Расчет системы компенсации реактивной мощности в цеховой электрической сети

Одним из основных вопросов, решаемых при проектировании и эксплуатации систем электроснабжения промышленных предприятий, является вопрос о 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 [1].

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 предприятия.

Уравнение баланса реактивной мощности записывается в виде:            (2.12.1)                                                                                                     

где  - мощность источника питания,  - мощность компенсирующих устройств,  - реактивная мощность нагрузки, - суммарные потери реактивной мощности по цеху,  - мощность резерва.

Т.к. всю мощность нагрузки скомпенсируем непосредственно в цехах, в расчетах примем = 0.

Q_ИП=Р_РМ∙ tg(f)                                            (2.12.2)

где Р_РМ – активная мощность нагрузки, tg (φ) = tg (arc cos (0,85)) – тангенс, задаваемый энергосистемой.

Q_ИП = 2606,42 ∙ 0,29 = 755,86 кВАр.

Q_pез - мощность резерва, составляет 6 % от мощности источника.

Q_pез = 0,06 ∙ 755,86 = 45,35 кВАр.

D Q _S - суммарные потери во сетях предприятия.

D Q _S = D Q_КЛ + D Q_тр                        (2.12.3)

где D Q_КЛ – потери мощности в кабельных линиях соединяющих ГПП с ЦТП и ЦТП с ВРУ цеха. Рассчитаем потери по всему предприятию и сведем их в таблицу.

Таблица 2.12.1 Потери мощности по предприятию

Наименование цеха/ТП		Потери Q2, Вар	Колличество кабелей			Полные потери Q, Вар
1		2	3			4
Кабель до цеха 1(1 - 4) МЕДЬ		89,39	4			357,58
Кабель до цеха 2(1 - 4) МЕДЬ		453,9	4			1815,7
Кабель до цеха 3(1 - й/2 - й) МЕДЬ		255,6	2			511,27
Кабель до цеха 4(1 - й/2 - й)		3,66	2			7,3206
	Кабель до цеха 5(1 - й/2 - й)	43,54		2	87,08
	Кабель до цеха 6(1 - й/2 - й)	337,1		2	674,16
	Кабель до цеха 7(1 - й/2 - й)	440,1		2	880,19
	Кабель до цеха 8(1 - й/2 - й)	507,2		2	1014,4
	Кабель до цеха 9(1 - й/2 - й)	42,43		2	84,866
	Кабель до цеха 10(1 - й/2 - й)	30,49		2	60,981
	Кабель до цеха 11(1 - й/2 - й)	208		2	415,93
	Кабель до автостоянки	32,11		1	32,111
	Кабель до цеха 13(1 - й/2 - й) МЕДЬ	1069		2	2137
	Кабель до цеха 14(1 - 4) МЕДЬ	69,5		4	278
	Кабель до цеха 15(1 - й/2 - й)	6,886		2	13,771
	Кабель до цеха 16(1 - й/2 - й)	15,28		2	30,554
	Кабель до цеха 17(1 - й/2 - й)	225,5		2	451,07
	Кабель до цеха 18(1 - й/2 - й)	636		2	1272
	Кабель до цеха 19(1 - 4) МЕДЬ	650,8		4	2603
	Кабель до КТП - 1 (1 - й/2 - й)	31,32		2	62,637
	Кабель до КТП - 2 (1 - й/2 - й)	25,27		2	50,544
	Кабель до КТП - 3 (1 - й/2 -й)	116,1		2	232,15
	Суммарные потери Q, ВАр				13072

 

  D Q_тр – потери реактивной мощности в трансформаторе.

Для ЦТП – 1 трансформатор 3 [8]:

     кВар.

Расчет потерь для всех трансформаторов сведем в таблицу

Таблица 2.12.2 Потери мощности для всех трансформаторов 

Наименование ТП	Нагрузка, кВт	Номинальная мощ-ть тр-ра S, кВА	, кВ	, %	, %	Потери активной мощности в трансформаторе Р, кВт	Q, кВар
ЦТП - 1	913,99	1000	10	1,4	5,5	10,00	50,97
ЦТП - 2	615,83	630	10	2	5,5	6,25	41,75
ЦТП - 3	1137,09	1000	10	1,4	5,5	12,79	63,56
ГПП	2743,60	2500	110	1,5	10,5	26,25	233,07
Суммарные потери Q, кВАр							389,36

 

    D Q _S =  13,072 + 389,36 = 402,43 кВАр

Потери реактивной мощности в кабелях, питающих отдельные электроприемники, не учитываются, поскольку очень малы и не оказывают заметного влияния на суммарные потери.

     Q_КУ = Q _{S Н} + D Q _S + Q_рез - Q_ИП = 0 + 402,43 + 45,35 - 755,86 =

= - 308,078 кВАр.

Поскольку мощность компенсирующих устройств получилась отрицательная, то установка компенсирующих устройств в распределительной

сети 10 кВ не требуется.

Пользуясь данными о нагрузках предприятия выберем тип и количество ККУ.

Таблица 2.12.3 Выбор количества ККУ

№	Наименование узлов питания и групп цехов	Qм,кВар	Типоисполнение КУ	Количество батарей	Суммарная номинальная мощность, кВАр
1	2	3	4	5	6
I	ЦТП - 1
	Корпус производства бетонных конструкций	740,856	УКЛ (П) Н-0,38-432-108УЗ	2	864
	Корпус керамзитобетонных конструкций	819,246	УКЛ (П) Н-0,38-432-108УЗ	2	864
	Бетоно-смесительный цех	409,623	УКЛ (П) Н-0,38-216-108УЗ	2	432
	Склад цемента	65,505	УКН-0,38-75УЗ	2	150
	Склад арматурной стали	104,809	УКН-0,38-75УЗ	2	150
	Автоматизированный склад с приемными устройствами	199,694	УКН-0,38-108УЗ	2	216
	Площадка для хранения готовой продукции	24,756	УКН-0,38-75УЗ	1	75
II	ЦТП - 2
	Блок механических цехов	139,676	УКН-0,38-75УЗ	2	150
	Административный корпус	159,801	УКЛ (П) Н-0,38-216-108УЗ	2	432
	Корпус керамзитовых труб №1	363,842	УКЛ (П) Н-0,38-216-108УЗ	2	432
	Корпус бетонных труб	485,122	УКЛ (П) Н-0,38-300-150УЗ	2	600
	Склад керамзита	65,505	УКН-0,38-75УЗ	2	150
	Склад готовых труб	65,505	УКН-0,38-75УЗ	2	150
III	ЦТП - 3
	Склад метизов и труб	52,404	УКН-0,38-75УЗ	2	150
	Гараж на 25 автомобилей	74,269	УКН-0,38-75УЗ	2	150
	Стоянка автомашин	-	-	-	-
	Деревообрабатывающий цех	132,034	УКН-0,38-75УЗ	2	150
	Котельная	258,460	УКН-0,38-150УЗ	2	300
	Компрессорная	594,151