4 Компенсация реактивной мощности. Выбор компенсирующих устройств

Лист

140613.КП.ОО.09.00.00.ПЗ

Изм

№ докум.

Лист

Подп.

Дата

4 Компенсация реактивной мощности. Выбор компенсирующих устройств

4.1 Принят второй вариант электроснабжения с трансформатором ТМ-100-10/0,4

Активная расчётная мощность Р _р = 62,18 кВт;

Реактивная расчётная мощность Q _р = 64,36 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} = 62,18 · (0,882 - 0,25) = 39,29 квар.

4.3 Выбираем компенсирующее устройство на каждый трансформатор:

Q^' _{р. ку} = Q _{р. ку} ̸ n _т; Q^' _{р. ку} = 39,29/1 = 39,29 квар.

Выбираем тип компенсирующего устройства: АУКРМ-50-5-К производства фирмы ООО «ЭЛПРО-М»

Q _ку = 50 квар.

4.4 Находим суммарную установленную мощность компенсирующих уст-ройств:

Q _Σку = Q _ку· n _т; Q _Σку = 50·1 = 50 квар.

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

Q^' _р = Q _р - Q _Σку; Q^' _р = 64,36 - 50 = 14,36 квар.

4.6 Вычисляем приведённую полную мощность:

Лист

140613.КП.ОО.09.00.00.ПЗ

Изм

№ докум.

Лист

Подп.

Дата

4.7 Определяем коэффициент загрузки:

Так как β > 0,5, оставляем один трансформатор ТМ-100-10/0,4.

4.8 Вычисляем tg φ_р:

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

Трансформатор ТМ-100-10/0,4
tg φср. в. = 0,882;	S р = 89,49 кВ·А;
tg φэ = 0,25;	Р р = 62,18 кВт;
tg φр = 0,231;	Q р = 64,36 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-50-5-К; С _ку = 76923 руб.

4.12 Капитальные затраты на компенсирующее устройство составят:

К = С _ку· n _ку; К = 76923·1 = 76923 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)·76923+76923 = 91461 руб.

Лист

140613.КП.ОО.09.00.00.ПЗ

Изм

№ докум.

Лист

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 = 500·100·1 = 50000 руб.

4.14.2 Количество электроэнергии, потребляемой за год:

W _r = Р _р· T _r; W _r = 62,18·4000 = 248720 кВт·ч.

4.14.3 Дополнительная плата:

С ₂ = m ₂· W _r; С ₂ = 5·248720 = 1243600 руб.

4.14.4 Общая плата за электроэнергию:

С = С ₁ + С ₂; С = 248720 + 1243600 = 1492320 руб.

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

С ^' = (112 ̸ 100)· С; С ^' = 1,12·1492320 = 1671398 руб.

4.15 Плата за электроэнергию после установки компенсирующего устройства со скидкой 3% при tg φ_р = 0,217 составит: [6]

С ^'' = (97 ̸ 100)· С; С ^'' = 0,97·1492320 = 1447550 руб.

4.16 Экономия при установке компенсирующего устройства составит:

Э = С ^' - С ^''; Э = 1671398 - 1447550 = 223847 руб.

4.17 Срок окупаемости затрат на компенсирующее устройство составит:

Т _ок = З ̸ Э; Т _ок = 91461 ̸ 223847 = 0,4 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

140613.КП.ОО.09.00.00.ПЗ

Изм

№ докум.

Лист

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

140613.КП.ОО.09.00.00.ПЗ

Изм

№ докум.

Лист

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 соответс-твующей 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.

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

Лист

140613.КП.ОО.09.00.00.ПЗ

Изм

№ докум.

Лист

Подп.

Дата

интерфейсы) и 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;

- обеспечение эффективной компенсации реактивной мощности в нормаль-ных, переходных и предаварийных режимах работы;

- поддержания на заданном уровне качества электрической энергии в сис-

Лист

140613.КП.ОО.09.00.00.ПЗ

Изм

№ докум.

Лист

Подп.

Дата

теме 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 – MKS–Technology, EASTEL;

- контакторы – Hyundai, EASTEL;

- конденсаторные батареи – MKS-Technology, EASTEL;

- защитно-коммутационная аппаратура (автоматические выключатели, предохранители, рубильники) – Hyundai, EASTEL;

- реакторные антирезонансные фильтры – MKS–Technology;

- разрядные реакторы – производства MKS-Technology;

- 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-50-5-К;	шт.		С ку = 76923 руб.
Шинопровод	ШРА-4-100-44-У3	м		I н = 100 А
Трансформатор тока	ТНШЛ-0,66	шт.		100/5 А

Дата добавления: 2015-10-21