2.3 Компенсация реактивной мощности

Физическая сущность Cos φ заключается в том, что он показывает какую часть активной мощности потребляет приемник или группа приемников от полной мощности подводимой к ним.

Для объектов Cos φ р рассчитывается по формуле

,

,

где- Pp и Sp – определяется по таблица 1

Энергоснабжающая организация для всех объектов, предприятий задает нормативное значение Cos φ в пределах:

Источники реактивной мощности: конденсаторные батареи, синхронные двигатели, вентильные статические источники реактивной мощности, специальные быстродействующие источники реактивной мощности. Конденсаторные батареи устанавливают на секциях шин, вблизи ЭП.

1.Если Cos φ р< Cos φ норм , тогда необходимо рассчитать сколько реактивной мощности ∆Qку, кВАр нужно отдать в сеть, чтобы повысить его до нормативного значения, по формуле:

где Рсм- активная средняя мощность за максимально загруженную смену, из табл. 2 итого по объекту

2. Если Cos φ р= Cos φ норм

3. Если Cos φ р>Cos φ норм

4. Если Cos φ р≈ Cos φ норм, то ∆Qку незначительное число, то есть выбрать батареи не представляется возможным, тогда нужно воспользоваться естественной компенсацией.

Далее приступаем к выбору числа и мощности компенсирующих устройств.

Число компенсирующих батарей принимается равным или кратным числу источников питания.

Если на объекте I,II и III категории ЭП, то nб принимается по наиболее ответственной категории

nб= 2,4,6, и т.д.

1. I, II, III к. ЭП – nб

б) II, III к. ЭП - nб= 2,4,6, и т.д.

в) I, III к. ЭП - nб= 2,4,6, и т.д.

nб*

Принимаю тип батареи2 конденсаторные батареи тип КС1-0,38-18 ЗУЗ.Напряжение-0,38Кв.Мощность-18кВАР.

4. Расчет и выбор силового трансформатора

Категория ЭП на объекте 2 и 3, выбираем число силовых трансформаторов по наиболее ответственной категории (2)- для бесперебойной работы предприятия необходимо как минимум 2 силовых трансформатора.

Технико-экономическое сравнение

Мощность силовых трансформаторов выбирается по полной мощности средней за максимально загруженную смену с учетом компенсации реактивной мощности по формуле:

где - активная средняя мощность за максимально загруженную смену, кВт

Qсм – реактивная средняя мощность за максимально загруженную смену кВАр

- сумма номинальной реактивной мощности выбранных конденсаторных батарей; кВАр

Определяем расчетную мощность одного трансформатора по формуле:

где - мощность силового трансформатора; кВА

- число силовых трансформаторов; шт

- ближайшее большее значение номинальной мощности силового трансформатора; кВА

По справочнику выбираем два трансформатора, для их сравнения и выбора более подходящего:

1. ТМ-25/10

2. ТМ-40/10

Оформляют таблицу с паспортными данными трансформаторов по выбранной номинальной мощности.

Таблица 4 – Паспортные данные трансформаторов.

Тип	Верхний предел номинального напряжения обмоток, кВ			Потери, кВт			Напряжение короткого замыкания Uкз% от номинального		Ток холостого хода Iхх% от номинального		Цена, руб
	ВН	НН	холостого хода ∆Рхх		короткого замыкания ∆Ркз
ТМ-25/10	10	0,4	0,135		0,6	4,5		3,2		58000
ТМ-40/10	10	0,4	0,19		0,88	4,5		3		65000

Проверяют выбранные трансформаторы по коэффициенту загрузки в нормальном режиме работы, Кз, по формуле:

Кз=, (15)

Кз=

Где Sсм- мощность трансформатора за максимально загруженную смену, кВАр;

Nт- количество трансформаторов, шт;

Sнт- номинальная мощность трансформатора, кВА;

Кз=(0,6÷0,8), [5.с.67]

Проверяют выбранные трансформаторы по коэффициенту загрузки в аварийном режиме работы, Кзав, по формуле:

Кзав=, (16)

Кзав=

где Sсм- мощность трансформатора за максимально загруженную смену, кВАр;

Nт- количество трансформаторов, шт;

Sнт- номинальная мощность трансформаторов, кВА;

Кзав≤1,4, [5.89]

Учитывая перспективу развития производства данного объекта коэффициент загрузки в нормальном режиме работы, Кз, может увеличиваться. Коэффициент загрузки в аварийном режиме работы, Кзав, получился меньше 1,4, поэтому трансформатор может работать по 6 часов в течение 5 суток.

