Электроснабжение завода электротехнических изделий

 

6 КОМПЕНСАЦИЯ РЕАКТИВНЫХ НАГРУЗОК  В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЯХ ПРЕДПРИЯТИЯ 

6.1 Определение экономического значения реактивной мощности, потребляемой из энергосистемы

Для предприятий с присоединенной мощностью 750 кВА и более экономическое значение реактивной мощности, потребляемой из сети энергосистемы в часы больших нагрузок  электрической сети, определяется по формуле:

(6.1)

где – математическое ожидание расчетной активной нагрузка завода:

(6.2)

где – расчетная активная нагрузка завода;

 – коэффициент приведения расчетной нагрузки к математическому ожиданию; согласно [3]

 

 – максимальное значение экономического коэффициента реактивной мощности, определяемого по выражению [3]:

(6.3)

где – современная основная ставка тарифа за заявленный максимум активной мощности, :

                                     (6.4)

 

 – современная дополнительная ставка тарифа за электроэнергию, принимаем руб/кВт·ч:

                                        (6.5)

 

 – базовый коэффициент реактивной мощности, принимаемый по [3],  равным 0,4 при присоединении к подстанции с высшим напряжением

220кВ;

 

 

 

 

 

 – отношение потребления  энергии в квартале максимума  нагрузки энергосистемы к потреблению  в квартале его максимальной  нагрузки, принимаем =1 по [3];

– коэффициент, отражающий изменение цен на компенсирующие устройства:

(6.6)

где – основная ставка тарифа за заявленный максимум активной мощности, = 60 руб/кВт·год;

  – дополнительная ставка тарифа за электроэнергию, =1,8 руб/кВт·ч;

       – число часов использования максимальной нагрузки; при двусменном режиме работы

        , – коэффициенты увеличения соответственно основной и дополнительной ставок тарифа на электроэнергию:

                                                  (6.7)

 

                                                   (6.8)

 

 

 

Т.к. , то для дальнейших расчетов принимаем

Экономическое значение реактивной мощности, потребляемой из энергосистемы:

 

6.2 Расчет мощности батарей конденсаторов для сети напряжением до 1 кВ

Для каждой группы цеховых трансформаторов одинаковой мощности определяется минимальное их число, необходимое для питания расчетной активной нагрузки:

(6.9)

где  – расчетная активная нагрузка до 1 кВ данной группы;

 – коэффициент  загрузки трансформаторов, определяемый  в зависимости от категории  электроприемников по электроснабжению, принимаемый к3 = 0,7…0,75 для ТП с преобладающей нагрузкой I категории; к3 = 0,8…0,85 для ТП с преобладающей нагрузкой II категории; к3 = 0,9…0,95 для ТП с преобладающей нагрузкой III категории [3];

 – номинальная мощность трансформаторов.

По принятому числу трансформаторов определяем наибольшую реактивную мощность, которую рационально передавать через трансформаторы в сеть напряжением до 1 кВ:

(6.10)

Суммарная мощность батареи низковольтных конденсаторов (БНК) для рассматриваемой группы:

(6.11)

где – расчетная реактивная нагрузка до 1 кВ рассматриваемой группы.

Величина распределяется между цехами прямо пропорционально их реактивным нагрузкам :

(6.12)

Рассмотрим выбор БНК для группы №1. В эту группу входят цех        №1, 2,  3, 4, 8, 9 (от цеха №2 через ВРУ будет питаться цех №1 и от цеха №3 через ВРУ будут питаться цеха №8, 4 и 9).

Минимальное количество трансформаторов, необходимое для питания этой группы, определяем по формуле (6.9):

 

Принимаем

Наибольшая реактивная мощность, которую рационально передавать через трансформаторы в сеть напряжением до 1 кВ:

 

Суммарная мощность БНК для рассматриваемой группы:

 

Мощность конденсаторной установки для цеха термопластов:

 

Принимаем конденсаторную установку типа 2хУКМ-0,4-50-10У1 номинальной мощностью 100 квар.

Мощность конденсаторной установки для кузнечного цеха:

 

Принимаем конденсаторную установку 4хУКМ-0,4-50-10У1 номинальной мощностью 200 квар.

Расчеты для группы №2 аналогичны. Результаты расчетов представлены в таблице 6.1.

Произведём перерасчёт коэффициентов загрузки трансформаторов после установки конденсаторных установок по формуле:

(6.13)

Для трансформаторов цеха №2 коэффициент загрузки равен:

 

Для трансформаторов цеха №3 коэффициент загрузки равен:

 

Для остальных групп расчёт аналогичен. Результаты расчётов сводим в таблицу 6.1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6.3 Определение реактивной мощности, генерируемой синхронными двигателями

Каждая группа высоковольтных синхронных двигателей в зависимости от номинальной мощности и частоты вращения ротора рассматривается индивидуально в целях использования их для компенсации реактивной мощности. Располагаемая реактивная мощность синхронных двигателей, имеющих Рдн > 2500 кВт или п > 1000 мин-1 (независимо от величины Р ), используется для компенсации реактивной мощности во всех случаях без обосновывающих расчетов.

Величина реактивной мощности, генерируемой этими группами синхронных двигателей:

(6.14)

Использование для компенсации реактивной мощности синхронных двигателей, имеющих Рдн2500 кВт и п1000 мин-1, должно быть технико-экономически обосновано. Для этого необходимо найти соотношение удельной стоимости потребления реактивной мощности и энергии из энергосистемы, не превышающего экономического значения, и удельной стоимости потерь активной мощности при генерировании реактивной мощности в синхронных двигателях и конденсаторных установках.

Удельная стоимость экономического потребления реактивной мощности и энергии при наличии на предприятии приборов учета максимальной реактивной мощности вычисляется по выражению:

(6.15)

а при отсутствии таких приборов по выражению

(6.16)

где с1 — плата за 1 квар потребляемой реактивной мощности;

       d1 — плата за 1 квар-ч потребляемой реактивной энергии;

      — годовое число часов использования максимальной реактивной мощности при потреблении, не превышающем экономическое значение;

      — коэффициент, отражающий изменение цен на конденсаторные установки.

Величина k1 может быть принята равной коэффициенту увеличения ставки двухставочного тарифа на электроэнергию kw (по сравнению со значениями а = 60 руб/кВт·год и b = 1,8 руб/кВт·ч, установленными для Беларуси прейскурантом № 09-01, введенным в действие с 1.01.91 г), который определяется по формуле

(6.17)

 

 

Таблица 6.1 - Определение мощности КУ до 1 кВ

№ группы	№ цехов	Наименование цехов	Рнi,кВт	Qнi,квар	Катего-рия надеж-ности	Кз	Sн.тр, кВА	Nmin/ Nф	Qт, квар	Qку, квар	Кол-во/Тип БНК	Кз
1	1	Заготовительный	221,48	148,16	III			-		-	-	-
	2	Термопластов	708,1	411,51	II			2		80,84	2хУКМ58-0,4-50-10 У1	0,82
	3	Кузнечный	1277,87	1199,76	II			4		210,3	4хУКМ58-0,4-50-10 У1	0,86
	4	Прессовый	184	122,76	III			-		-	-	-
	8	Инструментальный	241,6	99,38	III			-		-	-	-
	9	Прессовый №1	77,98	34	III			-		-	-	-
Итого			2 711,04	2 015,57	-	0,85	630	5,1/6	1 724,42	291,14	300	-
2	5	Малярный	1845,97	2352	II			4		1 725,37	8хУКМ58-0,4-280-40 У3	0,85
	6	Нестандартного оборудования	285,38	145,52	III			-		-	-	-
	7	Термический	1047,32	594,95	II			2		411,01	2хУКМ58-0,4-280-40 У3	0,83
	10	Алюминирования	408,71	424	II			1		292,91	УКМ58-0,4-280-40 У3	0,7
Итого			3 587,38	3 516,47	-	0,85	630	6,7/7	1 087,18	2 429,29	3 080	-
Сумма			6 298,42	5 532,04	-	-	-	13	2 811,6	2 720,43	3 380	-

 

 

где  kw1 и kw2 — коэффициенты увеличения основной и дополнительной ставок тарифа на электроэнергию (определяются делением действующих ставок тарифа на 60 и 1,8·10-2 соответственно);

         — число часов использования максимальной нагрузки предприятия.

