Расчет компенсации реактивной мощности в электрических сетях 0.4 кВ

Анонс: Электрические сети 0.4 кВ и подстанции 6 (10) кВ/0.4 кВ в расчетах компенсации реактивной мощности. Расчет компенсации реактивной мощности в электрических сетях 0.4 кВ. Как посчитать мощность установки для электрической сети 0.4 кВ.

Все электрические сети 0.4 кВ объектов по факту границы балансовой принадлежности, как правило, определяемой наличием или отсутствием собственных нагрузок 6/10 кВ, можно условно разделить на включающие подстанции 6 (10) кВ/0.4 кВ и присоединенные по стороне низшего напряжения ТП, что обуславливает выбор способа, методику расчета компенсации реактивной мощности и выбор установок коррекции коэффициента мощности. Так, для сетей с:

  • подстанциями 6 (10) кВ/0.4 кВ при малом объеме нелинейных нагрузок может быть целесообразной компенсация по стороне высшего напряжения;
  • нагрузками 6/10 кВ необходимо учитывать, что для этих нагрузок реактивная мощность должна передаваться из сети 6 (10) кВ, т.е. при интеграции устройств коррекции коэффициента мощности по стороне низшего напряжения ТП 6/10 кВ нужно задействовать способ индивидуальной или групповой компенсации.

Расчет компенсации реактивной мощности в электрических сетях 0.4 кВ

При расчетах компенсации реактивной мощности в электрических сетях 0.4 кВ нужно учитывать, что:

  • реальная мощность, генерируемая установкой компенсации на базе конденсаторных батарей, зависит от номинального напряжения сети Uн и напряжения в точке присоединения установки Uвх - Qф = (Uн/Uвх)²*Qпасп, где Qпасп - паспортная номинальная мощность установки. Для сети 0.4 кВ Uн = Uвх – 1, для сетей 6/10 кВ Uн/Uвх = 0.95;
  • при наличии в электрической сети объекта синхронных двигателей и/или протяженных воздушных линий допустимую расчетную мощность генерации установкой КРМ, УКРМИ, УКМ нужно уменьшить при интеграции по стороне:
    - напряжения 0.4 кВ на Qсд – мощность, генерируемую синхронными двигателями в сети 0.4 кВ (Qсд = α*Qн, где α – паспортное (или справочное) предельное значение перегрузки двигателя по реактивной мощности, Qн – номинальная реактивная мощность);
    - напряжения 6/10 кВ на (0.7*Qсд + Qл), где Qл – реактивная мощность, генерируемая воздушной (или кабельной) линией, которая равна U²*Qу*L (U – номинальное сетевое напряжение, Qу – удельная мощность 1 км кабельной/воздушной линии, L – длина линии);
  • коррекция коэффициента мощности интеграцией установок КРМ, УКРМ, УКМ и пр. не выполняется в сети 0.4 кВ при расчетной мощности установки < 50 кВАр, и в сети 6/10 кВ при расчетной мощности установки < 800 кВАр;
  • выбор конденсаторов для установки, батареи или индивидуальной схемы компенсации нельзя осуществлять только по отношению суммарной мощности нелинейных нагрузок к мощности трансформаторов – технически грамотный выбор конденсаторов выполняется по характеру нагрузок, режиму работы оборудования, интенсивности засорения сети гармониками тока, условиям эксплуатации и т.д. на основе энергоаудита и только профильными специалистами, изготавливающими установки компенсации реактивной мощности;
  • любой калькулятор расчета на сайтах торговых компаний и производителей установок является ориентировочным, а расчеты онлайн, в том числе расчет трансформатора, установок могут быть в корне неверными, если:
    - калькулятор расчета или расчеты онлайн базируются на ограниченной информации, например, по данным потребления активной и реактивной энергии только в часы пик, в один из сезонов, без особенностей загрузки, режима эксплуатации и пр.;
    - в калькулятора расчета или расчетах онлайн изначально заложены неверные (не формализованные или технически не обоснованные) методики;
  • калькулятор расчета, или расчеты онлайн в лучшем случае по факту дают представление о необходимости компенсации, но не позволяют определиться с экономически выгодным способом и средством коррекции коэффициента мощности, в том числе возможности интеграции сравнительно недорогих нерегулируемых установок или конденсаторных батарей, наличия или отсутствия необходимости применения активных фильтров гармоник и пр.

Как посчитать мощность установки компенсации для электрической сети 0.4 кВ

Оптимальный пакет данных для расчета компенсации реактивной мощности в электрических сетях 0.4 кВ включает предельные значения активной и реактивной мощности в часы максимальной и минимальной загрузки, которые определяются:

  • по показаниям счетчика энергии, годовым суточным графикам потребления;
  • с использованием метода расчета по среднегодовому коэффициенту спроса по паспортным (справочным) данным оборудования и формулам:
    Рмакс = ∑Рном*n*Кс, где Рном – номинальная мощность нагрузки одного типа (станка, двигателя), n – число нагрузок, Кс – коэффициент спроса из табл. 1.6 по оборудованию подразделений/цехов справочника 1 /сноска 1 в конце статьи/ или определяемый по коэффициенту использования Ки типового оборудования (табл. 1.9 справочника /сноска 1 в конце статьи/) и зависимости Кс от Ки ниже;

Таблица. Таблица. Зависимость Кс от Ки.
Ки 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9
Кс 0,5 0,6 0,65-0,70 0,75-0,80 0,85-0,90 0,92-0,95

  • Qмакс = Рмакс*∑tg(φ)n/n, где tg(φ)n – коэффициент реактивной мощности нагрузки одного типа (или tg(arccos(φ)) при известном коэффициенте мощности загрузки - табл. 1.6 – 1.9 справочника 1), n – число нагрузок одного типа;
  • Qмин принимается по типовому графику нагрузок для предприятия в часы минимальной активной нагрузки в процентах или долях от Qмакс (0.5 – 0.6) - среднее Qмин = 0.55*Qмакс.

