Один из способов повышения экономических показателей работы электроприводной компрессорной станции — повышение коэффициента мощности (cosφ) электроустановок КС. Этим путем снижаются потери энергии в электрических сетях, электродвигателях и трансформаторах и повышается напряжение у токоприемников.
Конденсаторные батареи выбирают в следующем порядке.
Сначала определяют суммарную мощность конденсаторов, необходимую для установки на КС газопровода, затем число конденсаторных банок, напряжение их, точки присоединения к сетb и мощность отдельных батарей. И, наконец, определяют число банок в каждой батарее и схемы их коммутации.
Исходными данными для выбора суммарной мощности конденсаторов служат:
годовое или месячное потребление электрической энергии активной Wа и реактивной Wr, или потребление активной энергии и исходное значение средневзвешенного коэффициента мощности cosφ1, т. е. значение его на вводе к потребителю от сети энергоснабжающей организации до установки конденсаторов (средневзвешенным называется значение коэффициента мощности, определенное по показаниям счетчиков активной и реактивной энергии);
суточные графики активной и реактивной нагрузки;
конечное значение коэффициента мощности cosφ2, т. е. значение, до которого должен быть повышен последний путем установки конденсаторов.
Сведения о потреблении электрической энергии за определенный промежуток времени получают на основании показаний счетчиков активной и реактивной энергии, установленных на вводе компрессорной станции. По их показаниям можно строить суточные графики активной и реактивной нагрузки КС. Для этого снимают показания счетчиков каждый час в течение суток. По ним находят среднюю нагрузку за 1 ч, как разность между показаниями счетчика в конце и в начале часа. Конечное значение средневзвешенного коэффициента мощности задается энергоснабжающей организацией.
На основании графиков реактивной нагрузки задаются продолжительности использования установленной мощности конденсаторной батареи Тб и коэффициентом Кб, учитывающим отдачу батареей реактивной энергии в сеть.
Продолжительностью использования установленной мощности батареи за определенный промежуток времени (месяц, год) называется отношение общего количества реактивной энергии Wб, выработанной за это время, к ее реактивной мощности Qб:
Если мощность батареи не регулируется, то Тб равно продолжительности включения ее за соответствующий промежуток времени.
Значение Тб можно рассчитать по суточному графику мощности конденсаторной батареи, например, с учетом ее отключений, когда не работает КС. Если батарея отключается только в нерабочие дни и мощность ее не регулируют, то можно считать равным 7200—7500 ч в год. В других случаях Тб может быть меньше или больше.
В период значительного снижения нагрузки на КС общая реактивная нагрузка может быть меньше мощности конденсаторной батареи. Если в это время батарея остается включенной, то часть ее мощности отдается в сеть. Тогда общую выработку реактивной энергии батареей Wб можно разделить на две части: реактивную Wr1, отданную батареей электроустановкам компрессорной станции, и реактивную отданную ею в сеть энергоснабжающей организации.
На повышение коэффициента мощности расходуется только первая часть, поэтому в расчет при выборе мощности конденсаторной батареи вводят коэффициент Кб, равный отношению
Коэффициент Кб тем меньше, чем большая часть реактивной энергии отдается в сеть. Если принять, что 10% всей выработанной реактивной энергии отдается во внешнюю сеть, то Кб — 0,9.
При наличии перечисленных данных мощность конденсаторной установки выбирают по формуле
При выборе числа конденсаторов в батарее исходят не из мощности конденсатора, указанной на его паспортной табличке или в каталоге, а из фактической мощности его при том напряжении, которое будет в точке присоединения батареи. Это вызвано тем, что фактическая мощность конденсатора изменяется пропорционально квадрату напряжения на зажимах.
Номинальные напряжения выпускаемых конденсаторов типа КМ (240, 420, 550 В; 6,6 и 11,0 кВ) превышают на 10% номинальные эксплуатационные напряжения (220, 380, 500 В; 6 и 10 кВ) электрических сетей, поэтому фактическая мощность конденсаторов типа КМ составляет 83% от их номинальной мощности. Это необходимо учитывать при выборе числа батарей.
Фактическую мощность конденсаторов Q* рассчитывают по формуле
где Qк.т — типовая (каталожная) мощность конденсатора; U — фактическое напряжение в точке присоединения батареи; Uн — номинальное напряжение батареи конденсаторов.
Зная мощность батареи Qб и фактическую мощность одного конденсатора Qк, находят число конденсаторов в батарее по формуле
Если батарея состоит из однофазных конденсаторов, их число, полученное по этой формуле, должно быть округлено до числа, кратного трем. В случае трехфазных конденсаторов округляют только до целого числа.
Необходимую мощность статических конденсаторов можно с небольшой погрешностью определить по табл. 16.