Методика вибору пристроїв компенсації реактивної потужності (КРП) полягає у виборі пристроїв, що дозволяють поліпшити коефіцієнт потужності споживача до необхідного значення і складається з наступних етапів:
- • вибір місця установки пристрою КРМ;
- • обчислення потужності пристрою КРМ;
- • проведення необхідних перевірок і розрахунків;
- • власне вибір пристрою КРМ.
Вибір місця установки пристрою КРМ
Залежно від особливостей конкретної електроустановки пристрої КРМ можуть бути встановлені, як показано на рис. 1.
Рис.1 - Вибір місця установки пристрою КРМ
- 1. На введенні на стороні СН.
- 2. На головній розподільчої шині.
- 3. На вторинної розподільної шині.
- 4. Індивідуальні конденсатори навантажень.
Обчислення потужності пристрою КРМ, проведення необхідних перевірок і розрахунків
У загальному випадку потужність пристрою КРМ визначається за формулою:
де:- • Kc = tgφ1 - tgφ2;
- • Qc - потужність установки КРМ;
- • P - активна потужність;
- • tgφ1 - фактичний тангенс кута до застосування установки КРМ;
- • tgφ2 - необхідний тангенс кута;
- • Кс - розрахунковий коефіцієнт.
Для визначення коефіцієнта Кс існує спеціальна таблиця по якій, знаючи cosφ1 і cosφ2, можна визначити даний коефіцієнт, не вдаючись до математичних обчислень.
Спосіб обчислення активної потужності P, а також проведення необхідних перевірок і розрахунків пристрої КРМ залежить від місця його установки. Далі буде наведено приклад її обчислення в разі установки пристрою КРМ на головній розподільчої шині.
Вибір пристрою КРМ
Пристрої КРП вибираються за наступними технічними характеристиками:
- • номінальна потужність;
- • Номінальна напруга;
- • номінальний струм;
- • кількість підключаються ступенів;
- • необхідність захисту від резонансних явищ з допомогою реакторів.
Необхідна потужність набирається ступенями по 25 і 50 квар, при цьому кількість ступенів не повинно перевищувати кількість виходів контролера, встановленого в установку КРМ, так як до кожного виходу може бути підключена один щабель.
Кількість виходів контролера позначається цифрою, наприклад, RVC6 (фірми АББ) має 6 виходів.
У разі необхідності захисту від резонансних явищ потрібне застосування захисних реакторів (трифазних дроселів), в такому випадку повинні вибиратися установки, наприклад типу MNS MCR і LK ACUL (фірми АББ).
Приклад вибору пристроїв КРП
Нижче наведено приклад вибору пристроїв КРП для мережі, показаної на рис.2.
Рис.2 - Однолінійна схема ГРЩ без УКРМ
Технічні характеристики пристроїв, що утворюють мережу, такі:
• Номінальна напруга 10 кВ;
• Частота 50 Гц;
• Коефіцієнт потужності cosφ = 0,75;
Трансформатори 1, 2:
• Номінальна напруга первинної обмотки 10 кВ;
• Номінальна напруга вторинної обмотки 400 В;
• Номінальна потужність S = 800 кВА;
Дані по кабелях і навантажень, що підключається через вторинні розподільні щити, представлені в таблиці 1.
Вибір місця установки пристрою КРМ
В якості місця установки пристроїв КРП прийняті головні розподільні шини, як показано на рис. 3.
Рис.3 - Однолінійна схема ГРЩ з УКРМ
1. Необхідні потужності пристроїв визначимо за формулою:
2. Сумарні активні потужності навантажень, які отримують живлення від кожного з двох трансформаторів, визначимо за формулою:
підставивши значення з таблиці 1, отримаємо:
• сумарне навантаження на перший трансформатор:
• сумарне навантаження на другий трансформатор:
3. Визначаємо середньозважений cosφ для першого трансформатора за формулою:
4. Визначаємо середньозважений cosφ для другого трансформатора за формулою:
5. Визначимо коефіцієнт Кс за допомогою таблиці 2, з огляду на, що необхідний cosφ2 = 0,95.
• для першого пристрою КРМ Кс1 = 0,474;
• для другого пристрою КРМ КС2 = 0,526.
6. Знаючи для кожного трансформатора Кс і P, визначимо необхідні потужності пристроїв КРП:
• для першого трансформатора:
• для другого трансформатора:
Розрахунок потужності пристрою КРМ на основі балансу потужності
7. Визначимо потужність пристрою КРМ за формулою [Л5. з 229].
• для першого трансформатора:
• для другого трансформатора:
де:
• Р - сумарне навантаження на трансформатор, кВт;
• tgφ1 - фактичний тангенс кута до застосування установки КРМ;
• tgφ2 - необхідний тангенс кута;
8. Визначаємо tgφ1 і tgφ2 знаючи cosφ1 і cosφ2:
• для першого трансформатора tgφ1:
• для першого і другого трансформатора tgφ2:
• для другого трансформатора tgφ1:
Відповідно прийнята необхідна потужність пристрою КРМ становить 270 і 300 квар.
9. Розрахуємо номінальний струм пристрою КРМ для першого трансформатора:
10. Розрахуємо номінальний струм пристрою КРМ для другого трансформатора:
При виборі автоматичних вимикачів для захисту пристрою КРМ, потрібно керуватися ПУЕ 7-видання пункт 5.6.15. Згідно з яким апарати і струмоведучі частини в ланцюзі конденсаторної батареї повинні допускати тривалий шлях струму, що становить 130% номінального струму батареї.
Визначаємо уставку по захисту від перевантаження:
• для УКРМ1: 390 * 1,3 = 507 А
• для УКРМ2: 434 * 1,3 = 564 А
Уставка захисту від КЗ повинна бути нечутлива до кидка струму. Уставка становить 10 x In.
Визначаємо уставку захисту від КЗ:
• для УКРМ1: 390 x 10 = 3900 А
• для УКРМ2: 434 x 10 = 4340 А
Перевірка установки КРМ на відсутність резонансу
В даному прикладі перевірка установки КРМ на відсутність резонансу не виконувалася, через відсутність нелінійного навантаження, а також відсутність суттєвих перекручень у мережі 10 кВ.
У разі ж, якщо у Вас переважає нелінійна навантаження, потрібно виконати перевірку УКРМ на відсутність резонансу, а також виконати розрахунок якості електричної енергії після установки УКРМ і завантаження батарей статичних конденсаторів (БСК).
Для зручності розрахунку за вибором пристрою компенсації реактивної потужності, я до цієї статті прикладаю архів з усією технічною літературою, яку використовував при виборі УКРМ.