4 Компенсация реактивной мощности. Выбор компенсирующих устройств

Лист

140448.00.06.00КП

Лит

№ докум.

Изм.

Подп.

Дата

4 Компенсация реактивной мощности. Выбор компенсирующих устройств

4.1 Принят первый вариант электроснабжения с трансформатором

ТМ-630/10/0,4.

Активная расчётная мощность Р _р = 630,43 кВт;

Реактивная расчётная мощность Q _р = 491,15 квар;

Естественный коэффициент мощности cos φ_{ср. в.} = 0,75; tg φ_{ср. в.} = 0,882;

Эффективный коэффициент мощности cos φ_э = 0,97; tg φ_э = 0,25;

4.2 Определяем расчётную мощность компенсирующего устройства:

Q _{р. ку} = Р _р · (tg φ_{ср. в.} - tg φ_э);

Q _{р. ку} = 630,43 · (0,882 - 0,25) = 398,43 квар.

4.3 Выбираем компенсирующее устройство на каждый трансформатор:

Q^' _{р. ку} = Q _{р. ку} · n _т; Q^' _{р. ку} = 398,43 · 1 = 398,43 квар.

Выбираем тип компенсирующего устройства: АУКРМ-0,4-400-УХЛ4 производства фирмы ООО «ЭЛПРО-М»

Q _ку = 400 квар.

4.4 Находим суммарную установленную мощность компенсирующих устройств:

Q _Σку = Q _ку · n _т; Q _Σку = 400 · 1 = 400 квар.

4.5 После выбора компенсирующего устройства проверяем загрузку силовых трансформаторов. Находим приведённую реактивную мощность:

Q^' _р = Q _р - Q _Σку; Q^' _р = 491,15 - 400 = 91,15 квар.

4.6 Вычисляем приведённую полную мощность:

Лист

140448.00.06.00КП

Лит

№ докум.

Изм.

Подп.

Дата

4.7 Определяем коэффициент загрузки:

Так как β > 0,5, оставляем один трансформатор ТМ-250-10/0,4.

4.8 Вычисляем tg φ_р:

4.9 Эффективность установки компенсирующего устройства проверяем технико-экономическим расчётом. Выписываем исходные данные для расчёта:

Трансформатор ТМ-630-10/0,4
tg φср. в. = 0,882;	S р = кВ·А;
tg φэ = 0,25;	Р р = кВт;
tg φр = 0,14;	Q р = 91,15 квар;

4.10 Тарифы на электроэнергию:

m ₁ = 500 руб. / кВ · А – основной тариф за установленную мощность (S _т) трансформаторов;

m ₂ = 5 руб. / кВт · ч – тариф за потребляемую электроэнергию.

4.11 Тип компенсирующего устройства и его стоимость:

АУКРМ-0,4-400-УХЛ4; С _ку = 56400 руб.

4.12 Капитальные затраты на компенсирующее устройство составят:

К = С _ку · n _ку; К = 56400 · 1 = 56400 руб.

4.13 Приведённые годовые затраты на компенсирующее устройство составят:

З = (е + u _а) · К + К;

где е = 0,125 – амортизационные отчисления (12,5 %);

u _а = 0,064 – эксплуатационные отчисления (6,4 %).

З = (0,125 + 0,064) · 56400+ 56400 = 21319,2 руб.

Лист

140448.00.06.00КП

Лит

№ докум.

Изм.

Подп.

Дата

4.14 Определяем плату за электроэнергию при tg φ_{ср. в.} = 0,882 с надбавкой 12 %. [6]

4.14.1 Основная плата:

С ₁ = m ₁ · S _т· n _т; С ₁ = 500 · 630 · 1 = 315000 руб.

4.14.2 Количество электроэнергии, потребляемой за год:

W _r = Р _р· T _r; W _r = 630,43 · 2000 = 1260860 кВт·ч.

4.14.3 Дополнительная плата:

С ₂ = m ₂ · W _r; С ₂ = 5 · 1260860= 6304300руб.

4.14.4 Общая плата за электроэнергию:

С = С ₁ + С ₂; С = 315000 + 6304300 = 6619300 руб.

4.14.5 Плата за электроэнергию с учётом надбавки 12 % за низкий коэффициент мощности:

С ^' = (112 · 100) · С; С ^' = 1,12 · 6619300 = 7413616 руб.

4.15 Плата за электроэнергию после установки компенсирующего устройства со скидкой 3% при tg φ_р = 0,42 составит. [6]

С ^'' = (97 · 100)· С; С ^'' = 0,97·7413616 = 7191207,5 руб.

4.16 Экономия при установке компенсирующего устройства составит:

Э = С ^'- С ^''; Э = 7413616 - 7191207,5 = 222408,5 руб.

4.17 Срок окупаемости затрат на компенсирующее устройство составит:

Т _ок = З / Э; Т _ок = 21319,2 / 222408,5 = 0,09 года.

4.18 Автоматизированные системы компенсации реактивной мощности типа АУКРМ напряжением 0,4 кВ выполнены по схеме согласно рисунка 3. Расположение элементов автоматических установок компенсации реактивной мощности (АУКРМ) – согласно рисунка 4.

4.19 Нагрузка в сетях 0,4 кВ имеет индуктивный характер из-за большого количества асинхронных двигателей, а также трансформаторов, работающих с не-

Лист

140448.00.06.00КП

Лит

№ докум.

Изм.

Подп.

