Выбор числа трансформаторов и расчет компенсации реактивной мощности

8. Выбор цеховых трансформаторов и расчет компенсации

реактивной мощности

Одним из основных вопросов, решаемых при проектировании и эксплуатации систем электроснабжения промышленных предприятий, является вопрос компенсации реактивной мощности. Передача значительного количества реактивной мощности из энергосистемы к потребителям нерациональна по следующим причинам: возникают дополнительные потери активной мощности и энергии во всех элементах системы электроснабжения, обусловленные загрузкой их реактивной мощностью, и дополнительные  потери напряжения в питающих сетях. Компенсация реактивной мощности с одновременным улучшением качества электроэнергии непосредственно в сетях промышленных предприятий является одним из основных направлений  сокращения потерь электроэнергии и повышения эффективности электроустановок предприятий.

Выбор средств компенсации реактивной мощности в сетях предприятий присоединенной  мощности 750кВА и более производится в соответствии с "Указаниями по проектированию установок компенсации реактивной мощности в сетях общего назначения" 1992 г.

В качестве источников реактивной мощности в первую очередь используются батареи статических конденсаторов (БСК) до 1 кВ и синхронные двигатели (СД) 6…10 кВ. БСК выше 1кВ при соответствующем обосновании могут применяться лишь на предприятиях с непрерывным режимом работы, что объясняется трудностями частой коммутации емкостных токов на таких напряжениях.

8.1. Выбор числа трансформаторов

Для каждой группы (цеха) определяем число трансформаторов, необходимых для питания активной нагрузки, по формуле:

где N_{T min} – число трансформаторов, округляем до ближайшего большего целого значения;

Р_р.н. – расчетная активная нагрузка на напряжение до 1кВ, кВт, из табл.5.7, табл.5.8;

β_Т – принятый коэффициент загрузки трансформатора;

S_Т – номинальная единичная мощность трансформатора, кВА.

Выберем число трансформаторов для административного корпуса.

Выбор числа трансформаторов для других цехов осуществляем аналогично. Результаты выбора сводим в табл.8.1.

Таблица 8.1

Выбор числа трансформаторов

№ ТП	Цех	Рр.н., кВт	βТ	SТ, кВА	NT, шт.
1 2 3 4; 5 6 7 8	Административный корпус Покрасочный корпус Литейный цех Термический цех + Механосборочный цех Склад + РМЦ Гальванический цех Инструментальный цех	870.75 745.55 1181.6 2387.7 500.5 762.9 562.7	0.9 0.6 0.6 0.6 0.8 0.8 0.9	1000 630 1000 1000 630 1000 630	1 2 2 4 1 1 1

8.2. Определение мощности батарей конденсаторов, устанавливаемых в сети до 1 кВ

Наибольшая реактивная мощность, которая может быть передана в сеть до 1кВ, определяется по выражению:

где 1.05 – коэффициент, учитывающий систематическую перегрузку трансформаторов (сухих);

N_Т – число трансформаторов в цехе, шт.;

β_Т – коэффициент загрузки трансформатора;

S_Т – номинальная мощность трансформатора, кВА;

Р_р.н. – расчетная активная нагрузка на напряжение до 1кВ, кВт.

Суммарная мощность низковольтных батарей конденсаторов по условию выбора минимального числа трансформаторов определяется по выражению:

Q_нк1 = Q_рс – Q_т,                                               (8.3)

где Q_рс – расчетная реактивная нагрузка на напряжение до 1кВ данной группы трансформаторов, квар, из табл.5.7, 5.8.

Если Q_нк1 < 0, то принимается Q_нк1 = 0 (конденсаторные батареи не устанавливаются). Величина Q_нк1 распределяется между цеховыми трансформаторами прямо пропорционально их реактивным нагрузкам и выбираются стандартные мощности комплектных конденсаторных установок (ККУ) для каждого трансформатора.

Рассчитаем мощность и количество ККУ для административного корпуса.

Выбираем ККУ типа УКМ58-0.4-200-67У3 с номинальной мощностью Q_н.ку=200квар. Выбор ККУ для других трансформаторов производим аналогично. Результаты выбора сводим в табл.8.2.

Таблица 8.2

Выбор числа и мощности ККУ

№ ТП	Цех	Qрс,  квар	Qт, квар	Qнк1, квар	Кол-во ККУ	Тип ККУ	Qнку, квар	ΣQнку, квар
1 2 3 4; 5 6 7 8	Административный корпус Покрасочный корпус Литейный цех Термический цех + Механосборочный цех Склад + РМЦ Гальванический цех Инструментальный цех	578.0 506.6 977.5 1998.3 459.23 643.5 602.4	367.2 272.5 437.5 805.8 171.0 351.5 194.4	210.8 234.1 540.0 1192.5 288.23 291.9 408.0	1 2 2 4 1 1 1	УКМ58-0.4-200-67У3 УКМ58-0.4-100-67У3 УКМ58-0.4-268-67У3 УКМ58-0.4-268-67У3 УКМ58-0.4-268-67У3 УКМ58-0.4-268-67У3 УКМ58-0.4-402-67У3	200 100 268 268 268 268 402	200 200 536 1072 268 268 402

Действительный коэффициент загрузки трансформатора определяем по формуле:

где Q^'_т – реактивная мощность, передаваемая через трансформатор.

Для административного корпуса действительный коэффициент загрузки трансформатора:

Таблица 8.3

Действительный коэффициент загрузки трансформатора

№ ТП	Цех	Qрс,  квар	ΣQнку,  квар	Q'т, квар	β'Т
1 2 3 4; 5 6 7 8	Административный корпус Покрасочный корпус Литейный цех Термический цех + Механосборочный цех Склад + РМЦ Гальванический цех Инструментальный цех	578.0 506.6 977.5 1998.3 459.23 643.5 602.4	200 200 536 1072 268 268 402	378.0 306.6 441.5 926.3 191.23 375.5 200.4	0.95 0.64 0.63 0.64 0.79 0.85 0.95

8.3. Расчет экономического значения реактивной мощности, потребляемой из энергосистемы

Предварительно определяем математическое ожидание активной и реактивной нагрузки предприятия на границе балансового разграничения с энергосистемой:

где К_мо -  коэффициент приведения расчетной нагрузки к математическому ожиданию, К_мо = 0.9;

Q_p, Р_р – расчетные реактивная и активная нагрузки предприятия, определенные с учетом потерь в трансформаторах.

где Р_рс, Q_pc – расчетные активная и реактивная силовые нагрузки предприятия;

Р_ро, Q_pо – расчетные активная и реактивная осветительные нагрузки предприятия;

ΔР_т, ΔQ_т – потери активной и реактивной мощности в трансформаторах.

где К_о – коэффициент одновременности расчетных нагрузок, принимаемый по [1] в зависимости от средневзвешенного коэффициента использования и числа присоединений на сборных шинах 6…10кВ РП;

Р_нi – номинальная установленная мощность i-го цеха, кВт;

К_иi – средневзвешенный коэффициент использования i-го цеха;

tgφ_i – коэффициент реактивной мощности i-го цеха;

n – число рассматриваемых цехов.

Средневзвешенный коэффициент использования для РП:

Используя данные табл.5.6, 5.7 определяем:

При К_{и срв} = 0.54 и числе присоединений на сборных шинах 10кВ