6. Компенсация реактивной мощности

Одним из основных вопросов, решаемых как на стадии проектирования, так и на стадии эксплуатации систем электроснабжения, является вопрос о компенсации реактивной мощности, включающей расчет и выбор компенсирующих устройств, их регулирование и размещение.

Большая часть электпроприемников в процессе работы потребляют из сети помимо активной мощности, реактивную. Потребление реактивной мощности, по существу, не связано с потреблением активной мощности и обусловлено параметрами сети переменного тока и режимами её работы. Реактивная мощность потребляется любым элементом электрической сети, в которой ток отстает от приложенного напряжения.

Основными потребителями реактивной мощности являются: асинхронные электродвигатели (до 65% от общего потребления реактивной мощности), трансформаторы (до 25%), воздушные линии и реакторы [17].

Для любой электрической сети должен существовать баланс полной мощности при соблюдении условий поддержания нормального режима с обеспечением необходимой пропускной способности сетей и устойчивой работы электрических установок.

Компенсация реактивной мощности является самым дешевым и одновременно самым эффективным средством повышения технико-экономических показателей электрических систем.

С увеличением передачи реактивной мощности по электрической сети возрастают потери напряжения, следовательно, снижается активная мощность, что приводит к увеличению мощности оборудования электрических станций и тем самым дополнительные расходы на выработку электроэнергии.

Передача значительной реактивной мощности по линиям и через трансформаторы не выгодна по следующим причинам:

- возникают дополнительные потери активной мощности электроэнергии в электрических сетях электроснабжения:

- возникают потери напряжения. При передаче мощностей Р и Q через элементы сети с сопротивлением R и Х, потери напряжения составят:

Дополнительные потери напряжения увеличивают отклонение напряжения на зажимах приемников от номинального напряжения.

- ведет к загрузке реактивной мощностью линий передач и трансформаторов, уменьшая их пропускную способность, что приводит к необходимости увеличения сечения проводников кабельных и воздушных линий, а также увеличивает номинальную мощность трансформаторов.

Рекомендуется приближать источник реактивной мощности к местам ее потребления в сети, что значительно разгружает питающие линии и трансформаторы от реактивной мощности.

Для компенсации реактивной мощности, потребляемой электроустановками, используются синхронные машины, конденсаторы и специальные статические источники реактивной мощности.

Наиболее распространенным средством компенсации реактивной мощности является применение конденсаторных установок.

Применение конденсаторных установок даст возможность не только повысить коэффициент мощности до требуемой величины и уменьшить потери электроэнергии в элементах сети, но и является средством регулирования напряжения, и повысит качество электроэнергии.

В данное время на Черепановском месторождении реактивная мощность не компенсируется, что значительно повышает расходы на оплату электроэнергии.

Достоинства применения конденсаторных установок:

- полная окупаемость в короткие сроки за счет снижения расходов на электроэнергию;

- меньший объем работ по монтажу и обслуживанию оборудования;

- более эффективное использование энергии при том же общем объеме мощности;

- улучшенные показатели по напряжению;

- меньшие падения напряжения.

Компенсация реактивной мощности осуществляется следующими способами:

а) централизованным, когда конденсаторные батареи устанавливаются на шинах 6,10 или 0,4-0,23кВ трансформатора;

б) групповым, когда КБ устанавливаются на шинах или распределительных пунктах цехов 0,4-0,23кВ ;

в) индивидуальным, когда КБ устанавливаются непосредственно у каждого приемника.

Установка конденсаторных батарей типа УК обеспечит заданный cos φ для данного предприятия.

Потребители Черепановского месторождения, запитанные от подстанции «Сива», потребляют большое количество реактивной мощности (tg φ _1с.ш. =1,44 tg φ _2с.ш.=1,53), но при этом она ни как не компенсируется.

Таким образом, для увеличения пропускной способности линий и разгрузки от реактивной мощности, на шинах 6 кВ, проектируемого распределительного устройства, установим конденсаторные батареи.

Определение мощности компенсирующих устройств

Мощность, которую необходимо скомпенсировать:

Qкку= Pр(tg φ_ср.взв.- tg φ_эн.сис.), где

tg φ_эн.сис – tg φ энергетической системы, установленный для каждого предприятия.

Реактивная мощность остающаяся не скомпенсированной:

Qр.ск.= Qр.- Qкку.пр. , где

Qкку.пр. – мощность выбранного компенсирующего устройства.

Полная мощность после компенсации:

Заданное значение cos φ находится в пределах 0,9 – 0,96 или

tg φ = 0,48 – 0,32

1^я секция шин:

Qкку = 594 (1,44- 0,34)= 665 (кВАр)

Qр.ск. = 855,4 – 675 = 180,4 (кВАр)

= 620,8 (кВА)

Расчет для второй секции шин выполняется аналогично.

Все результаты расчетов занесены в таб. 6.1.

Таб. 6.1

Выбор типа конденсаторных

установок.

№ секции шин	Qкку,кВАр	Qкку.пр., кВАр	Qр.ск., кВАр	Sр.ск., кВА	tg φ
1	665	675	180,4	620,8	0,34
2	755	750	245,7	694	0,34

Выбираем конденсаторные установки типа : УК- 6,3 – 675 У1 - 1^я с.ш.

УК – 6,3 – 750 У1- 2^я с.ш.

Конденсаторные батареи наружной установки и устанавливаются на отдельный фундамент непосредственно в близи с распредустройством. Присоединение КУ осуществляем с помощью высоковольтного кабеля проложенного земле.