Компенсация реактивной мощности в осветительных сетях

Осветительные сети с газоразрядными лампами и электромагнитными ПРА характеризуются низким значением cosφ = 0,35÷0,6. Для повышения cosφ до значения 0,9 ÷ 0,95, используются, как правило, статические конденсаторы. Компенсация реактивной мощности (cosφ) может быть индивидуальной (конденсаторы устанавливаются у каждого светильника) и групповой (конденсаторы присоединяются к началу каждой групповой линии или к питающим линиям или к шинам подстанции).

Реактивная мощность конденсаторов Q _к (в кВАр), необходимая для повышения cos φ₁ до значения cos φ₂ определяется по формуле:

, кВАр,

где Р – активная мощность ламп с учетом потерь в ПРА, кВт.

Промышленностью выпускаются комплектные конденсаторные установки, регулируемые, низкого напряжения на мощности 50÷550 кВАр типа УКМ 70; низкого напряжения с фильтрацией высших гармоник, типа УКМФ-71 на мощности от 25 до 300 кВАр. Эти установки снабжены электронными (микропроцессорными) регуляторами мощности, что позволяет поддерживать требуемое значение cosφ в широком диапазоне компенсируемых мощностей. Технические характеристики комплектных конденсаторных установок приведены в табл. 13.

Номинальное напряжение установок 400 В, частота 50 Гц, коэффициент несинусоидальности 3.6, температура окружающего воздуха от -10 до + 45 ^о С; степень защиты IР 21, IР 54; конденсаторы типа КПС.

Таблица 13

Тип	Мощность, кВАр	Колич. ступеней	Мощность ступеней	Ток, А	Сечение медного кабеля для ввода, мм2	Масса, кг
УКМ 70-0,4-50-10-У3 -75-15-У3 -100-20-У3 -112,5-12,5-У3 -150-25-У3 -200-25-У3 -225-25-У3 -250-25-У3 -275-25-У3 -300-25-У3	112,5		1×10+2×20 1×15+2×30 1×20+2×40 1×12,5+4×25 2×25+2×50 2×35+3×50 1×25+4×50 2×25+4×50 2×25+6×50 2×25+5×50		3×50 3×100 3×100 3×100 3×150 2×(3×185) 2×(3×185) 2×(3×240) 2×(3×240) 2×(3×240)
-350-25-У3 -400-50-У3 -500-50-У3 -550-50-У3			2×25+6×50 2×25+7×50 2×25+9×50 2×25+10×50		2×(3×150) 2×(3×185) 2×(3×240) 2×(3×240)
УКМФ-04-25-25-У3 -50-25-У3 -75-25-У3 -100-25-У3 -125-25-У3 -150-25-У3 -175-25-У3 -200-25-У3 -250-25-У3 -300-25-У3			1×25 2×25 1×25+1×50 2×25+1×50 1×25+2×50 2×25+2×50 1×25+3×50 2×25+3×50 2×25+4×50 2×25+5×50		3×16 3×50 3×70 3×120 3×185 3×240 2×(3×95) 2×(3×120) 2×(3×185) 2×(3×240)

 

Емкость конденсатора при индивидуальной компенсации определяется по формуле:

, мкФ,

где U – напряжение на зажимах конденсатора, кВ; f – частота питающей сети, Гц; Q_к – реактивная мощность конденсатора, кВАр.

 

Пример 11. Определить реактивную мощность компенсирующего конденсатора Q _к, ток автоматического выключателя I _а на осветительном щитке, сечения (по току) фазовых S _ф и нулевого S _o проводов групповой сети, ток линии I _л осветительной сети общей мощностью Р = 18 кВт, в том числе лампы накаливания Р _н = 3 кВт, cosφ = 1 и лампы ДРЛ мощностью Р _д = 15 кВт (с учетом потерь в ПРА), cosφ = 0,5; tgφ = 1,73. Питание освещения осуществляется трехфазной четырехпроводной линией, выполненной кабелем АНРГ. Загрузка фаз равномерная. Фазное напряжение U _ф= 0,22 кВ.

Решение: Реактивная Q₁, полная S₁ мощности и ток групповой линии I _л нескомпенсированной осветительной сети:

кВАр;

кВ∙А;

А.

Коэффициент мощности нескомпенсированной установки:

.

Необходимая реактивная мощность конденсатора, установленного в начале групповой линии для повышения коэффициента мощности от исходного cosφ₁ = 0,57 (tgφ ₁ =1,43) до значения cosφ₂ = 0,95 (tgφ₂=0,33):

кВАр.

По табл. 16 выбираем комплексную конденсаторную установку типа УКМФ-04-25-25-У3 мощностью 25 кВАр. Тогда при исправленном коэффициенте мощности cosφ₂ реактивная мощность:

кВАр.

Полная мощность: кВ∙А.

Коэффициент мощности: .

По табл. 12.2 [8] или с учетом рекомендаций [13] для I _л = 48 А определяем S _ф = 16 мм². Ввиду отсутствия компенсации реактивной мощности на участке «автоматический выключатель – лампы» увеличения S _o до S _ф не требуется: в этом случае принимаем S _o = 10 мм², тогда ток автомата:

А,

где К_п = 1,4 – коэффициент на пусковые токи (табл. 10.2 [8]).