Расчет необходимой мощности установки КРМ-0,4

Компенса́ция реакти́вной мо́щности — целенаправленное воздействие на баланс реактивной мощности в узле электроэнергетической системы с целью регулирования напряжения, а в распределительных сетях и с целью снижения потерь электроэнергии^[1]. Осуществляется с использованием компенсирующих устройств. Для поддержания требуемых уровней напряжения в узлах электрической сети потребление реактивной мощности должно обеспечиваться требуемой генерируемой мощностью с учетом необходимого резерва. Генерируемая реактивная мощность складывается из реактивной мощности, вырабатываемой генераторами электростанций и реактивной мощности компенсирующих устройств, размещенных в электрической сети и в электроустановках потребителей электрической энергии.

Компенсация реактивной мощности особенно актуальна для промышленных предприятий, основными электроприёмниками которых являются асинхронные двигатели, в результате чего коэффициент мощности без принятия мер по компенсации составляет 0,7— 0,75. Мероприятия по компенсации реактивной мощности на предприятии позволяют:

· уменьшить нагрузку на трансформаторы, увеличить срок их службы,

· уменьшить нагрузку на провода, кабели, использовать их меньшего сечения,

· улучшить качество электроэнергии у электроприемников (за счёт уменьшения искажения формы напряжения),

· уменьшить нагрузку на коммутационную аппаратуру за счет снижения токов в цепях,

· избежать штрафов за снижение качества электроэнергии пониженным коэффициентом мощности,

· снизить расходы на электроэнергию.

 

Р – потребляемая активная мощность;

S и S’ – полная мощность до и после компенсации;
QC – требуемая емкостная мощность;
QL и QL’ – индуктивная составляющая реактивной мощности до и после компенсации.

Для выбора компенсирующего устройства (КУ) необходимо знать:

– расчетную реактивную мощность КУ;

– тип компенсирующего устройства;

– напряжение КУ.

Расчетную реактивную мощность КУ можно определить из соотношения:

Q_к.р = αР_м (tgφ – tgφ_к),

где α – коэффициент, учитывающий повышение cos φ естественным способом, принимается α = 0,9; tgφ, tgφ_к – коэффициенты реактивной мощности до и после компенсации.

Компенсацию реактивной мощности по опыту эксплуатации производят до получения значения cosφ_к = 0,92... 0,95.

Задавшись cos φ_к из этого промежутка, определяют tgφ_к.

Значения Р_м,,tgφ выбираются по результату расчета нагрузок из «Сводной ведомости нагрузок».

Задавшись типом КУ, зная Q_к.р.и напряжение, выбирают стандартную компенсирующую установку, близкую по мощности.

Применяются комплектные конденсаторные установки (ККУ) или конденсаторы, предназначенные для этой цели.

tgφ_ф = tgφ – Q_к.ст. /α Р_м,

где Q _к.ст. – стандартное значение мощности выбранного компенсирующего устройства КУ, квар.

По tgφ определяют cosφ.

Поtgφ_ф определяется фактический коэффициент мощности cosφ_ф:

cosφ_ф = cosφ (arctgφ_ф).

Структура условного обозначения компенсирующих устройств представлена на рис. 8.1.

 

 

Рис. 8.1. Структурная схема условного обозначения компенсирующего устройства

Определяется расчетная мощность КУ.

 

Q_к.р = α Р_м(tgα – tgφ_к) = 0,9«106,2«(1,33 – 0,29) = 99,4 квар.

 

Принимается cosφ_к = 0,96, тогда tgφ_к = 0,29.

 

Выбираем компенсирующую установку типа КРМ-0,4-100-УХЛ4 в количестве 1 штук.

Тип исполнения установки	Мощность, кВАр	Номинальный ток фазы, А	Габаритные размеры (ВхШхГ)
К2-0.4-100-УХЛЗ			600 х 600 х 200

Поскольку все ШС имеют коэффициент мощности ниже 0,95, то необходимо выбрать компенсирующие установки для каждого ШС.

 

 

Таблица - Выбор КУ для ШС

№	Мощность, кВт			K	кВАр	Тип и мощность КУ	Количество КУ
ШС-1	106,2	0,6	0,96	1,04	99,4	УК2-0,4-100-УХЛ3
ШС-2		0,88	0,96	0,25	14,85	УК2-0,4-15-УХЛ3
ШС-3		0,88	0,96	0,25	8,77	УК2-0,4-10-УХЛ3
ШС-4		0,88	0,96	0,25	21,6	УК2-0,4-25-УХЛ3
ШС-5		0,86	0,96	0,30	10,8	УК2-0,4-15-УХЛ3
ШС-6		0,87	0,96	0,28	13,6	УК2-0,4-15-УХЛ3
ШС-7		0,88	0,96	0,25	5,62	УК2-0,4-7,5-УХЛ3
ШС-8		0,86	0,96	0,30	26,73	УК2-0,4-30-УХЛ3

 

В дальнейших расчетах по выбору аппаратуры и кабельных линий будет использован коэффициент мощности равный 0,96. Высокий коэффициент мощности позволит выбрать кабельные линии более низкого поперечного сечения, благодаря уменьшению реактивной мощности.

