Электроснабжение промышленных предприятий 2 (стр. 3 из 12)

1.3. Компенсация реактивной мощности

Большая часть промышленных приемников в процесс работы потребляет из сети, помимо активной мощности Р, реактивную мощность Q. Основными потребителями реактивной мощности являются асинхронные двигатели (60-65% общего потребления реактивной мощности), трансформаторы (20-25%). В зависимости от характера электрооборудования его реактивная нагрузка может составлять до 130% по отношению к активной. Передача значительной реактивной мощности по линиям и через трансформаторы невыгодна по следующим причинам: возникают дополнительные потери активной мощности и энергии во всех элементах системы электроснабжения, возникают дополнительные потери напряжения.

Загрузка реактивной мощностью линий электропередачи и трансформаторов уменьшает их пропускную способность и требует дополнительных мероприятий по увеличению пропускной способности сети (увеличение сечений проводов воздушных и кабельных линий, увеличение номинальной мощности и количества трансформаторов подстанций и т.п.)

Энергосистема устанавливает лимит реактивной мощности для каждого предприятия, а ее дефицит покрывает само предприятие.

Повышение коэффициента мощности на предприятии достигается применением различных компенсирующих устройств: статических конденсаторов, синхронных двигателей, синхронных компенсаторов.

Высокая удельная стоимость синхронных компенсаторов небольших мощностей и большие потери активной мощности в них обуславливает их применение лишь значительных мощностей (от 5000 кВАр и выше) на крупных подстанциях.

Наиболее распространенный способ компенсации реактивной мощности в цехах промышленных предприятий – конденсаторы. Мощность конденсаторов в одном элементе составляет 4 – 10 квар. Из этих элементов собираются батареи требуемой мощности. Обычно батареи конденсаторов включаются в сеть трехфазного тока по схеме треугольника.

Выполним выбор мощности компенсирующего устройства:

Общая величина реактивной мощности Q_р определена в разделе 1.2(Расчёт электрических нагрузок).

Производим расчёт компенсирующего устройства. Средневзвешенный тангенс угла сдвига фаз завода определяю из выражения

tg

_з=Q_р/P_р (23);

где tg

_з –тангенс угла сдвига фаз завода;

tg

_з=11936/9928=1,2

Мощность компенсирующего устройства определяю из формулы:

Q_{к у}=P_р*(tg

_з-tg _с) (24)

где Q_{к у}- мощность компенсирующего устройства завода, кВАр;

tg

_с- тангенс угла сдвига фаз энергосистемы.

tg

_с для энергосистемы Донбасса равен 0,05.

Q_{к у}=9928*(1,2-0,05)=11417,2 кВАР

По справочнику [ ] принимаем тип батарей статконденсаторов. Определяем количество батарей статконденсаторов по формуле:

n=Q_{к у}/q (25);

где n- количество батарей статконденсаторов;

q- мощность одной батареи, кВАр;

n=11417,2/50≈229

Округляю количество батарей статконденсаторов до ближайшего целого числа.

Определяю фактическую мощность компенсирующего устройства по формуле:

Q_{к у}’=n’*q (26);

где: Q_{к у}’- фактическая мощность компенсирующего устройства, кВАр;

n’- округлённое число батарей статконденсаторов.

Q_{к у}’=228*50=11450 кВАр

Определяю расчётную полную мощность завода с учётом компенсации реактивной мощности из выражения:

S_p’=

P_p²+(Q_p-Q_{к у}’)² (27);

S_p’=

9928²+(11936-11450)²⁼ 98801380=9939,16 кВА

Окончательно к установке в цеховой ТП принимаю батарею статконденсаторов типа КС – 6,3/75, схема соединения которых приведена на рис. 1, а схема подключения к шинам 10кВ приведена в графической части курсового проекта.

Рисунок.1 Присоединение батареи стат.конденсаторов к шинам

1.4. Выбор места расположения ГПП

С целью определения места расположения ГПП предприятия, а также цеховых ТП при проектировании строят картограмму электрических нагрузок. Картограмма представляет собой размещенные на генеральном плане предприятия или плане цеха окружности, площадь которых соответствует в выбранном масштабе расчетным нагрузкам. Целесообразно строить картограммы отдельно для активной и реактивной нагрузок, так как питание потребителей активной и реактивной мощностью может осуществляться от разных источников

Проводим две диагонали из углов цеха, место их пересечения и будет центром цеха. Переводим центр на координатную плоскость определяем X, Y.

Находим координату X центра завода.

X ₀=Ppi·X/∑Ppi (24)

где – Ppi – Рр активная нагрузка цеха, кВт

X – координата центра цеха по X, мм

∑Ppi – активная мощность завода.

Находим координату Y центра завода

Y₀= Qpi·Y/∑Qpi (25)

где – Qpi – Qр активная нагрузка цеха, кВАр

Y – координата центра цеха по Y, мм

∑Qpi – активная мощность завода, мм

Находим радиус нагрузок в цехах по формуле

(26)

где – Рр – расчётная активная мощность цеха, кВт

m – масштаб по чертежу m=0,1

π = 3.14

Таблица 4. Координаты центра цехов

№	X, мм	Y, мм
1	87	317
2	256	317
3	578	320
4	155	110
5	405	110
6	650	112

Применяя вышеперечисленные формулы получаем следующие данные

Находим координату X₀ по формуле (24)

X₀=943*87+1700*256+2200*578+1500*155+1400*408+1900*650/(943+1700+

+2200+1500+1400+1900)= 3827541/9643=395 мм

Находим координату Y₀ по формуле (25)

Y₀=943*317+1700*317+2200*320+1500*110+1400*110+1900*112/(943+1 700+2200+1500+1400+1900)=215 мм

Находим радиусы нагрузок 1 цеха по формуле (26)

r₁=√943/3,14·0,15=√943/0,471= 54,8 мм

Данные по радиусам остальных цехов сводим в таблицу 5.

Таблица 5. Радиусы нагрузок цехов

№	1	2	3	4	5	6
r	54,8	73,6	83,7	69,1	66,8	77,8

1.5 Выбор числа и мощности трансформаторов

На цеховых подстанциях устанавливается, как правило, два трансформатора. Установка одного трансформатора допускается только при наличии потребителей лишь третьей категории.

Установка трёх трансформаторов возможна в виде исключения при наличии специального обоснования.

Отечественной промышленностью выпускаются трансформаторы для цеховых трансформаторных подстанций 6/0,4 кВ до 1600 кВА. При необходимости подачи большей мощности строят несколько ТП, но не увеличивают мощность трансформаторов на ТП.

Для двухтрансформаторной ТП выбор мощности трансформатора осуществляется по формуле: рекомендуется принимать следующие коэффициенты загрузки трансформаторов: