Баланс мощности в проектируемой сети, расчёт мощности компенсирующих устройств

Передача энергии по электрической сети осуществляется электромагнитными волнами практически мгновенно, чем и объясняется одновременность производства и потребления электроэнергии. Поэтому в установившемся режиме работы электросистемы в каждый момент времени электростанции должны выдавать мощность, равную мощности потребителей и потерям в элементах сети. Следовательно, должен иметь место баланс выдаваемой и потребляемой мощности. Баланс составляется раздельно для активной и для реактивной мощности.

Потребление активной мощности в проектируемой сети рассматриваем для периода наибольших нагрузок. Эту величину активной мощности складываем из нагрузок в заданных пунктах потребления электроэнергии и потерь мощности в линиях и трансформаторах сети. Установленная мощность генераторов питающей электросистемы обеспечивает потребности проектируемой районной сети в активной мощности во всех режимах работы.

Компенсация реактивной мощности оказывает влияние на величину полных нагрузок подстанций и выбор мощности трансформаторов, на сечении проводов линий, на потери напряжения, мощности и энергии в сети.

Все потребители электроэнергии, наряду с потреблением активной мощности Р потребляют и реактивную мощность Q. Коэффициент мощности cos? является недостаточно показательным при оценке потребляемой реактивной мощности, так как при значениях cos ?, близких к единице, потребляемая реактивная мощность еще достаточно велика. Более показательным является коэффициент реактивной мощности tg? = Q/P. При решении вопросов, связанных со снижением потерь в электрических сетях, пользуемся непосредственно значениями реактивной мощности.

Потребителями реактивной мощности являются приемники электроэнергии, которые по принципу своего действия используют переменное магнитное поле — асинхронные двигатели, дуговые и индукционные печи, сварочные установки, выпрямители и другие, а также такие устройства как: электропередачи — трансформаторы, линии электропередач, реакторы.

Источниками реактивной мощности являются: генераторы электростанций, протяженные воздушные и кабельные линии, синхронные компенсаторы, электродвигатели, батареи шунтовых (статических) конденсаторов, источники реактивной мощности.

Передача реактивной мощности от генераторов электростанции к потребителям сопряжена с дополнительными потерями активной мощности в устройствах электрической сети на участке генератор-потребитель. Снижение дополнительных потерь активной мощности достигается путем разгрузки электрической сети с помощью компенсирующих устройств, установленных у потребителя. Выбираем компенсирующие устройства и элементы питающих и распределительных сетей с учетом снижения токовых нагрузок от действия компенсации.

В настоящем проекте при выборе мощности компенсирующих устройств используем упрощенный подход.

При выборе компенсирующих устройств, устанавливаемых в распределительных сетях приемных подстанций, исходными являются следующие данные:

Рассчитываем активные и реактивные нагрузки потребителей напряжением 10 кВ (в нашем случае) в часы наибольшей (Рмакс, Qмакс) и наименьшей (Рмин, Qмин) нагрузки энергосистемы.

Qмакс = Рмакс · tg? i ;

Qмин = Рмин · tg? i .

где tg? i определяется по cos? i, величина которого указана в задании; Рмин и Qмин принимаются в доле от Рмакс и Qмакс согласно заданной нагрузке, в 0,6 о. е.

При расчёте реактивных нагрузок для подстанции в точке «ф»:

Qмакс = Рмакс · tg? = 32 · 0,54= 10,23 МВАр;

Qмин = Qмакс · 0,6 = 21 · 0,6 = 15,1 МВАр.

Энергосистемой задаются входные величины реактивной мощности Qзмакс и Qзмин, которые будут переданы из сети энергосистемы в режимах наибольшей и наименьшей активной нагрузки в сеть проектируемого приемного пункта.

tg ?э принимаем равным 0,4.

Величины Qзмакс и Qзмин определяем по максимальной Рмакс и минимальной Рмин активным нагрузкам и заданному значению tg? э .

Qэмакс = Рмакс · tg? э =32 · 0,4 = 12,8 МВАр;

Qэмин = Рмин · tg? э = 14,4 · 0,4 = 5,76 МВАр.

Необходимая мощность компенсирующих устройств приемной подстанции «а» с учетом резерва, в послеаварийном режиме — увеличение на 10%:

Qкумакс=1,1 · Qмакс-Qэмакс = 7 МВАр.

Мощность нерегулируемой части (постоянно включенной) компенсирующей установки определяем по формуле.

Qкумин= Qмин — Qэмин = 3,15 МВАр Аналогичным образом ведём расчёт для каждой приёмной подстанции схемы и результаты заносим в таблицу 1.

Таблица 1.

По величине Qкумакс для каждой подстанции выбираем тип конденсаторной батареи, общую мощность, расчетную стоимость.

Для «а».

Конденсаторная батарея КСА-0,66−40, мощность МВАр, общая мощность 13,4 МВАр, стоимостью 100 тыс. руб.

Для «б».

Конденсаторная батарея КСА-0,66−20, мощность МВАр, общая мощность 3,4 МВАр, стоимостью 44 тыс. руб.

Для «в».

Конденсаторная батарея КСА-0,66−40, мощность МВАр, общая мощность 13,4 МВАр, стоимостью 100 тыс. руб.

Для «г».

Конденсаторная батарея КСА-0,66−40, мощность МВАр, общая мощность 13,4 МВАр, стоимостью 100 тыс. руб.

Для «е».

Конденсаторная батарея КСА-0,66−20, мощность МВАр, общая мощность 3,4 МВАр, стоимостью 44 тыс. руб.

Тогда распечатанная полная мощность приемного пункта «а» с учетом установленных компенсирующих устройств.

МВА.

где — величина реактивной мощности компенсирующего устройства реально установленного на приемной подстанции.

Аналогично считаем для остальных подстанций и вносим полученные полные мощности в таблицу 2.

Таблица 2.