Произведем повторный расчет с измененными данными таблицы для ШС-1

 

 

В графу 13 записывается максимальная реактивная нагрузка от силовых

ЭП узла Qрасч, кВар:

так как nэ < 10, то

 

Суммарные максимальные активные и реактивные нагрузки по расчетному

узлу в целом для ЭП с переменным и постоянным графиком нагрузки

определяются сложением нагрузок групп ЭП по формулам:

 

Определяется максимальная полная нагрузка силовых ЭП Sрасч.уч, кВА:

 

Определяется расчетный ток Iрасч, А:

 

 

Произведем расчет токов и полной мощности до установки КУ и после установки КУ.

№	S, кВА	cos𝜑	I, A
ДО	ПОСЛЕ	ДО	ПОСЛЕ	ДО	ПОСЛЕ
ШС-1	92,18	77,67	0,6	0,96	140,05
ШС-2	75,47	67,65	0,88	0,96	114,66	102,78
ШС-3	44,31	39,97	0,88	0,96	67,32	60,72
ШС-4	109,09	98,4	0,88	0,96	165,74	149,5
ШС-5	46,5	41,43	0,86	0,96	70,64	62,94
ШС-6	62,06	55,68	0,87	0,96	94,29	84,59
ШС-7	28,4	25,62	0,88	0,96	43,14	38,92
ШС-8	111,69	102,54	0,86	0,96	169,69	155,79

 

Несмотря на то, что токи уменьшились, в некоторых силовых шкафах установка КУ не даст необходимый эффект - уменьшение поперечного сечения кабельной линии, однако, окончательное решение примем по установке КУ только после прокладки кабельных линий и расчетов токов с поправочными коэффициентами, там будет окончательно ясно - есть резон устанавливать КУ или нет.

Во всех силовых шкафах имеется исходный коэффициент мощности высокий, кроме 1 шкафа, поэтому установка КУ в ШС-1 необходима. В дальнейшем будем рассматривать пример по ШС-1 уже с КУ; остальные семь шкафов будем сравнивать значения до и после установки.

 

 

Таблица - Перерасчет нагрузки ШС-1

Исходные данные	Расчётные данные
Наим ЭП	N шт	Уст. Мощь кВт	Ки	Коэф реакт	Ср.Смен.Мощь	Nэ	Kmax	Расчётная мощность
1 ЭП	∑		cos𝜑	tg𝜑	Pсм кВт	Qсм кВАр	Nэ	Kmax	Pрасч кВт	Qрасч кВАр
Группа А
Несблокирован. конвейер				0,16	0,96	0,29	2,24	0,64	-	-	-	-
Кран мост.				0,14	0,96	0,29	1,96	0,56	-	-	-	-
Долбёжный Станок				0,1	0,96	0,29		4,06	-	-	-	-
Сверлильный станок				0,4	0,96	0,29		3,48	-	-	-	-
Итого				0,8	-	-	30,2	8,74		2,31	69,75	9,61
Группа Б
Эксгаустер		5,6	11,2	0,63	0,96	0,29	7,05	2,04	-	-	-	-
Итого		5,6	11,2	-	-	-	7,05	2,04	-	-	7,05	2,04

 

 

 

 

Расчет пиковых нагрузок ЭП

 

В качестве пикового режима ЭП для проверки на просадку напряжения на

электроприемнике и выбора автоматических выключателей рассматривается

режим пуска наиболее мощного электродвигателя и определяется пиковый ток по

кабельной линии Iпик, питающей трансформаторной подстанции. Пиковый ток для

группы ЭП находится как сумма токов максимального рабочего тока группы безучета тока самого мощного двигателя и пускового тока этого двигателя по формуле:

где IномАД – номинальный ток самого мощного АД, А;

Кп – кратность пускового тока самого мощного АД.

Рассчитывается ток наиболее мощного двигателя среди электроприемников ШС-1. Продольно-строгательный станок Pном = 14 кВт и после компенсаций cosφ = 0,96.

Пиковый ток будет равен: