ГЛАВА ТРЕТЬЯ
СПОСОБЫ и СРЕДСТВА автоматической
КОМПЕНСАЦИИ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ
- КОНДЕНСАТОРНЫЕ УСТАНОВКИ
Наиболее распространенным средством компенсации реактивной мощности в промышленных электросетях является применение конденсаторных установок. Только в установках потребителей Мосэнерго находится в эксплуатации свыше 900 тыс. кВар КУ [12]. Для таких конденсаторов в ГОСТ 1282—79 Е (а ранее в ГОСТ 1282—68) принят термин «конденсаторы для повышения коэффициента мощности» или просто «конденсаторы».
Широкое применение конденсаторов для компенсации реактивной мощности объясняется их значительными преимуществами по сравнению с другими существующими в промышленности способами компенсации реактивной мощности, а именно: более высоким КПД, иначе говоря, малыми удельными потерями активной мощности, не превышающими 0,005 кВт на 1 кВар компенсирующего устройства, т. е. не более 0,5% (для сравнения: в синхронных компенсаторах это значение достигает 10% номинальной мощности компенсатора, а в синхронных двигателях — 7%); отсутствием вращающихся частей; простотой монтажа (так как из-за небольшой массы не требуется фундамента) и эксплуатации; сравнительно невысокими капиталовложениями; широкой возможностью подбора любой необходимой мощности конденсаторов; возможностью установки в любых точках электросети; отсутствием шума во время их работы и т. д.
Рациональная компенсация реактивной мощности в промышленных электросетях включает в себя следующий обширный комплекс вопросов:
расчет и выбор компенсирующих устройств (как правило, КУ дополнительно с другими средствами компенсации реактивной мощности, например синхронными двигателями СД);
оптимальное распределение КУ в сетях предприятий;
автоматическое регулирование режимов работы КУ.
Первым двум вопросам уделено большое внимание в директивной, справочной и технической литературе, поэтому в настоящей книге они не рассматриваются, главное внимание уделено третьему вопросу.
Следует подчеркнуть, что в [1] указано: «Для наиболее экономичного использования компенсирующих устройств в эксплуатации некоторая их часть должна оборудоваться устройствами регулирования генерируемой мощности в соответствии с задачами регулирования напряжения сети и изменениями ее реактивных нагрузок. Суммарная мощность нерегулируемых батарей, как правило, не должна превышать величину наименьшей реактивной нагрузки». Таким образом, общая мощность КУ QKy должна состоять из мощностей нерегулируемой QHtKy и регулируемой Qp КУ частей. Нерегулируемая мощность батарей конденсаторов (БК) определяется из условия рациональной компенсации реактивной мощности в часы минимальных нагрузок в распределительных сетях предприятия и энергосистеме из выражения
(20)
Потребителям РМ предприятия необходима мощность из сети Qc, кВар:
(21)
где Qc=Q2===P tg ф2 — необходимая предприятию РМ, соответствующая скомпенсированному tgqp2, кВар; Q = =Ptg<pi — реактивная нагрузка электроприемников при существующем tg фг, QH >КУ=Pmin tg фг — необходимая
предприятию РМ в часы минимума нагрузок, соответствующая скомпенсированному значению tg фг.
Регулируемая мощность КУ будет равна, кВар:
(22)
(22')
где а — коэффициент, учитывающий значение активной нагрузки предприятия в часы минимальных нагрузок (0<а<1); W& — расход активной электроэнергии за расчетный период Т, кВт-ч.
Таким образом, в часы минимальных нагрузок предприятию необходимо иметь постоянно включенное нерегулируемое компенсирующее устройство, РМ которого должна соответствовать заданию энергосистемы, а также выражению, кВар:
(23)
Мощность регулируемой части БК определяется по графику РМ предприятия из условия задания энергосистемы, предусматривающему недопустимость перекомпенсации или значительной недокомпенсации реактивных нагрузок. С этой целью в формулы (22) и (22') следует ввести коэффициент р, характеризующий степень регулирования реактивной мощности компенсирующего устройства, т. е., кВар:
(24)
где должна быть ограничена пределами 0<в 1.
Значение |3=1 соответствует полной компенсации реактивной мощности, обеспечивающей выполнение заданий энергосистемы в части рациональной компенсации реактивной мощности.
В промышленных электросетях применяются различные средства для автоматического регулирования реактивной мощности конденсаторных установок. Одни из таких средств серийно выпускаются отечественной электропромышленностью, другие поставляются зарубежным производством, и, кроме того, широко разрабатываются и успешно внедряются в промышленных электросетях автоматические регуляторы РМ в тех случаях, когда нерегулируемые конденсаторы самостоятельно комплектуются на предприятиях в батареи. В последнем случае автоматическое регулирование РМ может осуществляться в различных функциях, а именно: cos φ, тока нагрузки, уровня напряжения, характера реактивной нагрузки (индуктивная или емкостная), времени суток и т д. Выбор той или иной функции регулирования, а также числа регулируемых секций БК оказывает существенное влияние на эффективность работы управляемой КУ. При выборе ступеней регулирования необходимо учитывать, что с уменьшением их количества снижаются дополнительные затраты на аппараты в цепях управления, упрощается схема управления, повышается надежности ее работы и уменьшаются потери активной мощности от реактивного тока.
Ниже рассмотрены способы и средства автоматической компенсации реактивной мощности и определены рациональные области их применения в промышленных электросетях.
