Возможны два варианта размещения конденсаторов в электрической сети:
1. индивидуальная компенсация, т.е. установка конденсаторов непосредственно у каждого ЭП;
2. групповая компенсация, т.е. установка конденсаторов на распределительных пунктах и подстанциях.
Достоинства индивидуальной компенсации:
1. реактивная мощность уменьшается на всем протяжении электрической сети;
2. не требуется коммутационной аппаратуры для присоединения конденсаторов.
Недостатки индивидуальной компенсации:
1. малое использование конденсаторов, т.к. они отключаются вместе с ЭП;
2. количество конденсаторов получается очень большим, что приводит к увеличению затрат.
Индивидуальная компенсация допускается в редких случаях. Например, для крупных ЭП с очень низким cosj и с большим коэффициентом использования (индукционная печь низкой частоты).
Недостатки групповой компенсации:
1. реактивная мощность уменьшается лишь на определенном участке сети.
2. требуется коммутационная аппаратура для присоединения конденсаторов.
Групповая компенсация лишена недостатков, которые имеются у индивидуальной и в целом является более экономичной. На промышленных предприятиях широкое применение находят комплектные конденсаторные установки, которые размещают на КТП.
Урок №24
Практическое занятие №5 – Расчет средневзвешенного коэффициента мощности и компенсирующего устройства.
Задача №1
Исходные данные:
1. Цех работает в 3 смены.
2. Средняя активная мощность за максимально загруженную смену:
- для силовых ЭП РСМ.СИЛ=208,1 кВт;
- для освещения РСМ.ОСВ=4,5 кВт.
3. Средняя реактивная мощность за максимально загруженную смену:
- для силовых ЭП QСМ.СИЛ=157,2 кВАр;
- для освещения QСМ.ОСВ=1,48 кВАр.
Требуется произвести расчет годового расхода электроэнергии на шинах низкого напряжения.
Решение:
1. По таблице 2.20 стр.69 /1/ находим годовое число часов работы силовых ЭП ТС и число часов горения ламп электрического освещения ТО: ТС=5870 ч; ТО=4100 ч.
2. Определяем годовой расход активной электроэнергии для силовых ЭП:
WА.Г.СИЛ= РСМ.СИЛ* ТС=208,1*5870=1221547 кВт*ч
3. Определяем годовой расход активной электроэнергии для осветительных установок:
WА.Г.ОСВ= РСМ.ОСВ* ТО=4,5*4100=18450 кВт*ч
4. Определяем годовой расход активной электроэнергии по цеху:
WА.Г.ЦЕХА= WА.Г.СИЛ+ WА.Г.ОСВ=1221547+18450=1239997 кВт*ч
5.Определяем годовой расход реактивной электроэнергии для силовых ЭП:
WР.Г.СИЛ= QСМ.СИЛ* ТС=157,2*5870=922746 кВАр*ч
6. Определяем годовой расход реактивной электроэнергии для осветительных установок:
WР.Г.ОСВ= QСМ.ОСВ* ТО=1,48*4100=6068 кВАр*ч
7. Определяем годовой расход реактивной электроэнергии по цеху:
WР.Г.ЦЕХА= WР.Г.СИЛ+ WР.Г.ОСВ=922746+6068=928832 кВАр*ч
Задача №2
Используя данные задачи №1, определить средневзвешенный коэффициент мощности:
Решение:
Для действующих предприятий средневзвешенный коэффициент мощности определяют по показаниям счетчиков активной и реактивной мощности за определенный промежуток времени.
На стадии проектирования его можно определить по формуле:
Задача №3
Исходные данные принимаются из задач №1 и №2. Кроме того, известны:
1. Максимальная активная мощность цеха – РМ.ЦЕХА=233,8 кВт;
2. Максимальная реактивная мощность цеха – QМ.ЦЕХА=158,68 кВАр.
Требуется произвести компенсацию реактивной мощности и расчет компенсирующего устройства.
Решение:
1. Определяем действительный тангенс угла между током и напряжением до компенсации:
Необходимо повысить коэффициент мощности до оптимального значения 0,95, которому соответствует оптимальный тангенс угла tgjЭ=0,3287.