Как посчитать баланс мощностей между сетями 0.4 кВ и 6 (10) кВ.

Расчетные значения активной Рр и реактивной Qр мощности определяются, как Рр = Рмакс + ΔРт и Qр = Qмакс + ΔQт, где ΔРт и ΔQт потери мощности в трансформаторах по паспортным данным или приближенно по формулам ΔРт = 0.02*Sр и ΔQт = 0.1*Sр, где полная расчетная мощность Sр = √(P²+Q²)

Устанавливают заданные по ТУ или расчетные входные реактивные мощности QЭ1 и QЭ2, которые будут переданы из сети электросетевой компании в сеть объекта в режимах наибольшей и наименьшей активных нагрузок:

QЭ1 принимается по меньшему значению, определяемому из формул QЭ1 = Qр – 0.7*Qсд и QЭ1 = α*Рр, где Qсд – реактивная мощность, генерируемая синхронными двигателями (см. выше или при отсутствии синхронных двигателей в сети Qсд = 0), α – расчетный коэффициент из таблицы ниже


Таблица. Расчетные коэффициенты α для энергосистем разных регионов.
Энергетические системы по регионкам Значение коэффициента α для шин 6-20 кВ при высшем напряжении
35 кВ 110-150 кВ 200-330 кB
Северо - Запада, Центра, Средней Волги, Юга, Казахстана 0,23 0,28 0,37
Средней Азии 0,30 0,35 0,47
Сибири 0,24 0,29 0,40
Урала 0,27 0,31 0,42
Северного Кавказа, Закавказья 0,22 0,26 0,34
Востока 0,20 0,35 0,32

QЭ2 устанавливается по большему предельному значению из формул QЭ2 = Qмин – (Qр - QЭ1) и QЭ2 = Qмин + Qк, где Qк – реактивная мощность, генерируемая эксплуатируемыми установками при их наличии (при отсутствии Qк = 0 и QЭ2 = Qмин).

Как посчитать число и мощность трансформаторов.

Определяют удельную плотность нагрузки трансформаторов по расчетной полной мощности Sр и площади объекта F, а именно σ = Sр/F

Устанавливают пороговые значения номинальной мощности трансформаторов Sнт по удельной плотности нагрузки с учетом того, что:

  • при σ ˂ 0.2 кВА/м² целесообразны трансформаторы мощностью до 1000 кВА;
  • при σ ˂ 0.2-0.3 кВА/м² целесообразны трансформаторы мощностью 1600 кВА;
  • при σ > 0.3 кВА/м² целесообразны трансформаторы мощностью 1600 кВА или 2500 кВА.

Таблица. Рекомендуемая номинальная мощность трансформатора при различной удельной плотности нагрузки.
Удельная плотность нагрузки σ кВА 0,05 0,08-0,14 0,15-0,2 0,21-0,3 0,3-0,35
Номинальная мощность Sнт кВА 400 630 1000 1600 2500

Находят число трансформаторов (с округлением в сторону большего целого значения) Nт = Рмакс/(Кз*Sнт), где Кз – коэффициент загрузки трансформатора, который принимают равным:

  • Кз = 0.65-0.7 при преобладании нагрузок I категории для двухтрансформаторной подстанции;
  • Кз = 0.7-0.8 при преобладании нагрузок II категории для однотрансформаторных ТП и взаимном резервировании на стороне низшего напряжения;
  • Кз = 0.9-0.95 при нагрузках II категории и наличии складского резерва, а также при преобладании нагрузок III категории.

Как посчитать мощность установки для компенсации реактивной мощности

Общая (максимальная) реактивная мощность, доступная для компенсации, рассчитывается по формуле: Qку = 1.1*Qр - QЭ1,

Возможность применения и мощность нерегулируемых конденсаторных установок определяют по формуле Qку.н = Qмин – QЭ2 (при QЭ2 = Qмин нерегулируемые установки не применяют).

Определяют реактивную мощность для высоковольтной нагрузки Qв, которая передается из сети 6/10 кВ и не должна компенсироваться, по формуле Qэн = QЭ1 – Qв, где Qв = Qвн + ΔQт (Qвн – суммарная реактивная мощность высоковольтной нагрузки, ΔQт – потери в трансформаторе и линии).

Находят реактивную мощность установок для:

  • компенсации по низшей стороне Qнку = Qмакс – Qэн – Qт, где Qт – реактивная мощность, передаваемая через трансформаторы (для сети 0.4 кВ при Qнку < 50 кВАр установки не используют);
  • компенсации по высшей стороне Qвку = Qку – Qнку (для сети 6/10 кВ при Qвку < 800 кВАр установки не используют).

Литература: Справочник 1 - Кабышев А.В., Обухов С.Г. Расчет и проектирование систем электроснабжения: Справочные материалы по электрооборудованию: Учеб. пособие / Том. политехн. ун-т. – Томск, 2005.


 205   11.11.2019
Если голосом проще!
Менеджеры готовы принять заявку. Телефоны:
+7(495) 783-56-30
(многоканальный)
+7(985) 126-22-21
(WhatsApp)
Если проще написать!
В заявке укажите какая продукция Вас интересует.
Оставить заявку

Ждем Вас в гости!
Согласуйте время и приезжайте в наши офисы для получения технических консультаций
перейти к контактам