Выбор компенсирующих устройств

Рис. 5.9. Расчет мощности КУ.

Мощность компенсирующего устройства Qк определяется на основании:

а) Q_Э1 - РМ, которую энергосистема (ЭС) может выдать в период своей максимальной нагрузки;

б) Q_Э2 - РМ, которую ЭС требует обеспечить в ночные часы, часто ;

в) Q_М – максимальная мощность потребителя;

г) Q_МИН – минимальная мощность потребителя.

Общая мощность всех секций КУ: Q_К = Q_М - Q_Э1;

Неотключаемая часть батареи: Q_КМИН = Q_МИН - Q_Э2;

Если ночью нагрузка потребителя Q_МИН мала, а мощность подключенной КБ ве­лика, то наступит режим перекомпенсации: избыточная РМ отправится в ЭС и вызовет повышение напряжения и потерь активной мощности в сети ЭС. Чтобы не допустить перекомпенсации, в ночные часы необходимо соблюдать условие Q_КМИН ≤ Q_МИН.

Если Q_Э1 неизвестна:

, где

- естественный .

- нормативный .

- приводится в справочниках в зависимости от схемы питания:

а) Питание на генераторном напряжении (потери активной мощности на выработку и передачу реактивной относительно невелики): ;

б) 2 трансформации (повышающая и понижающая): ;

в) 3 трансформации (самые большие потери): ;

Зная Q_КМИН можно определить диапазон регулирования КБ: Q_К - Q_КМИН.

Выбор размещения КБ

Требуется распределить мощности КБ между сторонами высокого и низкого напряжения (ВКБ – высоковольтная КБ, НКБ – низковольтная КБ, рис. 5.10). В варианте ВКБ низка стоимость конденсаторов, но высока стоимость выключателя, через который батарея подключается к шинам 6 – 10 кВ. В варианте НКБ конденсаторы дороже, выключатель дешевле и трансформаторы 6 – 10/0,4 кВ разгружены от РМ. Для определения оптимального варианта необходимо выполнить технико-экономический расчет.

Ежегодные приведенные затраты на КБ: .

Если потерями активной мощности в КБ пренебречь, то З₂ ≈ 0.

З₀ [руб/год] - затраты, не зависящие от мощности батареи (например, выключателя или стоимость шкафа).

З₁ - затраты на саму батарею [руб/кВАр*год].

Расчетная схема размещения приведена на рис. 5.10

Рис. 5.10. Размещение КБ ни сторонах высокого и низкого напряжения.

Порядок расчета:

1) Для принятого типоразмера трансформатора S_НТ определяется минимальное количество трансформаторов n_ТМИН, рассчитанное на пропуск только активной мощности Р_М.

, где

S_НТ - номинальная мощность одного трансформатора.

К_З < 1 - коэффициент загрузки трансформаторов.

n_ТМИН округляют до целого в большую сторону => .

2) Q_ТМ - максимальная РМ, которая может быть пропущена через трансформаторы (возникает из-за округления ).

;

Если Q_ТМ < Q_М, то недостающую РМ получают от НКБ:

;

Если Q_ТМ > Q_М, то всю КБ можно поставить на высокой стороне (6-10 кВ).

, но при этом через трансформаторы пойдет мощность не Q_ТМ, а Q_М.

3) Формирование вариантов размещения КБ.

В зависимости от соотношения мощностей Q_Э1, Q_ТМ и Q_М возможны три варианта размещения КБ (см. диаграммы на рис.5.11).

Вариант 1. Пропускная способность трансформаторов мала, Q_ТМ < Q_Э1 (рис.5.11 а). Трансформаторы не могут пропустить даже мощность Q_Э1, предлагаемую энергосистемой, поэтому принимаем Q_Э1 = Q_ТМ. Высоковольтную КБ поставить невозможно, =0, мощность низковольтной батареи:Q_КН = Q_М - Q_ТМ.

Рис.5.11. Диаграммы соотношения мощностей и варианты размещения КБ.

Вариант 2. Пропускная способность трансформаторов Q_ТМ недостаточна для пропуска мощности нагрузки Q_М: Q_Э1 < Q_ТМ < Q_М (рис.5.11.б). При этом следует рассмотреть два подварианта:

- 2а - часть КБ устанавливается на стороне ВН: Q_КВ = Q_ТМ - Q_Э1, а вторая часть – на стороне НН: Q_КН = Q_М - Q_ТМ.

- 2б – вся КБ устанавливается на стороне НН: Q_КН = Q_М - Q_Э1 = Q_М – Q_T , где Q_T = Q_Э1 - РМ, проходящая через трансформатор, Q_КВ =0.

Вариант 3. Пропускная способность трансформаторов Q_ТМ превышает мощность нагрузки: Q_ТМ > Q_М (рис.5.11.в). В этом случае также следует рассмотреть два подварианта:

- 3а – вся КБ устанавливается на стороне ВН: Q_КВ = Q_М - Q_Э1 = Q_T - Q_Э1, где Q_T = Q_М , Q_КН = 0.

3б – вся КБ устанавливается на стороне НН: Q_КН = Q_М - Q_Э1 = Q_М – Q_Т, где Q_T = Q_Э1 , Q_КВ = 0.

4) Расчет годовых приведенных затрат по каждому из вариантов (подвариантов) и выбор оптимального.

Формула затрат: ;

З_Т - затраты на дополнительный трансформатор (если он есть), руб/год;

С - стоимость электроэнергии, [руб/кВт*год];

ΔР_К– номинальные потери КЗ в одном трансформаторе, кВт;

n_T - количество трансформаторов;

- коэффициент загрузки одного трансформатора.