Размещение компенсирующих устройств в распределительных сетях предприятий

При выборе и размещении средств компенсации реактивной мощности в системах электроснабжения промышленных предприятий различают две группы электросетей в зависимости от состава их нагрузок:

первая группа — сети общего назначения, сети с режимом прямой последовательности основной частоты 50 Гц,

вторая группа — сети со специфическими нелинейными, несимметричными и резкопеременными нагрузками.

Решение задачи компенсации реактивной мощности для второй группы имеет ряд особенностей, в том числе необходимость обеспечения показателей качества электроэнергии у электроприемников с требуемым быстродействием.

При проектировании сначала вычисляются наибольшие суммарные расчетные активные и реактивные мощности предприятия Р_расч и Q_расч, которые обуславливают естественный коэффициент мощности.

Для определения мощности компенсирующих устройств пользуются не расчетной мощностью Q_расч, а меньшим значением Q_мах, учитывая несовпадение по времени наибольшей активной нагрузки энергосистемы и наибольшей реактивной мощности промышленного предприятия. Это несовпадение учитывают коэффициентом k_мах, значения которого в зависимости от того, к какой отрасли промышленности относится предприятие, лежат в пределах от 0,75 до 0,95. Тогда Q_мах = k_мах∙Q_расч

Значения наибольшей активной нагрузки Р_расч и суммарной реактивной Q_max сообщаются в энергосистему для определения значения экономически оптимальной реактивной мощности, которую энергосистема может передать предприятию в режимах наибольшей и наименьшей активной нагрузки энергосистемы, соответственно Q_э1 и Q_э2.

По мощности Q_эl определяется суммарная мощность компенсирующих устройств Q_ку=Q_maх-Q_э1, а по мощности Q_э2 - регулируемая часть компенсирующих устройств Q_курег=Q_э1-Q_э2

Устанавливаемые на шинах низкого напряжения главных понизительных подстанций (ГПП) предприятия компенсирующие устройства не только обеспечивают поддержание коэффициента мощности системы cos φ_сист, но и уменьшают мощность силовых трансформаторов ГПП S_тр:

Такими компенсирующими устройствами могут быть синхронные компенсаторы, конденсаторные батареи и синхронные двигатели.

Синхронные компенсаторы (рис. 1.) устанавливаются только на ГПП крупных промышленных предприятий по согласованию с питающей энергосистемой, при этом синхронные компенсаторы находятся на балансе у энергосистемы и используются при необходимости (например, при системных авариях) как резервный источник реактивной мощности. Поэтому установка их в сетях первой группы ограничена.

Синхронные двигатели высокого напряжения (двигатели компрессорных, насосных станций и т.п.) учитываются в общем балансе реактивной мощности предприятия, но, как правило, их реактивной мощности бывает недостаточно, и тогда недостающую реактивную мощность восполняют за счет батарей конденсаторов.

Рис.1. Синхронные компенсаторы

Баланс реактивной мощности в узле 6-10 кВ промышленного предприятия можно записать в виде следующего соотношения:

Q_вн + Q_тп + ΔQ - Q_сд - Q_кб - Q_э1 = 0,

где Q_вн - расчетная реактивная нагрузка приемников высокого напряжения (ВН) 6-10 кВ,

Q_тп - нескомпенсированная мощность нагрузки Q_н сети до 1 кВ, питаемой через трансформаторы цеховых трансформаторных подстанций (ТП),

ΔQ — потери реактивной мощности в сети 6 - 10 кВ, особенно в трансформаторах ГПП.

Использование конденсаторов на напряжение 6 - 10 кВ снижает затраты на компенсацию реактивной мощности, так как конденсаторы низкого напряжения обычно более дорогие (на 1 кВАр мощности).

В сетях низкого напряжения (до 1 кВ) промышленных предприятий, к которым подключается большая часть приемников электроэнергии, потребляющих реактивную мощность, коэффициент мощности нагрузки лежит в пределах 0,7 — 0,8. Эти сети электрически более удалены от источников питания энергосистемы или местной тепловой электроцентрали (ТЭЦ). Поэтому для снижения затрат на передачу реактивной мощности компенсирующие устройства располагают непосредственно в сети до 1 кВ.

Рис. 2. Компенсаторный блок, установленный на подстанции

На предприятиях со специфическими нагрузками (ударными, резкопеременными) кроме выше указанных устройств компенсации в сетях второй группы применяют фильтрокомпенсирующие, симметрирующие и фильтросимметрирующие устройства. В последнее время вместо вращающихся компенсаторов находят все более широкое применение статические компенсаторы реактивной мощности (СТК), которые наряду с улучшением коэффициента мощности позволяют стабилизировать питающее напряжение.

Рис. 3. Размещение компенсирующих устройств в сетях электроснабжения промышленного предприятия: ГПП — главная понизительная подстанция предприятия, СК — синхронный компенсатор, АВР — устройство автоматического ввода резерва, КУ1 — КБ для централизованной компенсации реактивной мощности, КУ2 — КБ для групповой компенсации реактивной мощности, КУ3 — КБ для индивидуальной компенсации реактивной мощности, ТП1—ТП9 — цеховые трансформаторные подстанции, СД — синхронные двигатели, АД — асинхронные двигатели

В цеховых сетях большинства предприятий для регулирования реактивной мощности используются батареи статических конденсаторов. При этом осуществляется централизованная (КУ1), групповая (КУ2) или индивидуальная (КУ3) компенсация реактивной мощности.

Таким образом, источники реактивной мощности в системе электроснабжения промышленного предприятия, используемые для компенсации реактивной мощности, могут быть расположены так, как это показано на рис. 3.

Контрольные вопросы

1. Как классифицируются электрические сети в зависимости от типа нагрузки?

2. Какие типы компенсирующих устройств вы знаете?

3. Какое основное достоинство статических компенсаторов?

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: