Выбор компенсирующих устройств.

При выборе компенсирующего устройства основным вопросом является выбор мощности компенсирующего устройства. При выборе мощности компенсирующего устройства стремятся к правильному распределению источников реактивной мощности и наиболее экономичной загрузке сети.

Требуемая мощность компенсирующего устройства выбирается с учётом наибольшей реактивной мощности Q_э, которая может быть передана из сетей энергосистемы. Должно соблюдаться условие:

, (9.7)

где Q_р – расчётная потребляемая предприятием реактивная мощность, Q_k – реактивная мощность, которая должна быть скомпенсирована на предприятии.

На предприятии задаётся режим потребления реактивной мощности с учётом его максимальных нагрузок. Это требование заключается в том, что задаются значения Q_э1 – реактивной мощности, выдаваемой энергосистемой предприятию в течении получаса в период максимальных активных нагрузок системы, и Q_э2 – средней реактивной мощности, передаваемой из сети энергосистемы или генерируемой в сеть в период её наименьшей нагрузки. Поэтому можно записать:

Q_{k max}=Q_{p max}-Q_э1 и (9.8)

Q_{k min}=Q_{p min}-Q_э2, (9.9)

где Q_{k max} , Q_{k min} необходимые мощности компенсирующего устройства в режиме максимальных и минимальных нагрузок, Q_{p max} , Q_{p min} – расчётная реактивная мощность предприятия в режиме максимальных и минимальных нагрузок.

Таким образом, недостаток в энергосистеме реактивной энергии для покрытия реактивных нагрузок предприятия устраняется за счёт компенсирующих устройств предприятия.

Для того, чтобы стимулировать предприятие на внедрение мероприятий по компенсации реактивной мощности введена система оплаты за электроэнергию и по потребляемой реактивной мощности.

Выбор мощности компенсирующих устройств и распределение их по сетям предприятия производят на основании технико-экономических затрат. Приведённые затраты на компенсацию реактивной мощности:

З_к=З_0к+З_у,к1Q_к+З_у,к2Q_к², (9.10) где Q_к – реактивная мощность компенсирующего устройства, З_0к – постоянная составляющая затрат, не зависящая от мощности Q_к, З_у,к1 – удельные затраты на 1 квар реактивной мощности, З_у,к2 – удельные затраты на 1 квар² реактивной мощности.

Постоянная составляющая затрат:

З_0к=Е_нК_0, (9.11)

где Е_н – нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений, К₀ – затраты на коммутационную аппаратуру, регулирующие устройства и др.

На основе технико-экономического сравнения вариантов необходимо дополнительно рассматривать вариант, когда компенсирующее устройство вообще не устанавливается и предприятие будет вынуждено платить за потребление реактивной мощности.

Источники реактивной мощности напряжением 6-10 кВ более экономичны по сравнению с напряжением до 1 кВ. Однако передача реактивной мощности из сети 6-10 кВ в сеть до 1 кВ может привести к увеличению числа трансформаторов на ТП, обусловленного их дополнительной загрузкой, передаваемой реактивной мощностью, и соответственно к увеличению потерь электроэнергии в линиях и трансформаторах.

Мощность компенсирующего устройства в сетях напряжением до 1 кВ определяется по минимуму затрат выбором оптимального числа трансформаторов цеховых ТП и определением дополнительной мощности компенсирующих устройств ниже 1 кВ в целях оптимального снижения потерь в трансформаторах и в сети 6-10 кВ, питающей эти трансформаторы.

Рассчитанная таким образом мощность компенсации распределяется между всеми трансформаторами цеха пропорционально их реактивным нагрузкам.

Ориентировочное количество необходимых трансформаторов одинаковой оптимальной экономической мощности для покрытия всех электрических нагрузок цеха при неравномерном распределении этих нагрузок по площади цеха выбирается по выражению:

, (9.12)

где S_см – полная средняя мощность цеха за максимально загруженную смену, S_ном.т – оптимальная экономическая номинальная мощность трансформатора, β – рекомендуемый коэффициент загрузки трансформаторов, λ=cosφ₂/cos φ₁ отношение коэффициентов мощности на стороне вторичного напряжения трансформатора соответственно после и до компенсации реактивных нагрузок.

Наибольшая реактивная мощность, которая может быть передана из сети 6-10 кВ в сеть напряжением до 1 кВ для покрытия оставшейся нескомпенсированной реактивной мощности в сети до 1 кВ без увеличения числа устанавливаемых трансформаторов определяется:

, (9.13)

где Р_см² – активная средняя нагрузка за максимально загруженную смену.