,03	1,11
ТП11	3,437	0,05	3,56
ТП12	3,437	0,06	3,50

5. Определим реактивную мощность источников, подключенных к ГПП. Оптимальные реактивные мощности низковольтных БК, подключенных к ТП, определим в предположении, что к шинам ГПП подключена высоковольтная БК. Определим оптимальную мощность дополнительной группы БК для ТП по формуле :

где –удельные затраты на генерацию реактивной мощности высоковольтной БК, подключенной к секции шин ГПП: =;

–эквивалентное активное сопротивление ответвления с i-й ТП, подкл- юченного к СШ ГПП.

Если при расчете мы получим, что , то установка дополнительной группы БК на ТП нецелесообразна.

Результаты расчетов оптимальной реактивной мощности и выбора стандартных низковольтных БК ТП приведены в таблице 10.3. Мощность основной группы БК определяется по формуле:

Величина взята из раздела 3.

Таблица 10.3- Выбор низковольтных БК

Место установки БК	Rэi, Ом	Qci, Мвар		Qкi, квар	Qкi+ Qсi, квар	Тип принятой стандартной БК	Qстi, квар
		расч.	прин.
ТП1	0,50	-0,76	0,00	513,78	513,78	УКЛН-0,38-400-150 У3, УКЛН-0,38-150-150 У3	550
ТП2	0,53	-0,68	0,00	513,78	513,78	УКЛН-0,38-400-150 У3, УКЛН-0,38-150-150 У3	550
ТП3	0,45	-0,39	0,00	596,65	596,65	УКЛН-0,38-600-150 У3	600
ТП4	3,56	0,02	0,02	22,96	39,59	УКЛН-0,38-50-150 У3	50
ТП5	9,50	-0,01	0,00	26,37	26,37	УКЛН-0,38-30-150 У3	30
ТП6	9,54	-0,05	0,00	65,55	65,55	УКЛН-0,38-75-150 У3	75
ТП7	3,53	-0,06	0,00	0,00	0,00	-	-
ТП8	9,44	-0,03	0,00	32,77	32,77	УКЛН-0,38-30-150 У3	30
ТП9	9,46	-0,05	0,00	85,54	85,54	УКЛН-0,38-100-150 У3	100
ТП10	1,11	-0,27	0,00	48,34	48,34	УКЛН-0,38-50-150 У3	50
ТП11	3,56	-0,07	0,00	0,00	0,00	-	-
ТП12	3,50	-0,07	0,00	0,00	0,00	-	-

5. Определим оптимальную реактивную мощность, генерируемую источниками реактивной мощности, подключенными к секции шин РП2. Поскольку к секции шин РП2 подключены синхронные двигатели и отсутствуют потребители реактивной мощности, то можно сказать о нецелесообразности высоковольтной БК на секциях шин РП2. Тогда оптимальную реактивную мощность, генерируемую СД, можно найти по формуле:

(10.2)

где – эквивалентное сопротивление СД:

По формуле (10.2):

Как видим, оптимальная реактивная мощность, генерируемая синхронными двигателями, не превышает располагаемую реактивную мощность СД ;.

5. Определим оптимальную реактивную мощность, генерируемую источниками реактивной мощности, подключенными к секциям шин РП1. Поскольку к секциям шин РП1 подключены асинхронные двигатели и отсутствуют другие источники реактивной мощности (низковольтные БК ТП, СД), то, учитывая установку на шинах ГПП высоковольтной БК, получим:

где– реактивная мощность, потребляемая АД, подключенными к секции шин РП1. Из раздела 2:

Тогда . В качестве высоковольтных БК, установленных на секциях шин РП1, устанавливаем УК-10,5-450 ЛУЗ.

5. Определим оптимальную мощность высоковольтных БК, установленных на секциях шин ГПП по формуле:

Принимаем к установке на шинах ГПП УК-10,5-750 ЛУЗ.

5. Для проверки правильности расчетов составим баланс реактивной мощности.

Потребляемая реактивная мощность от одной секции шин ГПП:

Генерируемая реактивная мощность на одну секцию шин ГПП:

Процентное соотношение генерируемой реактивной мощности к потребляемой:

Таким образом, баланс реактивной мощности на секции шин ГПП сходится с допустимой погрешностью (5%).

10) Определим резерв реактивной мощности в расчете на секцию шин ГПП по формуле:

где – стандартная мощность выбранной низковольтнойi-1 БК;

– стандартная мощность выбранной высоковольтной БК подключенной к с.ш. РП1;

– стандартная мощность выбранной высоковольтной БК подключенной к с.ш. ГПП;

– суммарная реактивная мощность, потребляемая электроприемниками предприятия от одной секции шин ГПП с учетом потерь реактивной мощности в трансформаторах цеховых ТП и без учета части реактивной мощности, скомпенсированный с помощью основных групп низковольтных БК.

Таким образом, можно утверждать, что резерв реактивной мощности достаточен.

Расчетный коэффициент реактивной мощности на вводе ГПП можно найти по формуле: