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 Qр определена в разделе 1.2(Расчёт электрических нагрузок).
Производим расчёт компенсирующего устройства. Средневзвешенный тангенс угла сдвига фаз завода определяю из выражения
tg
з=Qр/Pр (23);где tg
з –тангенс угла сдвига фаз завода;tg
з=11936/9928=1,2Мощность компенсирующего устройства определяю из формулы:
Qк у=Pр*(tg
з-tg с) (24)где Qк у- мощность компенсирующего устройства завода, кВАр;
tg
с- тангенс угла сдвига фаз энергосистемы.tg
с для энергосистемы Донбасса равен 0,05.Qк у=9928*(1,2-0,05)=11417,2 кВАР
По справочнику [ ] принимаем тип батарей статконденсаторов. Определяем количество батарей статконденсаторов по формуле:
n=Qк 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:
Qк у’=n’*q (26);
где: Qк у’- фактическая мощность компенсирующего устройства, кВАр;
n’- округлённое число батарей статконденсаторов.
Qк у’=228*50=11450 кВАр
Определяю расчётную полную мощность завода с учётом компенсации реактивной мощности из выражения:
Sp’=
Pp2+(Qp-Qк у’)2 (27);Sp’=
99282+(11936-11450)2= 98801380=9939,16 кВАОкончательно 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 ГППС 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 |
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: