Распределение мощности батарей конденсаторов в сети до 1 кВ

Для каждой цеховой трансформаторной подстанции рассматривается возможность распределения найденной мощности конденсаторов в ее сети. Найденное значение Q_нк округляют до ближайшего стандартного. Если распределительная сеть выполнена кабельной линией, то компенсирующее устройство надо подключать к шинам цеховой подстанции. При питании от одной подстанции или трансформатора более двух магистральных шинопроводов, к каждому из них присоединяют по 1 батареи конденсаторов, причем общая расчетная мощность батарей распределяется пропорционально реактивным нагрузкам шинопровода.

В магистральных шинопроводах компенсирующие устройства единичной реактивной мощности до 400 кВАр подключаются к сети без дополнительных отключающих аппаратов. Большие мощности — через собственный отключающий аппарат. На одном шинопроводе следует устанавливать не более двух батарей суммарной мощностью Q_нк. В данном расчете суммарная реактивная нагрузка трансформаторных подстанций более 1 МВАр, поэтому принимаем схему ТП с двух магистральным шинопроводом, к каждому из которых присоединю по батарее конденсаторов рис. 2. Выбираем по [2] батареи конденсаторов типа УКБН-038−100−50-УЗ.

Рис. 2. Схема присоединения низковольтных БК к магистральным шинопроводам.

Точку подключения батареи (рис. 2) находим из условия:

(Q_h-Q_нк2) (Q_нк1/2) (Q_h+1-Q_нк2). (9).

Для трансформаторной подстанции ТП1 Q_нк1=2,03 МВАр (т.е. ставим 20 конденсаторных батарей по 100 кВАр, Q_общ=2000, кВАр) и Q_нк2=0, а Q₁=3,97, МВАр. Распределяю на первый шинопровод ¾ реактивной нагрузки, а на второй ¼ от общей реактивной нагрузки подстанции ТП1. На каждом шинопроводе делаю по 5 узлов. Суммарная мощность БК до 1 кВ распределяется пропорционально их реактивным нагрузкам. Соответственно Q_нк1=(¾)*Q_общ=1500, кВАр, Q_нк2=(¼)*Q_общ=500, кВАр. Далее по (9) нахожу место присоединения батарей конденсаторов:

• 850 (1500/2) 450к узлу 3;
• 520 (500/2) 220 к узлу 3.

Таким образом, осталось нескомпенсированной 30 кВАр реактивной нагрузки подстанции ТП1.

Для трансформаторной подстанции ТП2 Q_нк1=2,48 МВАр (т.е. ставим 25 конденсаторных батарей по 100 кВАр, Q_общ=2500, кВАр) и Q_нк2=0, а Q₂=5,21, МВАр. Распределяю на первый шинопровод 4/5 реактивной нагрузки, а на второй 1/5 от общей реактивной нагрузки подстанции ТП2. На каждом шинопроводе делаю по 5 узлов.

Суммарная мощность БК до 1 кВ распределяется пропорционально их реактивным нагрузкам. Соответственно Q_нк1=(4/5)*Q_общ=2000, кВАр, Q_нк2=(1/5)*Q_общ=500, кВАр. Далее по (9) нахожу место присоединения батарей конденсаторов:

• 1168 (2000/2) 568к узлу 3;
• 280 (500/2) 130к узлу 4.

Таким образом, скомпенсирована вся реактивная мощность на ТП2.

Для трансформаторной подстанции ТП4 Q_нк1=5,16 МВАр, округляю до 5,2 МВАр (т.е. ставим 52 конденсаторную батарею по 100 кВАр, Q_общ=5200, кВАр) и Q_нк2=0, а Q₄=9,00, МВАр. Распределяю на первый шинопровод ½ реактивной нагрузки, и на второй ½ от общей реактивной нагрузки подстанции ТП3. На каждом шинопроводе делаю по 5 узлов.

Суммарная мощность БК до 1 кВ распределяется пропорционально их реактивным нагрузкам. Соответственно Q_нк1=(½)Q_общ=2600, кВАр, Q_нк2=(½)Q_общ=2600, кВАр. Далее по (9) нахожу место присоединения батарей конденсаторов:

• 1500 (2600/2) 900к узлу 3;
• 1500 (2600/2) 500к узлу 4.

Таким образом, скомпенсирована вся реактивная мощность на ТП4.

Для трансформаторной подстанции ТП5 Q_нк1=3,46 МВАр, округляю до 3500 кВАр (т.е. ставим 35 конденсаторных батарей по 100 кВАр, Q_общ=3500,кВАр) и Q_нк2=0, а Q₅=5,92, МВАр. Распределяю на первый шинопровод 1/5 реактивной нагрузки, а на второй 4/5 от общей реактивной нагрузки подстанции ТП5. На каждом шинопроводе делаю по 5 узлов. Нагрузка каждого узла (в кВАр) показана на рис. 6.

Суммарная мощность БК до 1 кВ распределяется пропорционально их реактивным нагрузкам. Соответственно Q_нк1=(4/5)Q_общ=2800, кВАр, Q_нк2=(1/5)Q_общ=700, кВАр. Далее по (9) и (10) нахожу место присоединения батарей конденсаторов:

• 1736 (2800/2) 836к узлу 3;
• 984 (700/2) 684к узлу 2.

Таким образом, скомпенсирована вся реактивная мощность на ТП5.

Для трансформаторной подстанции ТП6 Q_нк1=3 МВАр, (т.е. ставим 30 конденсаторную батарею по 100 кВАр, Q_общ=3000, кВАр) и Q_нк2=0, а Q₆=5,03, МВАр. Распределяю на первый шинопровод ½ реактивной нагрузки, и на второй ½ от общей реактивной нагрузки подстанции ТП6. На каждом шинопроводе делаю по 5 узлов.

Суммарная мощность БК до 1 кВ распределяется пропорционально их реактивным нагрузкам. Соответственно Q_нк1=(½)Q_общ=1500, кВАр, Q_нк2=(½)Q_общ=1500, кВАр. Далее по (9) нахожу место присоединения батарей конденсаторов:

• 800 (1500/2) 0к узлу 5;
• 1015 (1500/2) 515к узлу 3.

Таким образом, скомпенсирована вся реактивная мощность на ТП6.

Для трансформаторной подстанции ТП7 Q_нк1=2,71 МВАр, округляю до 2,7 МВАр (т.е. ставим 27 конденсаторную батарею по 100 кВАр, Q_общ=2700, кВАр) и Q_нк2=0, а Q₇=3,62, МВАр. Распределяю на первый шинопровод 1/3 реактивной нагрузки, и на второй 2/3 от общей реактивной нагрузки подстанции ТП7. На каждом шинопроводе делаю по 5 узлов.

Суммарная мощность БК до 1 кВ распределяется пропорционально их реактивным нагрузкам. Соответственно Q_нк1=(2/3)Q_общ=1800, кВАр, Q_нк2=(1/3)Q_общ=900, кВАр. Далее по (9) нахожу место присоединения батарей конденсаторов:

• 1500 (1800/2) 500к узлу 3;
• 507 (900/2) 207к узлу 3.

Таким образом, осталось нескомпенсированной 10 кВАр реактивной нагрузки подстанции ТП7.

Для трансформаторной подстанции ТП9 Q_нк1=0,57 МВАр, округляю до 0,6 МВАр (т.е. ставим 6 конденсаторных батарею по 100 кВАр, Q_общ=600, кВАр) и Q_нк2=0, а Q₄=4,07, МВАр. Распределяю на первый шинопровод ½ реактивной нагрузки, и на второй ½ от общей реактивной нагрузки подстанции ТП9. На каждом шинопроводе делаю по 5 узлов.

Суммарная мощность БК до 1 кВ распределяется пропорционально их реактивным нагрузкам. Соответственно Q_нк1=(½)Q_общ=300, кВАр, Q_нк2=(½)Q_общ=300, кВАр. Далее по (9) нахожу место присоединения батарей конденсаторов:

• 500 (300/2) 0к узлу 5;
• 335 (300/2) 135к узлу 4.

Таким образом, скомпенсирована вся реактивная мощность на ТП4.

Схема присоединения конденсаторных батарей на напряжение 0,4 кВ. В силовых сетях напряжением 0,4 кВ применяют главным образом трехфазные конденсаторные установки с параллельным соединением по схеме треугольника. В качестве защитной и коммутационной аппаратуры на напряжение 0,4 кВ нужен быстродействующий малогабаритный автоматический выключатель или контактор для коммутации чисто емкостной нагрузки на номинальный ток 300−200 А, допускающий 20−30 операций в сутки при автоматическом регулировании. Ударный ток короткого замыкания, допускаемый в защищаемой этими выключателями сети, должен быть не менее 50 кА. При отсутствии такового выключателя применяю контактор типа КТ 6043−600 с предохранителями типа ПНБ2−60 с закрытыми патронами, быстродействующие 4. В схемах конденсаторных батарей предусматривают специальные активные или индуктивные сопротивления, которые подключают параллельно конденсаторам. Эти сопротивления необходимы для разряда конденсаторов после их отключения, так как естественный саморазряд происходит медленно. Разряд конденсаторных батарей должен осуществляться автоматически после каждого отключения батареи от сети. Разрядное сопротивление:

r_раз=15*(U²_ф/Q)*10⁶,.

где U_ф — фазное напряжение;

Qмощность батареи.

Так как все мои батареи конденсаторов мощностью по 100 кВАр, то разрядное сопротивление:

r_раз=15*(0,4²/100)*10⁶=24 кОм.

Присоединение конденсаторов к шинам на напряжение 0,4 кВ изображено на рис. 3.

Максимальный ток, который способен отключить контактор, 600/1,5=400, А. Максимальный ток будет на подстанции ТП4:

I_max4 =52 100/0,4=7505,6 А. Ставлю выключатель на две батареи конденсаторов: 2100/0,4=288,7 А (т.е. произвожу секционирование рис. 4).

При коммутации батарей конденсаторов возникают перенапряжения и броски тока, особенно при включении на параллельную работу, отсюда для переключения батарей конденсаторов обычные коммутационные аппараты должны выбираться с запасом по номинальному току на 50%. Если защита осуществляется предохранителем, то ток плавкой вставки:

Рис. 3. Присоединение батареи конденсаторов на напряжение 0,4 кВ.

Рис. 4. Схема секционирования для подстанции ТП 8.

i_в 1.6*n*,.

где Q_к — мощность одного конденсатора, входящего в батарею;

n — число конденсаторов во всех фазах.

А Для выбранной по 2 батареи конденсаторов УКБН-038−100−50-УЗ существует 4 ступени регулирования с регулятором АРКОН, стремящимся поддерживать определенное напряжение в точке присоединения. Габаритные размеры батареи конденсаторов: 800*400*1685 мм.