3.7 Розрахунок і вибір компенсуючих пристроїв.

Для вирішення питання про доцільність або недоцільність застосування компенсуючого пристрою треба визначити середньозважений коефіцієнт потужності:

сos cp.в.= Рр/Sр (3.25)

Якщо сos cp.в значно менше за 0,9, то треба розрахувати компенсуючий пристрій.

З метою підвищення сos cp.в в живлячих електромережах до величин 0,9 - 0,93 треба використати в першу чергу синхронні електродвигуни, які в режимі перезбудження віддають в електромережу реактивну потужність ємнісного характеру, що зменшує повний струм в електромережах і, як наслідок, знижують втрати електроенергії в лініях і трансформаторах. Якщо синхронних електродвигунів не передбачено, то треба встановлювати батареї статичних конденсаторів, реактивна потужність яких Qкп, кВар. може бути підрахована за формулою:

Qкп = Pсp (tg ₁ - tg ₂) (3.26)

де Pсp - середня за рік активна потужність, кВт, яка може бути підрахована за формулою:

Рср= Wріч/Тр (3.27)

де Wpiч - витрачена за рік електроенергія по лічильнику, кВт*год;

tg ₁ - тангенс кута, що відповідає середньозваженому коефіцієнту потужності за розрахунковий період;

tg ₂ - тангенс, що відповідає бажаному значенню коефіціє­нта потужності;

Тр – річна кількість годин роботи підприємства, год.

Замість середньої за рік активної потужності можна взяти середнє значення потужності і за інший період (за місяць або за тиждень і, навіть, за зміну). Але треба пам'ятати, що чим більш період, за який підраховується Рср, тим менш буде похибка у визначенні Рср.

Знайшовши реактивну розрахункову потужність компенсуючого пристрою за формулою (3.26), треба обрати з довідника тип і кількість конденсаторів. Обрана сумарна потужність може бути округлена як в більшу, так і в меншу сторону від розрахункової. Якщо графік навантаження підприємства або цеху дуже нерівний, доцільно побудувати компенсуючий пристрій з 2-х - 3-х секцій, які можна вимикати під час знижки навантаження, щоб запобігти перекомпенсації.

При живленні підприємства від двох трансформаторів обрану реактивну потужність конденсаторів треба поділити порівно між двома секціями.

Конденсаторні батареї завжди з'єднують у трикутник. З метою безпеки, щоб усунути електричний заряд на відключених від мережі конденсаторах паралельно їм повинні автоматично включатись розрядні опори R розр., Ом, величина яких підраховується за формулою:

R розр 15 Uф²*10⁶/Q (3.28)

де Uф - напруга на одній фазі батареї конденсаторів, кВ;

Q - реактивна потужність батареї конденсаторів, кВар.

3.8 Розрахунок потужності і вибір кількості живлячих трансформаторів.

Після включення обраної батареї конденсаторів необхідну потужність трансформаторів Sp , кВа можна визначити з формули:

Sp= Кнм (3.29)

де Qкп - реактивна потужність обраного компенсуючого пристою, кВАр .

Кількість трансформаторів для живлячої підстанції визначається прийнятою напередодні схемою живлення об'єкта, що пропонується, і залежить в основному від категорійності навантаження. При наявності споживачів, що відносяться до різних категорій з надійності електропостачання треба визначити відсоткове співвідношення споживачів різних категорій, яке й поляже в основу вибору кількості живлячих трансформаторів. При цьому треба додержуватись наступного: у більшості випадків, коли переважна більшість навантаження складається з споживачів першої і другої категорії, треба встановлювати два живлячих трансформатори.

Один живлячий трансформатор треба встановлювати тільки в тому випадку, коли переважна більшість навантаження належить до третьої категорії, а незначний відсоток споживачів першої категорії живиться від окремої силової зборки, яка має резервне живлення кабелем від іншої трансформаторної підстанції, включення якого забезпечене дією АВР при зникненні напруги на основному живлячому трансформаторі.

Потужність живлячих трансформаторів розраховується виходячи з повної потужності, розрахованої з формули (3.29).

