Составление баланса мощности. выбор и расстановка компенсирующих устройств

Цель составления баланса – определить необходимость компенсации реактивной мощности, определить общую реактивную мощность, подлежащую компенсации, а также определить количество компенсирующих установок на каждой из подстанций потребителей.

Так как на этой стадии проекта параметры сети еще не известны, то баланс составляется приближенно, на основании статистических данных.

Общее потребление активной мощности всеми потребителями в часы максимума или требуемая активная мощность находится суммированием нагрузок потребителей и соответствующих потерь:

(1.1)

где - активная мощность i – го потребителя, берется из задания;

- прогнозируемые потери активной мощности в линиях и трансформаторах, приходящиеся на i-тый потребитель.

Прогнозируемые потери активной мощности в линиях и трансформаторах подстанций потребителей принимаются в пределах 3…8 % от потребляемой активной мощности, например:

. (1.2)

Реактивная мощность каждого потребителя и общее потребление реактивной мощности (требуемая реактивная мощность) определяются по их активной или по полной мощности по формулам:

. (1.3)

На этой стадии проектирования потери реактивной мощности в линиях принимаются равными зарядной мощности линии (тогда они взаимно компенсируются) и учитывать только потери реактивной мощности в трансформаторах. Последние можно принять равными 3…8 % от потребляемой полной мощности [1], например:

. (1.4)

Полная мощность i-того потребителя определяется по его активной мощности и коэффициенту мощности по формуле:

. (1.5)

Общая реактивная мощность определяются суммированием:

(1.6)

Располагаемая реактивная мощность, соответствующая заданному коэффициенту мощности энергосистемы, определяется по общему потреблению активной мощности в часы наибольших нагрузок с учетом реактивной мощности ТЭЦ, определяется по формуле:

, (1.7)

где определяется по формуле:

(1.8)

Дефицит реактивной мощности, то есть реактивная мощность, которую необходимо скомпенсировать, определяется путем сравнения общего потребления реактивной мощности и располагаемой реактивной мощности:

(1.9)

Если , то компенсация реактивной мощности не требуется, если , то необходимо восполнить дефицит реактивной мощности.

Для этого на стороне 6-10 кВ подстанций потребителей устанавливаются компенсирующие устройства. При этом мощность компенсирующих устройств на i-той подстанции ориентировочно может быть определена по выражению:

(1.10)

Если требуемая мощность компенсирующих устройств превышает 10 Мвар, то для компенсации используют синхронные компенсаторы, если не превышает, то используют батареи статических конденсаторов. Далее определяют количество компенсирующих установок:

, (1.11)

где - мощность одной установки. Естественно, необходимо округлить до ближайшего целого числа.

В результате компенсации части реактивной мощности непосредственно на подстанциях потребителей реактивная мощность каждого потребителя уменьшается до величины:

. (1.12)

Общая реактивная мощность пересчитывается по формуле (1.6) и сравнивается с располагаемой. Если все расчеты выполнены верно . После компенсации полная мощность становится равной:

. (1.13)

Все данные по балансу мощности рекомендуется свести в таблицу.

ВЫБОР ОПТИМАЛЬНОГО ВАРИАНТА СХЕМЫ СЕТИ

Выбор оптимального варианта схемы сети включает в себя несколько последовательных этапов. Первым из них является этап, на котором разрабатываются возможные варианты структуры связей источников питания с пунктами потребления, то есть варианты конфигурации сети. На втором этапе делается приближенная технико-экономическая оценка каждого варианта, и из них отбирается три наиболее конкурентоспособных. И, наконец, на третьем этапе путем технико-экономического сравнения выбирается наиболее оптимальный вариант.

2.1 Порядок составления вариантов

При составлении вариантов конфигурации сети следует исходить из следующих соображений.

