Определение мощности компенсирующих устройств

При проектировании определяют наибольшие суммарные расчетные активную и реактивную составляющие электрических нагрузок предприятия, которые обусловливают естественный коэффициент мощности.

Наибольшая суммарная реактивная нагрузка предприятия, принимаемая для определения мощности компенсирующих устройств, определяется по выражению

, (5)

где К = 0,75…0,95 – коэффициент, учитывающий несовпадение во времени наибольших активной нагрузки энергосистемы и реактивной мощности промышленного предприятия, и значения коэффициента несовпадения для всех объединенных энергосистем принимаются в зависимости от отрасли промышленности [1, 7, 23].

Значения наибольшей активной нагрузки и суммарной реактивной сообщаются в энергосистему для определения значения экономически оптимальной реактивной (входной) мощности, которую энергосистема может передать предприятию в режимах наибольшей и наименьшей активной нагрузки энергосистемы, соответственно и . По входной реактивной мощности определяется суммарная мощность компенсирующих устройств промышленного предприятия:

(6)

и в соответствии со значением – регулируемая часть КУ

(7)

Известно, что компенсация реактивной мощности позволит: разгрузить питающие линии электропередачи, трансформаторы и распределительные устройства, снизить расходы на оплату электроэнергии и при использовании установок определенного типа снизить уровень высших гармоник, подавить сетевые помехи, снизить несимметрию фаз и сделать распределительные сети более экономичными и надежными.

Другим путем расчета требуемой мощности установки компенсации при известном или и требуемому (допустимому) может быть применение формулы

, (8)

где Р_н – активная мощность нагрузки, К – коэффициент при требуемом .

После определения требуемой мощности выбирают тип устройства: регулируемое или нерегулируемое, модульное или моноблочное, с фильтрами высших гармоник либо без фильтров, косинусные (фазовые) конденсаторы, тиристорные установки. Выбор конкретного устройства определяется как техническими параметрами, так и экономическими соображениями.

Ниже приведены примерные коэффициенты мощности для различных потребителей, а в табл. 7.8 приведены коэффициенты К для определения реактивной мощности конденсаторной установки:

Тип нагрузки Примерный

Хлебопекарное производство 0,6-0,7

Мясоперерабатывающее производство 0,6-0,7

Мебельное производство 0,6-0,7

Лесопильное производство 0,55-0,65

Молочные предприятия 0,6-0,8

Механообрабатывающее производство 0,5-0,6

Авторемонтные предприятия 0,7-0,8

Асинхронный электродвигатель до 100 кВт 0,6-0,8

Асинхронный электродвигатель до 100-250 кВт 0,8-0,9

Индукционная печь 0,2-0,6

Сварочный аппарат переменного тока 0,5-0,6

Электродуговая печь 0,6-0,8

Лампа дневного света 0,5-0,6

Таблица 7.8

Значения коэффициента К, необходимого для определения заданной реактивной мощности конденсаторной установки

Действительный коэффициент мощности	Коэффициент К при требуемом
tg	cos	0,80	0,82	0,85	0,88	0,90	0,92	0,94	0,96	0,98	1,00
3,18	0,3	2,43	2,48	2,56	2,64	2,70	2,75	2,82	2,89	2,98	3,18
2,77	0,34	2,02	2,07	2,15	2,23	2,28	2,34	2,41	2,48	2,56	2,77
2,59	0,36	1,84	1,89	1,87	2,05	2,10	2,17	2,23	2,30	2,39	2,59
2,29	0,4	1,54	1,59	1,67	1,75	1,81	1,87	1,93	2,00	2,09	2,29
2,04	0,44	1,29	1,34	1,42	1,50	1,56	1,61	1,68	1,75	1,84	2,04
1,83	0,48	1,08	1,13	1,21	1,29	1,34	1,40	1,47	1,54	1,62	1,83
1,73	0,5	0,98	1,03	1,11	1,19	1,25	1,31	1,37	1,45	1,63	1,73
1,48	0,56	0,73	0,78	0,86	0,94	1,00	1,05	1,12	1,19	1,28	1,48
0,94	0,73	0,19	0,24	0,32	0,40	0,45	0,51	0,58	0,65	0,73	0,94
0,78	0,79	0,03	0,08	0,16	0,24	0,29	0,35	0,42	0,49	0,57	0,78
0,65	0,84			0,03	0,11	0,16	0,22	0,29	0,36	0,44	0,65
0,54	0,88					0,06	0,11	0,18	0,25	0,34	0,54
0,40	0,93							0,04	0,11	0,19	0,40
0,33	0,95									0,13	0,33

Суммарную расчетную мощность КБ низшего напряжения (НКБ), устанавливаемых в цеховой сети, рассчитывают по минимуму приведенных затрат путем выбора оптимального числа трансформаторов цеховых трансформаторных подстанций, исходя из пропускной способности трансформатора. А также определяют дополнительную мощность НКБ в целях оптимального снижения потерь в трансформаторах и в сети напряжением 6 и 10 кВ предприятия, питающей эти трансформаторы.

Суммарная расчетная мощность НКБ

, (9)

,

где , которую целесообразно передать через цеховые трансформаторы в сеть напряжением до 1 кВ. Определяется по выражению

, (10)

где N – число трансформаторов; – рекомендуемый коэффициент загрузки трансформатора; Р_р – расчетная активная мощность технологически связанных нагрузок за наиболее загруженную смену; – номинальная мощность трансформатора:

Если в расчетах оказывается, что то установка батарей конденсаторов при выборе оптимального числа трансформаторов не требуется (принимается ). Дополнительная мощность НКБ для данной группы трансформаторов определяется по выражению

, (11)

где – расчетная реактивная мощность за наиболее загруженную смену на напряжение до 1 кВ; γ – расчетный коэффициент, определяемый в зависимости от схемы питающей сети и расчетных коэффициентов, зависящих, в свою очередь, от удельных приведенных затрат на установку батарей конденсаторов низшего и высшего напряжений, потерь активной мощности, параметров питающей линии и номинальной мощности трансформатора.

Если в расчетах оказывается, что то установка батарей конденсаторов при определении дополнительной мощности в целях снижения потерь трансформаторах и питающей сети не требуется (принимается ). Реактивная мощность (9) распределяется между трансформаторами цеха пропорционально их реактивным нагрузкам.

Выбор параметров КУ для сетей с напряжением до 1 кВ промышленных предприятий имеет некоторые особенности. Эти особенности обусловлены наличием активных сопротивлений (кабелей, шин, контактных соединений, контактных элементов коммутационных аппаратов) в электрической сети и низкой добротностью фильтрующих цепей КУ, поэтому при расчете эффективной работы КУ необходимо учитывать и активные сопротивления. Источниками реактивной мощности могут быть синхронные двигатели напряжением 0,38…0,66 кВ и низковольтные КБ. Недостающая часть (нескомпенсированная реактивная нагрузка) покрывается перетоком реактивной мощности с шин 6…10 кВ, т.е. из сети напряжением выше 1 кВ предприятия. На основании поиска удовлетворительного технического решения при соблюдении минимума затрат в системе электроснабжения определяются мощности от КУ, устанавливаемых на напряжении до 1 кВ, и мощности, передаваемой из сети напряжением выше 1 кВ [7, 1 и др.]

Компенсация реактивной мощности в сетях специфической нагрузки имеет свои особенности. К специфической нагрузке относятся вентильные преобразователи, как управляемые, так и неуправляемые, установки дуговой и контактной сварки, дуговые сталеплавильные печи, газоразрядные лампы, нагрузки некоторых специальных установок (телевизоры, персональные компьютеры) и др. Особенности компенсации реактивной мощности в этих сетях связаны:

· с низким коэффициентом мощности потребителей и резкопеременным характером нагрузки, что потребует компенсации как постоянной (для улучшения и уменьшения отклонения напряжения в питающей сети), так и переменной составляющей реактивной мощности (для уменьшения колебания напряжения в питающей сети);

· с быстрыми изменениями потребляемой реактивной мощности, что потребует применения быстродействующих статических КУ с минимальным запаздыванием по обработке колебаний реактивной мощности;

· неравномерным потреблением реактивной мощности по фазам, что потребует пофазного управления КУ;

· наличием в сети высших гармоник тока и напряжения, приводящим к перегрузкам батарей конденсаторов по току.

В настоящее время более 50% электроэнергии, поставляемой промышленными предприятиями, преобразуется с помощью выпрямителей и инверторов; эти устройства именуются вентильными преобразователями (ВП) [23]. Вентильные преобразователи являются крупными потребителями реактивной мощности, а, следовательно, имеют низкий . Для ВП прокатных станов коэффициент мощности изменяется от 0,3 до 0,8. На основе ВП строят современные регулируемые источники реактивной мощности.

В большинстве случаев на предприятиях используются трехфазные мостовые схемы ВП. Изменением угла управления α (регулирования), определяющего задержку включения очередного вентиля относительно времени естественного открывания, обеспечивается регулирование выпрямленного напряжения ВП. Коэффициент мощности определяют с учетом не только коэффициента сдвига , но и степени искажения тока

(12)

где ,

где – действующее значение тока ν-й гармоники.

Для 6-пульсных схем = 0,955; для схем большой пульсности (12-, 18-пульсных) . Реактивная мощность, потребляемая ВП, с учетом искажения кривой тока

. (13)

Индукционные печи предназначены для расплавления металлов индуцированными токами, для чего необходимо создание сильных магнитных полей. Для этой цели требуется значительная реактивная мощность.

На предприятиях применяют в основном однофазные печи мощностью до 6 МВт для плавления цветных металлов и до 2 МВт – сталеплавильные печи. Для генерирования токов высокой частоты (до 10 кГц) используют главным образом тиристорные преобразователи частоты на напряжения 0,38; 6; 10 кВ. Коэффициент мощности индукционных печей весьма низок: от 0,1 до 0,5…0,6, в связи с чем в комплект индукционной печи входят регулируемые батареи конденсаторов.

Установки дуговой и контактной электросварки являются однофазными резкопеременными нагрузками с cos от 0,2 до 0,6. Для улучшения и уменьшения уровня высших гармоник используют батареи конденсаторов и силовые фильтры. В качестве источника реактивной мощности КБ допускается применять так же, как и в сетях со спокойной нагрузкой, если выполняются следующие условия:

для ВП с мощностью

(14)

для других нелинейных нагрузок с суммарной мощностью

(15)

Для оценки влияния нелинейных нагрузок на сеть предприятия определяют коэффициент искажения несинусоидальности напряжения, % по формуле [ГОСТ 13109-97]:

=100 , (16)

где – действующее значение напряжений n-й гармоники, – номинальное напряжение сети, m – порядковый номер последней из учитываемых гармоник.

Если коэффициенте , рекомендуется применять в качестве устройств компенсации батареи конденсаторов в комплекте с защитным реактором Р и разрядником ВР (рис. 7.20) [1]. При рекомендуется применять силовые фильтры высших гармоник (рис. 7.21) [1].

Снижение несинусоидальности напряжения достигается:

1) схемными решениями: выделение нелинейных нагрузок на отдельную систему шин; рассредоточение нагрузок по различным узлам питания с подключением параллельно им электродвигателей; группировка преобразователей по схеме умножения фаз; подключение нагрузки к системе с большей мощностью S_K3;

2) использованием фильтрокомпенсирующих устройств (ФКУ);

3) при использовании специального оборудования, характеризующегося пониженным уровнем генерации высших гармоник: «ненасыщающихся» трансформаторов; многофазных преобразователей с улучшенными энергетическими показателями.

Если устройство, помимо фильтрации высших гармоник, выполняет функции симметрирования напряжения, то такое устройство называют фильтросимметрирующим (ФСУ). Конструктивно ФСУ представляют собой несимметричный фильтр, включенный на линейное напряжение сети. Выбор линейных напряжений, на которые подключаются фильтрующие цепи ФСУ, а также соотношения мощностей конденсаторов, включенных в фазы фильтра, определяются условиями симметрирования напряжения.

Таким образом, устройства типа ФКУ и ФСУ воздействуют одновременно на несколько показателей (несинусоидальность, несимметрию, отклонение напряжения). Такие устройства для повышения качества электрической энергии получили название многофункциональных оптимизирующих устройств.

В силовую схему ФКУ входят трехфазные индуктивно-емкостные фильтры, настроенные на необходимые гармоники пи-тающего напряжения. Фильтры подключаются к питающей сети через силовой автоматический выключатель, с помощью силовых контакторов. Управление включением и отключением контакторов может происходить как в ручном, так и автоматическом режиме. Подключение фильтров к силовой питающей сети происходит при наличии индуктивной составляющей реактивного тока определенного значения, отключение – при наличии емкостной составляющей реактивного тока. ФКУ имеют следующие виды защит: максимальную токовую силовой цепи, от перегрузок по току каждой ступени, от обрыва и перекоса фаз питающего напряжения [1].

Дуговые сталеплавильные печи (ДСП) относятся к числу крупных потребителей реактивной мощности. В значительной мере это объясняется необходимостью обеспечить непрерывность горения электрической дуги, что возможно только при наличии индуктивности в цепи ДСП. Достаточный для непрерывного горения дуги угол сдвига по фазе между первыми гармониками тока и напряжения определяется известным выражением [23]

(17)

Значение угла должно удовлетворять также следующему соотношению, равнозначному предыдущему:

, (18)

где – минимальное необходимое напряжение для горения дуги; – амплитудное значение напряжения источника питания.

Наличие автоматических регуляторов, позволяющих воздействовать на уровни и , позволяет работу ДСП с углами . Таким образом, минимально возможное соотношение между реактивной и активной мощностями, потребляемыми ДСП без применения регуляторов, позволяющих изменить соотношение и составляет . На практике в большинстве случаев Q_n > 0,637Р_п, что объясняется наличием значительных индуктивностей в цепи ДСП. Известно, ДСП относятся к резкопеременным, несимметричным нагрузкам. В наибольшей мере резкие изменения нагрузки наблюдаются в период расплавления.

Оценивать значения реактивной мощности, потребляемой ДСП, на основании теоретических предпосылок весьма затруднительно из-за влияния конструктивных параметров ДСП, материала электродов, состава скрапа, несимметрии и несинусоидальности режима и ряда других параметров. Поэтому на практике используют усредненные данные, полученные в результате многочисленных измерений на действующих ДСП.

Средние значения за весь период плавки для печей различной вместимости составляют (табл. 7.9):

Таблица 7.9

Средние значения

Тип печи	ДСП12, ДСП25	ДСП100	ДСП200
	0,83-0,87	0,70-0,80	0,73-0,77

Максимальное значение реактивной мощности имеет место при так называемом эксплуатационном коротком замыкании: , где – номинальная мощность печного трансформатора, – кратность эксплуатационного короткого замыкания, соответствующего режиму соприкосновения электродов с плавящимся металлом. Среднее значение для печей различной вместимости составляет (табл.7.10):

Таблица 7.10

Средние значения

Тип печи	ДСП6…ДСП25	ДСП100; ДСП200
	3,9…2,9	2,5…2,3

Из многообразия схем КУ для ДСП (крупных) применяют системы специальных синхронных компенсаторов (ССК) и системы статических компенсирующих устройств (СКУ). Наибольшее распространение получили системы СКУ в сочетании с силовыми резонансными фильтрами, которые получили общее название УДК с ФКУ (т.е. устройства динамической компенсации с фильтрокомпенсирующими устройствами).

Целесообразность применения конденсаторных установок для компенсации реактивной мощности не вызывает сомнения, но тем не менее их использование не всегда оправдано экономически, а иногда и технически. Учитывая отрицательное последствие установки компенсации КБ в сети питания нескольких ДСП (печей литейного класса), в этих расчетах необходимо всесторонне проанализировать влияние КУ на качество электроэнергии, на потери и на процесс плавки.

Следует отметить, что в силу большой динамичности работы дуговых печей и больших потребляемых мощностей в настоящее время для печей литейного класса нет реально работающих устройств компенсации, а средневзвешенный коэффициент мощности дуговых печей не поднимается выше 0,85…0,9. Поэтому необходимо решать вопросы компенсации реактивной мощности таких предприятий на сборных шинах подстанций (ГПП), на напряжениях 6…35 кВ.

В соответствии с ПУЭ допускается подключать ДСП к электрическим сетям общего назначения без выполнения специальных расчетов колебаний напряжения и содержания высших гармоник, если соблюдается условие

, (19)

где – номинальная мощность i-го печного трансформатора, МВ·А; – мощность короткого замыкания в месте подключения ДСП к электрическим сетям общего назначения, МВ·А; n – число одновременно работающих печей, Д – коэффициент (Д = 1 для ДСП переменного и 2 для дуговых печей постоянного тока.)

Для выбора точки подключения надо знать номинальные мощности печей и мощности короткого замыкания в точке подключения. Пределы мощностей короткого замыкания на различных напряжениях приведены в табл. 7.11 [39].

Таблица 7.11

Значения мощности короткого замыкания при различных напряжениях

Напряжение, кВ
6-10	100-500
	500-1200
	1600-6000
	3000-10000
	10000-20000

Из этих данных следует, что ДСП мощностью выше 60 МВ·А необходимо подключать на напряжение 220…500 кВ. В настоящее время электротехническая промышленность не выпускает электропечные трансформаторы на напряжения выше 110 кВ для дуговых печей. Поэтому для печей большой мощности перспективным методом обеспечения их электромагнитной совместимости (ЭМС) является применение ФКУ прямой или косвенной компенсации. При выборе ФКУ необходимо решить какое оно должно быть, групповое или индивидуальное.

Применение индивидуальной компенсации наталкивается на ряд проблем, одной из которых является коммутация. При включениях печного выключателя в контуре печь – конденсатор возникают сверхтоки, вызывающие обгорание контактов выключателей, перенапряжения в питающей сети, значения которых могут превосходить рабочие напряжения в 3 раза и более. Проблема осложняется тем, что частота коммутационных операций велика (до нескольких десятков отключений и включений в сутки).

При суммарной мощности дуговой нагрузки, соизмеримой с мощностью питающего трансформатора, существует взаимовлияние между печами, что приводит к изменению гармонического состава сетевого тока по сравнению с гармоническим составом, определяемым без учета взаимовлияния. Аналитические и численные исследования режимов ДСП с учетом системы питания простейшей конфигурации показывают, что идеализация питающей сети в виде шин неизменного напряжения может приводить к существенным ошибкам в определении гармонического состава сетевого тока. Этого можно избежать, если на стадии проектирования правильно рассчитать коэффициент искажения синусоидальности кривой тока и напряжения согласно (16):

, (20)

где А₁ и А_v – среднестатистические значения тока или напряжения соответственно на первой и v-й гармонике, n – номер последней из учитываемых гармоник.

Оптимизация работы группы ДСП путем принудительного сдвига циклов плавки электропечей один относительно другого дает возможность снизить мощность динамической и статической реактивной мощности КУ и дополнительно улучшить режим напряжения питающей сети.

Выбор мощности КУ для компенсации максимальных изменений размахов реактивной нагрузки δQ_α печей обусловливает колебания напряжения в питающей сети в допустимых пределах. Для решения практических задач, получения обобщенной зависимости потребляемой реактивной мощности нагрузки от количества ДСП можно использовать анализ упрощенной вероятностной модели системы электроснабжения (СЭС) с ДСП. При расчете необходимо использовать модель СЭС с ДСП, учитывающая стохастичность и нелинейность дуги. Нелинейность вольт-амперной характеристики (ВАХ) дуги обусловливает дополнительное напряжение U_v, возникающее вследствие наличия высших гармоник в трехфазной цепи, вызывает потери мощности в подводящей сети.

Поскольку уровень гармоник в питающей сети много меньше, чем в узле подключения печей и в предположении, что мощность короткого замыкания на шинах сетевого трансформатора S_кз = ∞, можно использовать формулы для оценки гармоник тока группового ввода. В частности, математическое ожидание сетевого тока ввода и его дисперсия по ν-й гармоники могут быть оценены по формулам [31, 32, 33, 34]:

(21)

где σU_д – среднеквадратическое отклонение напряжение дуги; ; ; N – количество ДП, ν = 5, 7, 11; с – некоторая константа , φ = ; – параметры печных контуров. Величина χ² распределения имеет m – степеней свободы ( ).

Полученные путем имитационного эксперимента функции распределения плотности вероятности тока сети для гармоник в режиме расплавления соответственно для 2 и 6 ДСП показали, что начиная с функция плотности χ² распределения стремится к нормальному.

В цепи ДСП возникают гармоники тока, кратные трем.

При наличии случайных колебаний σU_дk для гармоник, кратных трем, получены следующие результаты:

(22)

где .

Математическое ожидание высших гармоник тока, кратных трем, линейно зависит от номера гармоники и дисперсии напряжения дуги.

Отметим, что амплитуда четных гармоник определяется в основном величиной выпрямляющего эффекта ВАХ дуги и слабо зависит от напряжения дуги. Повышенный уровень гармоник приводит к выходу из строя конденсаторов, установленных на КУ. Применение на стадии проектирования ожидаемого значения коэффициента несинусоидальности по (20) с учетом использования вероятностного подхода нагрузки согласно (21), (22) является целесообразным, за основу необходимо использовать нормальный закон распределения тока дуговой печи.

На стадии проектирования электроснабжения группы дуговых сталеплавильных печей расчет средств компенсации реактивной мощности осуществляется на основании расчета и последующего анализа суммарного графика нагрузки.

Вероятность совместной работы группы ДСП в сочетании режимов при оптимальном временном сдвиге индивидуальных графиков нагрузок с учетом одинаковых по длительности циклов плавок Т_ц определяется по формуле

,

где – суммарная продолжительность сочетания режимов группы ДСП; – вероятность того, что k-я ДСП находится в режиме расплавления α, N – количество печей.

Функция распределения плотности вероятности суммарной мощности нагрузки по множеству сочетаний режимов определяется по формуле

,

где – функция распределения плотности вероятности сум-марной мощности соответствующего сочетания режимов – количество сочетаний.

Среднее значение суммарной мощности и дисперсия каждого конкретного сочетания режимов работы ДСП определяются с заданной вероятностью по инженерной методике. Тогда среднее значение суммарной реактивной мощности за цикл плавки и ее дисперсия определяется из системы:

(23)

В системе уравнений(23) по определению дисперсии суммарной мощности нагрузки ДСП учитывается дисперсия , обусловленная стохастичностью напряжения дуги.

Оптимизация работы группы ДСП путем принудительного сдвига циклов плавки печей один относительного другого дает возможность снизить мощность динамической и статической частей КУ и дополнительно улучшить режим напряжения питающей сети. Оптимальное значение времени сдвига индивидуальных графиков нагрузки соответствует минимальному значению дисперсии реактивной мощности.

Наиболее полно электрические режимы ДСП с учетом колебаний напряжений дуг U_д описываются методами математической статистики. Известно, что распределение колебаний U_д подчиняется нормальному закону [40]. Это определяет зону колебаний U_д по правилу U_д.

В электротехнических расчетах при определении параметров, изменение которых носит случайный характер, уровень значимости принимается равным 5%. Тогда при плотности вероятности 0,05 можно принять размах колебаний реактивной мощности

,

где , – дисперсия графика реактивной мощности ДСП.

На основании схемы замещения СЭС с ДСП можно рассчитать симметричную нагрузку группы ДСП при следующих допущениях:

· значение питающего напряжения на шинах бесконечно большой мощности неизменно и равно номинальному;

· в расчетной схеме заданные напряжения на дугах ДСП заменены эквивалентными ЭДС Е_д, позволяющими учесть постоянство напряжения на дугах и исключить нелинейность сопротивления дуги;

· сопротивление печей в диапазоне изменения рабочего тока в дугах постоянно.

С учетом принятых допущений расчет производится с помощью методов анализа сложных цепей содержащих в каждой k-й ветви заданные источники напряжения Е_дk. Решение упрощается при преобразовании схемы замещения СЭС с ДСП в эквивалентную. При расчетах определяются параметры, характеризующие режим работы печи по следующим формулам:

ток потребляемый из сети ,

ток k-й ДСП ,

реактивная мощность нагрузки группы ДСП ,

где ,

, , , , – комплексные сопротивления k–го печного контура и питающей сети.

Сдвиг фазы между и определяется режимами работы печей. С увеличением числа печей токи отдельных ДСП во времени не совпадают. Для количественной оценки результатов можно допустить, что все печи однотипные и работают в режиме расплавления. Тогда, считая, что и совпадают по фазе, с допустимой погрешностью инженерных расчетов можно оценить потребляемый ток из сети

= , (24)

где .

С учетом того, что ДСП работают независимо друг от друга и изменения напряжения дуг случайны, при решении задачи можно использовать прием искусственного сведения к детерминированной задаче согласно предельной теореме вероятностей:

;

, (25)

где и – дисперсия и математическое ожидание напряжения дуги , – количество ДСП.

Таким образом, случайные величины приближенно заменяются их математическими ожиданиями, что делает возможным представить в расчетной схеме замещения стохастическую дуговую нагрузку детерминированным источником ЭДС.

С учетом формул (25) в соответствии с (24) размах реактивной мощности нагрузки оценивается по формуле

.

Для получения обобщенных результатов необходимо рассмотреть и по всем остальным режимам нагрузки, используя коэффициент формы графика нагрузки.

Для ДСП, зная состав электроприемников, проектировщик системы электроснабжения может правильно сформировать электромагнитную среду и тем самым снизить влияние ЭП друг на друга на уровне проектирования, используя предложенную методику расчета суммарного графика нагрузки.

Например, для ДСП литейных класса в [34] проведена оценка необходимости диапазона регулирования переменной составляющей КУ, компенсирующей размах реактивной мощности ДСП, его рекомендуется поддерживать постоянным независимо от числа работающих печей. Коммутационная аппаратура, система регулирования, их мощность и другие параметры не зависят от количества, их необходимо выбирать исходя из значения размаха для случая N ≥ 3. На практике при увеличении числа печей требуется только добавление КУ в статической части без регулируемой аппаратуры с присоединением к электрической сети через коммутационные аппараты. Следует отметить, установка КУ позволяет также увеличить вводимую в печь мощность (за счет стабилизации напряжения), снизить время плавки и повысить производительность ДСП.

Оптимальная степень повышения качества электрической энергии должна определяться с учетом закона распределения тока дуговых установок. Повышение тарифов на электроэнергию, а также цен на КУ требует тщательного анализа в оценке целесообразности в каждом конкретном случае компенсации реактивной мощности. Минимальная установленная мощность КУ должна обеспечивать технический предел потребления от энергоснабжающей организации реактивной мощности и энергии . При превышении технического предела может возникнуть недопустимое снижение напряжения у потребителей.

Технический предел потребления от энергоснабжающей организации реактивной мощности определяется по формуле

,

где – нормативное значение коэффициента реактивной мощности для определения , – максимальная активная нагрузка потребителя, кВт.

В общем случае целесообразно обеспечивать экономическое значение потребления реактивной энергии и мощности . Экономические значения определяются следующим образом [42]:

,

где – потребленная за год электроэнергия, кВтч; – экономический коэффициент реактивной мощности в точке учета электроэнергии.

На основании опыта эксплуатации ФКУ [39] в настоящее время как в России, так и за рубежом пришли к выводу о необходимости применения ФКУ косвенной компенсации индивидуально на каждой крупной ДСП.