При размещении и выборе средств компенсации реактивной мощности в системах электропитания предприятий различают две группы электросетей в зависимости от состава их нагрузок:
первая несколько — сети неспециализированного назначения, сети с режимом прямой последовательности главной частоты 50 Гц,
вторая несколько — сети со своеобразными нелинейными, несимметричными и резкопеременными нагрузками.
Ответ задачи компенсации реактивной мощности для второй группы имеет последовательность изюминок, а также необходимость обеспечения показателей качества электричества у электроприемников с требуемым быстродействием.
При проектировании сперва вычисляются громаднейшие суммарные расчетные активные и реактивные мощности предприятия Ррасч и Qрасч, каковые обуславливают естественный коэффициент мощности.
Для определения мощности компенсирующих устройств пользуются не расчетной мощностью Qрасч, а меньшим значением Qмах, учитывая несовпадение по времени громаднейшей активной нагрузки энергосистемы и громаднейшей реактивной мощности промышленного предприятия. Это несовпадение учитывают коэффициентом kмах, значения которого в зависимости от того, к какой отрасли относится предприятие, лежат в пределах от 0,75 до 0,95. Тогда Qмах = kмах•Qрасч
Значения громаднейшей активной нагрузки Ррасч и суммарной реактивной Qmax сообщаются в энергосистему для определения значения экономически оптимальной реактивной мощности, которую энергосистема может передать предприятию в режимах громаднейшей и мельчайшей активной нагрузки энергосистемы, соответственно Qэ1 и Qэ2.
По мощности Qэl определяется суммарная мощность компенсирующих устройств Qку=Qmaх-Qэ1, а по мощности Qэ2 — регулируемая часть компенсирующих устройств Qкурег=Qэ1-Qэ2
Устанавливаемые на шинах низкого напряжения основных понизительных подстанций (ГПП) предприятия компенсирующие устройства не только снабжают поддержание коэффициента мощности совокупности cos ?сист, но и уменьшают мощность силовых трансформаторов ГПП Sтр:
Такими компенсирующими устройствами смогут быть синхронные компенсаторы, синхронные двигатели и конденсаторные батареи.
Синхронные компенсаторы (рис. 1.) устанавливаются лишь на ГПП больших промышленных предприятий по согласованию с питающей энергосистемой, наряду с этим синхронные компенсаторы находятся на балансе у энергосистемы и употребляются при необходимости (к примеру, при системных авариях) как резервный источник реактивной мощности. Исходя из этого установка их в сетях первой группы ограничена.
Синхронные двигатели большого напряжения (двигатели компрессорных, насосных станций и т.п.) учитываются в общем балансе реактивной мощности предприятия, но, в большинстве случаев, их реактивной мощности не редкость слишком мало, и тогда нехватающую реактивную мощность восполняют за счет батарей конденсаторов.
Рис.1. Синхронные компенсаторы
Баланс реактивной мощности в узле 6-10 кВ промышленного предприятия возможно записать в виде следующего соотношения:
Qвн + Qтп + ?Q — Qсд — Qкб — Qэ1 = 0,
где Qвн — расчетная реактивная нагрузка приемников большого напряжения (ВН) 6-10 кВ,
Qтп — нескомпенсированная мощность нагрузки Qн сети до 1 кВ, питаемой через трансформаторы цеховых трансформаторных подстанций (ТП),
?Q — утраты реактивной мощности в сети 6 — 10 кВ, в особенности в трансформаторах ГПП.
Применение конденсаторов на напряжение 6 — 10 кВ снижает затраты на компенсацию реактивной мощности, поскольку конденсаторы низкого напряжения в большинстве случаев более дорогие (на 1 кВАр мощности).
В сетях низкого напряжения (до 1 кВ) предприятий, к каким подключается большинство приемников электричества, потребляющих реактивную мощность, коэффициент мощности нагрузки лежит в пределах 0,7 — 0,8. Эти сети электрически более удалены от источников питания энергосистемы либо местной тепловой электроцентрали (ТЭЦ). Исходя из этого для понижения затрат на передачу реактивной мощности компенсирующие устройства располагают конкретно в сети до 1 кВ.
Рис. 2. Компенсаторный блок, установленный на подстанции
На фирмах со своеобразными нагрузками (ударными, резкопеременными) не считая вышеуказанных устройств компенсации в сетях второй группы используют фильтрокомпенсирующие, симметрирующие и фильтросимметрирующие устройства. Сейчас вместо вращающихся компенсаторов находят все более широкое использование статические компенсаторы реактивной мощности (СТК), каковые наровне с улучшением коэффициента мощности разрешают стабилизировать питающее напряжение.
Рис. 3. Размещение компенсирующих устройств в сетях электроснабжения промышленного предприятия: ГПП — основная 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 личной компенсации реактивной мощности, ТП1—ТП9 — цеховые трансформаторные подстанции, СД — синхронные двигатели, Преисподняя — асинхронные двигатели
В цеховых сетях большинства фирм для регулирования реактивной мощности употребляются батареи статических конденсаторов. Наряду с этим осуществляется централизованная (КУ1), групповая (КУ2) либо личная (КУ3) компенсация реактивной мощности.
Так, источники реактивной мощности в системе электропитания промышленного предприятия, применяемые для компенсации реактивной мощности, смогут быть расположены так, как это продемонстрировано на рис. 3.
Контрольные вопросы
1. Как классифицируются электросети в зависимости от типа нагрузки?
2. Какие конкретно типы компенсирующих устройств вы понимаете?
3. Какое главное преимущество статических компенсаторов?