Дата

полной нагрузкой. Такая нагрузка, помимо активной мощности потребляет и реактивную мощность, увеличивая в среднем 20-25% полную мощность по отношению к активной.

Рисунок 3 – Электрическая схема АУКРМ

Рисунок 4 – Расположение элементов АУКРМ

Лист

140448.00.06.00КП

Лит

№ докум.

Изм.

Подп.

Дата

Отсутствие компенсирования индуктивной составляющей тока нагрузки приводит к следующему:

- увеличение тока нагрузки, вследствие чего -дополнительные потери в проводниках и снижение пропускной способности сетей;

- завышение мощности трансформаторов и сечения кабелей, отклонение напряжения сети от номинала;

- увеличение платы поставщику электроэнергии и ухудшенное качество электроэнергии.

Снизить отрицательный эффект всех вышеизложенных факторов можно введением ёмкостной нагрузки в систему и приближения общего характера нагрузки к чисто активному. Наиболее эффективным способом достижения этой цели является применение автоматических установок компенсации реактивной мощности (АУКРМ), которые позволяют автоматически поддерживать заданный коэффициент мощности (КМ) в системе на заданном уровне.

АУКРМ является комплектной многокомпонентной системой, состоящей из компенсирующих устройств (КУ), исполнительных устройств (ИУ), различных вспомогательных устройств (ВУ) и системы управления – регулятора реактивной мощности (РРМ). Все перечисленное оборудование устанавливается в соответствующей оболочке (шкафу).

4.20 Принцип работы АУКРМ состоит в регулировании коэффициента мощности (КМ) потребителей в соответствии с заданным, путём ступенчатого (или бесступенчатого) регулирования ёмкости батареи конденсаторов.

Следует особо отметить, что для работы АУКРМ необходим сигнал от трансформаторов тока, измеряющих ток нагрузки ввода, к которому она подключается. Этот трансформатор тока, как правило, устанавливается во вводной ячейке РУ (возможно использование существующего) и является единственным компонентом системы компенсации, не входящим в объём поставки АУКРМ.

Лист

140448.00.06.00КП

Лит

№ докум.

Изм.

Подп.

Дата

Регулятор реактивной мощности – это параметрируемый микропроцессорный контроллер, оснащённый необходимыми устройствами ввода / вывода информации и команд (кнопки, командные выходы для коммутации батарей)

осуществляющий регулирование КМ в соответствии с задаваемой уставкой. Регулятор измеряет реальный КМ системы, сравнивает с уставкой и вырабатывает выходное воздействие, подключая необходимое число ступеней (конденсаторов) установки. Дополнительно регулятор выполняет функции защиты и сигнализации, отключая ступени в случае аварии (например, полная потеря напряжения или превышение содержания гармонических составляющих в сети) и замыкая соответствующий контакт «Авария» для дистанционной сигнализации.

Кроме основной функции – регулирования, регулятор может также осуществлять измерение тока каждой ступени, реальную потребную реактивную мощность, содержание гармоник, а также мониторинг числа включений.

Отдельно следует отметить, что особенностью РРМ, устанавливаемых «ООО ЭЛПРО-М» является возможность их полностью автоматической настройки на параметры сети и полностью автоматического ввода в работу – после подключения регулятора достаточно только ввести уставку КМ и регулятор начнёт работу полностью самостоятельно.

Компенсирующими устройствами являются силовые фазовые конденсаторы, предназначенные для работы в сетях соответствующего напряжения с обеспечением требуемых электротехнических параметров.

4.21 Результатами внедрения АУКРМ являются:

- снижение нагрузки силовых цепей электроснабжения путём компенсации реактивной составляющей тока нагрузки;

- поддержание группового коэффициента мощности нагрузки объекта в заданных пределах путём регулирования величины компенсационной реактивной мощности в зависимости от заданной уставки;

- оптимизация коммерческих расчётов за потребляемую электроэнергию;

- повышение надёжности работы электротехнического оборудования, увеличение его срока службы;

-

Лист

140448.00.06.00КП

Лит

№ докум.

Изм.

Подп.

Дата

обеспечение эффективной компенсации реактивной мощности в нормальных, переходных и предаварийных режимах работы;

- поддержания на заданном уровне качества электрической энергии в

системе энергоснабжения объекта;

- своевременное представление оперативному персоналу информации о состоянии и режимах работы системы энергоснабжения объекта.

4.23 В качестве компонентов АУКРМ используются только высококачественные изделия зарубежных фирм-производителей:

- регуляторы –EPCOS (Germany);

- контакторы – EPCOS (Germany);

- конденсаторные батареи– EPCOS (Germany);

- защитно-коммутационная аппаратура(автоматические выключатели, предохранители, рубильники) – EPCOS (Germany);

- реакторные антирезонансные фильтры – EPCOS (Germany);

- разрядные реакторы – производства EPCOS (Germany);

- оболочки шкафов – собственное производство с высококачественной порошковой покраской.

4.24 Выбранное электрооборудование заносим в таблицу 5.

Таблица 5 – Технические данные электрооборудования

Наименование оборудования	Тип оборудования	Единица измерения	Количество	Примечание
Компенсирующее устройство	АУКРМ-0,4-400- УХЛ4;	шт.		С ку = 56400 руб.
Шинопровод	ШМА-4-100-44-У3	м		I н = 100 А
Трансформатор тока	ТНШЛ-0,66	шт.		150/5 А

Дата добавления: 2015-08-28