2. Определяем мощность компенсирующего устройства:
QКУ= РМ.ЦЕХА*(tgjМ - tgjЭ)=233,8*(0,6787-0,3287)=81,83 кВАр
3. По таблице 16-20 стр.25 /4/ выбираем комплектную конденсаторную установку типа ККУ0,38 – I, номинальная мощность которой составляет QКУ.НОМ=80 кВАр
4. Определяем коэффициент мощности после компенсации:
кВА
5. Выбираем силовой трансформатор с учетом компенсирующего устройства на стандартную мощность SНОМ.Т=400 кВА.
Шкала номинальных мощностей трансформаторов: 10, 16, 25, 40, 63, 100, 160, 250, 400, 630, 1000, 1600, 2500 кВА.
6. Определяем коэффициент загрузки выбранного трансформатора:
Коэффициент загрузки должен находиться в пределах 0,6 - 0,8.
7. Определяем тарифную стоимость электроэнергии:
руб/(кВт*ч)
b=65 руб/кВА – стоимость 1 кВА присоединенной мощности;
m=0,6 руб/(кВт*ч) – стоимость 1 кВт*ч потребляемой энергии.
Значения b и m указываются в задании на курсовой проект.
8. Определяем тарифную стоимость электроэнергии до компенсации с учетом надбавки:
руб/(кВт*ч)
Коэффициент надбавки к 1 был определен по таблице 9 – 1 стр.269 /5/: к 1=6%.
Он определяется в зависимости от действительного тангенса угла между током и напряжением до компенсации tg j М и оптимального тангенса угла между током и напряжением tg j Э.
9. Определяем тарифную стоимость электроэнергии после компенсации с учетом скидки:
руб/(кВт*ч)
Коэффициент скидки к 2 был определен по таблице 9 – 1 стр.269 /5/: к 2= - 4%.
Он определяется в зависимости от действительного тангенса угла между током и напряжением после компенсации tg j 
и оптимального тангенса угла между током и напряжением tg j Э. В данном случае tg j = 
.
10. Определяем разность в тарифной стоимости электроэнергии:
q’=q1 – q2=0,657 – 0,595=0,062 руб/(кВт*ч)
11. Определяем экономию стоимости электроэнергии от компенсации реактивной мощности:
N=WА.Г.ЦЕХА* q’=1239997*0,062=76879,81 руб.
12. Определяем эксплуатационные расходы на содержание компенсирующего устройства:
руб.
руб.,
где рА и рО – нормативные коэффициенты отчислений на амортизацию и обслуживание соответственно, значения которых были определены по таблице 2 – 1 стр.12 /5/;
ККУ – стоимость конденсаторной установки (на сегодняшний день), руб.
13. Определяем время использования максимума нагрузок:
ч
По рисунку 2.24 стр.93 /1/ находим время максимальных потерь: tmax=3600 ч.
14. Определяем стоимость потерь электроэнергии в компенсирующем устройстве:
руб.
где DР’ – удельные потери мощности в компенсирующем устройстве, кВт/кВАр, значение которых было определено по таблице 3.3 стр.117 /1/.
15. Определяем годовые эксплуатационные расходы:
С=СА+СО+СП=1500+160+685=2345 руб.
16. Определяем срок окупаемости компенсирующего устройства:
года
17. Определяем величину разрядного сопротивления для компенсирующего устройства:
Ом
18. Выбираем лампу мощностью 15 Вт. Определяем сопротивление одной лампы:
Ом
19. Определяем количество ламп на одну фазу:
Принимаем три лампы на одну фазу (n=3).
В данном случае следует принимать ближайшее большее значение по сравнению с расчетным. Мощность лампы следует выбирать как можно меньшей, т.к. при увеличении мощности ламп увеличивается и их количество, что ведет к увеличению затрат и расхода электроэнергии.
Урок №25
Тема: «Внутризаводское и внутригородское распределение электроэнергии».
1. Конструктивное выполнение электрических сетей напряжением выше 1 кВ.