При цьому треба мати на увазі, що коефіцієнт завантаження кожного трансформатора для двотрансформаторних підстанцій має бути:

Кз = 0,65 - 0,7 при перевазі електроспоживачів першої категорії

Кз = 0.7 - 0.8 - при перевазі споживачів другої категорії, а також при живленні від одного трансформатора і наявності взаємного резервного живлення від інших підстанцій по зв'язкам на вторинній напрузі.

При перевазі електроспоживачів другої категорії при наявності централізованого (складського) резерву трансформаторів, а також для електросдоживачів третьої категорії:

Кз = 0,9 - 0,95

Значення вищезазначених коефіцієнтів завантаження визначені виходячи з можливості взаємного резервування при аварійному виході з роботи одного з трансформаторів з урахуванням допустимого перенавантаження трансформатора, що залишився в роботі. Слід пам'ятати, що оптимальна потужність живлячих підстанцій для виробничих цехів лежить в межах (400 - 1000) кВА, а для допоміжних цехів в межах до 400 кВА.

Не слід вживати трансформатори потужністю більше 630 кВА, бо це принадить значне підвищення коштів на струмопровідну і комутаційну апаратуру внаслідок значного підвищення струмів короткого замикання.

Якщо потужність Sp досить значна і потребує більш потужних трансформаторів, на живлячій підстанції доцільно запроектувати дві, або більше живлячих підстанцій і розташувати їх по можливості ближче до центру навантажень окремих груп споживачів.

Таким чином розрахункова потужність трансформаторів, встановлених на живлячій підстанції Sн.тр, кВА може бути розрахована за формулою:

Sн.тр= (3.30)

де Sp - сумарна повна потужність підстанції, кВА;

Кз - коефіцієнт завантаження трансформаторів;

n - кількість трансформаторів на підстанції,

З каталогу треба обрати трансформатор з умови Sн.кат Sн.тр. У випадку коли середньорічна температура охолоджуючого повітря відрізняється від +35°С номінальна каталожна потужність трансформатора має бути перерахована па номінальну фактичну потужність Sн.ф., кВА, за формулою:

Sн.ф=Sн.кат.(1+ ) (3.31)

де - фактична середньорічна температура охолоджуючого повітря,⁰С.

Також слід зауважити, що потужність кожного трансформатора двохтрансформаторної підстанції при виході з ладу одного з них повинна забезпечити живлення всіх навантажень першої категорії і основних навантажень другої категорії, під якими треба розуміти ті споживачі другої категорії, безперервна робота яких необхідна для функціонування основних виробництв підприємства.

В практичних розрахунках з деяким наближенням можна перевірити потужність обраних трансформаторів Sтр., кВА, за формулою:

Sтр. Sав= (3.32)

де Sтр. - потужність одного трансформатора двох трансформаторної підстанції, кВА;

Sав - потужність споживачів, яку треба забезпечити в аварійному режимі (при виході з ладу одного трансформатора), кВА;

Р_І і Р_ІІ - активна потужність споживачів першої і другої категорії, встановлених на об'єкті, що проектується, кВт;

Росв - потужність освітлювальних навантажень об'єкта, кВт; Q_І і Q_ІІ - реактивна потужність споживачів першої і другої ка­тегорії, встановлених на об’єкті, що проектується, кВАр.

При обранні типу трансформаторів слід пам'ятати, що найбільш розповсюдженими є олійні трансформатори з природнім охолодженням. Вони також найдешевші в порівнянні з совтоловими і сухими трансформаторами такої ж потужності.

Але для олійних трансформаторів є обмеження, які витікають з їх пожежонебезпечності.

Перевагою сухих і совтолових трінсформаторів є те, що їх можна встановлювати безпосередньо у виробничих і інших приміщеннях без обмеження потужності, а також в підвальних приміщеннях і на будь-якому поверху будівлі.

Совтолові трансформатори мають той недолік, що при пожежі в будівлі совтол при високих температурах розкладається з виділенням токсичних газів, і тому совтолові трансформатори не можна встановлювати в приміщеннях із значною кількістю людей.