Определяют потери реактивной мощности при холостом ходе в трансформаторе, ∆Qхх, кВАр, по формуле:

∆Qхх=, кВАр (17)

∆Qхх= кВАр

где Iхх- ток холостого хода в трансформаторе, %, таблица 2;

Sнт- номинальная мощность трансформаторов, кВА;

Определяют потери реактивной мощности при коротком замыкании в трансформаторе, ∆Qкз, кВАр, по формуле:

∆Qкз=, кВАр (18)

∆Qкз= кВАр

где Uкз- напряжение короткого замыкания в трансформаторе, %, таблица 2;

Sнт- номинальная мощность трансформаторов, кВА;

Определяют приведенные потери активной мощности при коротком замыкании в трансформаторе, ∆Р'кз, кВт, по формуле:

∆Р'кз=∆Ркз+Кэп ∆Qкз, кВт (19)

∆Р'кз=0,6+0,06*1,125=0,66 кВт

где ∆Ркз- потери мощности при коротком замыкании в трансформаторе, кВт;

∆Qкз- потери реактивной мощности при коротком замыкании в трансформаторе, кВАр;

Кэп- коэффициент эквивалентных потерь;

Кэп=0,01 ÷ 0,12, [5.с.205]

Определяют приведенные потери активной мощности при холостом ходе в трансформаторе, ∆Р'хх, кВт, по формуле:

∆Р'хх=∆Рхх+Кэп ∆Qхх, кВт (20)

∆Р'хх=0,135+0,06*0,03=0,13 кВт

где ∆Рхх- потери мощности при холостом ходе в трансформаторе, кВт;

∆Qхх- потери реактивной мощности при холостом ходе в трансформаторе, кВАр;

Кэп- коэффициент эквивалентных потерь;

Определяют полные приведенные потери активной мощности в трансформаторе, ∆Р'т, кВт, по формуле:

∆Р'т=(∆Р'хх+Кз2 ∆Ркз) Nт, кВт (21)

∆Р'т=(0,13+0,64*0,6)*2=1,028кВт

где ∆Р'хх- приведенные потери активной мощности при холостом ходе в трансформаторе, кВт;

Кз- коэффициент загрузки трансформатора;

∆Р'кз- приведенные потери активной мощности при коротком замыкании в трансформаторе, кВт;

Nт- количество трансформаторов, шт;

Определяют капитальные затраты на приобретение и эксплуатацию трансформатора, К, руб, по формуле:

К=Ц Nт, руб (22)

К=58000*2=116000 руб

где Ц- стоимость трансформатора, руб;

Nт- количество трансформаторов, шт;

Определяют потерянную электроэнергию в трансформаторе, Uпэ/э, руб по формуле:

Uпэ/э=∆Р'т Тгод Со, руб (23)

Uпэ/э=1,028*4224*2,73=11854,4 руб

где ∆Р'т- полные приведенные потери активной мощности в трансформаторе, кВт;

Тгод- число часов работы трансформатора в год;

Со- стоимость одного кВт энергии, руб;

Определяют издержки на амортизацию при эксплуатации трансформатора, Uа, руб, по формуле:

Uа=, руб (24)

Uа=руб

где К- капитальные затраты на приобретение и эксплуатацию трансформатора, руб;

Nа- норма амортизации трансформатора, %;

Nа=6,4%

Определяют издержки при эксплуатации трансформатора, U, руб, по формуле:

U=Uа+Uпэ/э, руб (25)

U=7424+11854,4=19278,4,руб

где Uа- издержки на амортизацию при эксплуатации трансформатора, руб;

Uпэ/э- потерянную электроэнергию в трансформаторе, руб;

Определяют затраты на приобретение и эксплуатацию трансформатора, З, руб, по формуле:

З=U+рн К, руб (26)

З=19278,4+0,15*116000=36678,4, руб

где U- издержки при эксплуатации трансформатора, руб;

К- капитальные затраты на приобретение и эксплуатацию трансформатора, руб;

рн- нормативный коэффициент эффективного внедрения новой техники;

рн=0,15, [3.с.112]

Таблица 5 - Технико-экономическое сравнение двух вариантов трансформаторов.

Количество, шт, мощность силового трансформатора	Приведенные потери активной мощности в трансформаторе, ∆Р'т, кВт	Коэффициент загрузки в нормальном режиме, Кз	Коэффициент загрузки в аварийном режиме, Кзав	Издержки на амортизацию при эксплуатации трансформатора, Uа, руб	Потери электроэнергии в трансформаторе, Uпэ/э, руб	Капитальные затраты на приобретение и эксплуатацию трансформа тора, К, руб	Затраты на приобретение и эксплуатацию трансформатора, З, руб
2x25	1,028	0,64	1,28	7424	11854,4	116000	36678,4
2x40

На основании технико-экономического сравнения двух вариантов трансформаторов принимают второй вариант трансформатора