1 Электрическая сеть должна обеспечить определенную надежность электроснабжения. Согласно ПУЭ, потребители I и II категории должны обеспечиваться электроэнергией не менее чем от двух независимых источников питания. При питании потребителей района от шин распределительных устройств электростанций или подстанций энергосистемы независимыми источниками можно считать разные секции шин этих распредустройств, если они имеют питание от разных генераторов или трансформаторов и электрически между собой не связаны или имеют связь, автоматически отключаемую при нарушении нормальной работы одной из секций.

Для питания потребителей I категории применяют резервированные схемы с АВР. Питание потребителей II категории осуществляется, как правило, тоже по резервированным схемам, но включение резерва при этом может быть ручным, то есть резервный источник включается обслуживающим персоналом.

Питание потребителей III категории может осуществляться по нерезервированной схеме.

Если в одном пункте имеются потребители разных категорий, то при выборе конфигурации сети следует исходить из высшей категории потребителей данного пункта.

Вместе с тем, обеспечивать более высокую надежность, чем требуют ПУЭ, не следует, так как дополнительные капитальные вложения трудно обосновать.

2 Проектируемая сеть должна быть по возможности простой. В районных сетях применяют три типа схем электроснабжения:

- разомкнутые нерезервированные сети, радиальные и магистральные, выполняемые одноцепными линиями;

- разомкнутые резервированные сети, радиальные и магистральные, выполняемые двухцепными линиями;

- замкнутые резервированные сети, (в том числе с двухсторонним питанием), выполняемые одноцепными линиями.

Выбор конкретного типа схемы определяется взаимным расположением пунктов потребления и составом потребителей по категориям. Составление вариантов следует начинать с наиболее простых схем - радиальных и магистральных, выбирая для них кратчайшие трассы. Для передачи электроэнергии к пунктам, расположенным в одном направлении от источника питания, используется одна трасса.

3 Применение более сложных замкнутых схем повышает надежность электроснабжения, но имеет и отрицательные стороны. Как правило, применение замкнутой схемы электроснабжения экономически целесообразно только в том случае, если суммарная длина линий замкнутой сети получается существенно ниже, чем суммарная длина линий разомкнутой сети (в одноцепном исчислении), то есть, если экономятся капиталовложения на строительство линий и требуется меньший расход алюминия. Применение замкнутой сети, как правило, экономически нецелесообразно, если при объединении линий в замкнутый контур образуется протяженный малозагруженный участок. Кроме того, если простая замкнутая сеть охватывает 4...6 потребителей, то в послеаварийных режимах, возникающих при отключении одного из головных участков, в ней происходит недопустимо большая потеря напряжения.

4 Совершенно необязательно предусматривать для всей сети одно и то же номинальное напряжение. Отдельные участки, обычно самые отдаленные и мало загруженные, могут иметь более низкое номинальное напряжение, чем остальная сеть. Однако при принятии такого решения следует иметь в виду, что для соединения участков с разными номинальными напряжениями потребуются трехобмоточные трансформаторы, причем на большую мощность, которые более дороги, чем двухобмоточные.

Рекомендуется следующий порядок составления вариантов.

1) Составляется наиболее простой вариант радиально-магистральной сети, где все линии прокладываются двух- или одноцепными линиями по кратчайшим трассам.

2) Полученный вариант анализируется с точки зрения его возможных недостатков (большая протяженность линий, большое количество выключателей, дорогие подстанции и т.д.), и составляются следующие варианты, в которых эти недостатки в той или иной мере устраняются. При этом схема сети может оставаться как чисто радиально-магистральной, так и становиться смешанной, то есть включать в себя кольцевые участки.

3) Составляется вариант кольцевой сети, где все или большинство потребителей объединяются в кольцо.

4) Этот вариант также анализируется, и все следующие варианты составляются с целью устранения его недостатков. При этом также не исключено, что могут вновь появиться какие-то радиально-магистральные участки.

Все шаги по составлению вариантов нужно отразить в пояснительной записке. При этом следует иметь в виду, что в каждом следующем варианте должны устраняться какие-то недостатки предыдущих вариантов. Не нужно составлять новые варианты просто так, “для количества”.