Величина определяется в зависимости от соотношения степени компенсации ψ и отношения натуральной минимальной нагрузки к максимальной натуральной нагрузке КМ по следующим выражениям:

при ψ≤ КМ:

(6.18)

при ψ> КМ:

(6.19)

где Г — годовой фонд рабочего времени.

Величина ψ может быть принята для подстанций с первичным напряжением 35, 110, 220, 500 кВ равной соответственно 0,7; 0,6; 0,5; 0,25, а при питании от шин генераторного напряжения — 0,25.

Значение Км принимается для 1-, 2-, 3-сменной и непрерывной работы (НР) равным соответственно 0,9; 0,8; 0,7; 0,8.

Время включения ТГ для 1-, 2-, 3-сменной и непрерывной работы соответственно равно 2000, 4000, 6000, 8500 ч.

Удельная стоимость потерь активной мощности в СД и компенсирующих устройствах:

(6.20)

Целесообразность использования СД для компенсации при одновременном потреблении реактивной мощности из энергосистемы, не превышающем экономическое значение, определяется соотношением

(6.21)

Используя R, по специальным таблицам находят оптимальные коэффициенты загрузки синхронных двигателей по реактивной мощности α. Синхронные двигатели 10 кВ с Р < 1250 кВт для компенсации реактивной мощности не применяются.

Суммарная величина реактивной мощности, генерируемая синхронными двигателями, имеющими и :

(6.22)

Реактивная мощность синхронных двигателей, которую экономически целесообразно использовать для компенсации при одновременном оптимальном потреблении реактивной мощности из энергосистемы, вычисляется по выражению:

(6.23)

Отметим, что синхронные двигатели, которые не целесообразно применять для компенсации реактивной мощности, должны работать с [5].

6.4 Анализ баланса реактивной мощности на границе раздела энергоснабжающей организации и потребителя и при необходимости определение мощности батарей конденсаторов для сети напряжением выше 1 кВ

Мощность конденсаторных установок на стороне высокого напряжения определяется по формуле:

(6.24)

где    – суммарная реактивная мощность всех цехов предприятия, квар;

  – потери мощности в цеховых трансформаторах, квар;

  – мощность конденсаторных установок на стороне напряжения до 1 кВ (таблица 6.1).

Потери мощности в цеховых трансформаторах определяем по [8]. Результаты заносим в таблицу 6.2.

Таблица 6.2 - Расчет потерь в трансформаторах

№ цеха	Кз	Nтр х Sн.тр
1,2	0,82	2х630	34,2
3,4,8,9	0,86	4х630	36,6
5,6	0,85	4х630	36
7	0,83	2х630	34,8
10	0,7	1х630	28

 

 

Знак « - » говорит о том, что установка КУ на стороне высокого напряжения не требуется. Определим расчетную мощность завода с учетом компенсирующих устройств:

(6.25)

Расчетная мощность завода с учетом компенсирующих устройств:

 

5. Распределение мощности батарей конденсаторов в сети напряжением до 1 кВ (для спроектированной системы цехового электроснабжения из КП по проектированию цехового электроснабжения)

Батареи низковольтных конденсаторов могут размещаться в электротехнических помещениях или непосредственно в производственных помещениях. Установку БНК в производственных помещениях следует выполнять с соблюдением следующих условий:

1. Распределение электроэнергии производится магистральными шинопроводами;
2. Окружающая среда производственных помещений не содержит проводящей пыли, химически активных веществ, не отнесена к взрыво- и пожароопасным зонам;
3. Должны быть исключены механические воздействия от транспортных средств и перемещающихся грузов;
4. Степень защитной оболочки БНК должна быть не менее IP4Х.

Установка БНК должна производиться с учетом главы 5.5 ПУЭ 6 издания.

На магистральный шинопровод следует предусматривать не более двух близких по мощности БНК. Подключение к шинопроводам следует производить согласно указаний по «Проектирование компенсации реактивной мощности в электрических сетях промышленных предприятий» М788-930.