1.4 Расчет электрических нагрузок нпс

Рассчитаем мощность синхронных двигателей по формулам 1..7, результаты представим в таблице 4.

Таблица 4

Расчет электрических нагрузок НПС

НПС
Потребитель	Кол-во	Pном	cos	Qном	Kисп	Pрасч	Qрасч	Sрасч	Iрасч
СД	4	1250	0,999	-55,9	0,78	975,0	-43,6	976,0	53,7
запас	2
Кисп.гр.а	0,78
Nср.кв.а	4,00
Кмакс.а	1,2
Кисп.гр.р	0,78
Nср.кв.р	4,00
Кмакс.р	1,2
Итого			0,999			4680	-209,453	4684,685	257,6
КТП НПС						540	300	617,7378	891,6277
Итого с учетом компенсации и потерь						5220	90,55	5242,56	288,2661

Коэффициент мощности синхронных двигателей равен 0,95. Реактивная нагрузка при этом достигает 3,5МВар, что составляет около 30% от суммарного потребления. Для уменьшения реактивного потребления электроэнергии применим системы управления током возбуждения (СУВ) синхронных электродвигателей СТСН производства Электротяжмаш-Привод. Функции системы управления током возбуждения СТСН:

• форсировка по току не менее 1,4 номинального значения;

• ограничение длительности и периода форсировок;

• поддержание постоянства заданного тока возбуждения с точностью ±1% при колебании напряжения питающей сети в пределах от 70 до 110% от номинального и при изменении температуры ротора;

• ограничение минимального и максимального тока возбуждения;

• гашение поля возбуждения при отключении двигателя от сети, при перерывах питания, при наличии сигнала на гашение поля;

• местное и дистанционное управление установкой тока возбуждения в диапазоне от минимального до максимального;

• сохранение работоспособности при кратковременном (не более 60 с) изменении напряжения питающей сети в пределах от 50 до 140%;

• регулирование реактивного тока статора и коэффициента мощности при работе в автоматическом режиме;

• связь с АСУ верхнего уровня.

Это позволяет поддерживать коэффициент мощности синхронных двигателей близкий к единице. Рассчитаем нагрузки по НПС с учетом использования СТСН в режиме автоматического поддержания коэффициента мощности.

2 Компенсация реактивной мощности

Нагрузка в сетях 0,4кВ имеет индуктивный характер из-за большого количества асинхронных двигателей, а также трансформаторов, работающих с неполной нагрузкой. Такая нагрузка, помимо активной мощности потребляет и реактивную мощность, увеличивая в среднем 20-25% полную мощность по отношению к активной.

Отсутствие компенсирования индуктивной составляющей тока нагрузки приводит к следующему:

• увеличение тока нагрузки, вследствие чего - дополнительные потери в проводниках и снижение пропускной способности сетей;

• завышение мощности трансформаторов и сечения кабелей, отклонение напряжения сети от номинала;

• увеличение платы поставщику электроэнергии и ухудшенное качество электроэнергии.

Снизить отрицательный эффект всех вышеизложенных факторов можно введением емкостной нагрузки в систему и приближения общего характера нагрузки к чисто активному. Наиболее эффективным способом достижения этой цели является применение автоматических установок компенсации реактивной мощности (АУКРМ), которые позволяют автоматически поддерживать заданный коэффициент мощности (КМ) в системе на заданном уровне.

Наиболее эффективными являются установки с несимметричной конфигурацией, поскольку могут обеспечить как точное регулирование, так и минимальную частоту коммутации ступеней при меньшей стоимости, по сравнению с симметричными.

АУКРМ является комплектной многокомпонентной системой, состоящей из компенсирующих устройств (КУ), исполнительных устройств (ИУ), различных вспомогательных устройств (ВУ) и системы управления - регулятора реактивной мощности (РРМ). Все перечисленное оборудование устанавливается в соответствующей оболочке (шкафу).

Принцип работы АУКРМ состоит в регулировании коэффициента мощности (КМ) потребителей в соответствии с заданным, путем ступенчатого (или бесступенчатого) регулирования емкости батареи конденсаторов.

Следует особо отметить, что для работы АУКРМ необходим сигнал от трансформаторов тока, измеряющих ток нагрузки ввода, к которому она подключается. Этот трансформатор тока, как правило, устанавливается во вводной ячейке РУ Заказчика (возможно использование существующего) и является единственным компонентом системы компенсации, не входящим в объем поставки АУКРМ.

Исполнительными устройствами являются контактные электромеханические - контакторы, снабжаемые необходимыми токоограничивающими резисторами, которые включаются параллельно основным контактам, шунтируя выброс напряжения при коммутации конденсатора.

«Классическими» являются ступенчатые установки, которые с помощью микропроцессорного регулятора позволяют оперировать мощностью установки, разделенной на части - ступени. Каждая ступень подключается к сети с помощью электромеханического контактора.

Скорость реакции системы на изменение реактивной мощности ограничивается механическими характеристиками износостойкости контакторов, а также минимальным временем, необходимым для разряда конденсаторов (быстродействие не менее 1-3 мин).

Износостойкость системы зависит от износостойкости контакторов (максимум - 100...200 тыс. циклов, 200 коммутаций в час). Износ контакторов прямо пропорционален точности регулирования и величине разброса минимума и максимума нагрузки; повышение точности регулирования влечет за собой увеличение ступеней установки и ее стоимости.