Определение реактивной мощности, генерируемой СД

Если СД уже установлены на промышленном предприятии по условиям технологии, их следует в первую очередь полностью использовать для КРМ. Поэтому при необходимости выполнения КРМ на напряжение 6−10 кВ следует рассматривать возможность получения дополнительной реактивной мощности от СД, если их коэффициент загрузки K _СД < 1.

Минимальную величину реактивной мощности, которая соответствует условию устойчивой работы СД, определяют по формуле [4]

, (6.8)

где Р _{ном. СД} – номинальная мощность двигателя; tgφ_ном – номинальный коэффициент реактивной мощности.

Если номинальная активная мощность СД равна или больше указанной в табл. 6.2, экономически целесообразно использовать полностью располагаемую реактивную мощность СД, определяемую по формуле

, (6.9)

где α_м – коэффициент допустимой перегрузки СД, зависящий, от его загрузки по активной мощности (определяется по номограмме рис. 6.2); Q _{ном. СД} – номинальная реактивная мощность СД.

Таблица 6.2

Номинальные мощности синхронных двигателей, обеспечивающих полное использование располагаемой реактивной мощности

Объединенная энергосистема	Число рабочих смен	Номинальная активная мощность СД, кВт, при частоте вращения, об/мин
Центра, Северо-Запада, Юга							− −	− −	− −
Средней Волги							− −	− −	− −

Окончание табл. 6.2

Урала						−	− −	− −	− −
Северного Кавказа, Закавказья							−	−	− − −
Сибири							− − −	− − −	− − −
Дальнего Востока							− − −	− − −	− − −

Рис. 6.2. Номограмма определения располагаемой реактивной мощности синхронных двигателей при номинальном токе возбуждения в зависимости от коэффициента загрузки двигателя по активной мощности

Для СД с номинальной активной мощностью менее указанной в табл. 6.3 экономически целесообразную загрузку по реактивной мощности определяют
по формуле

, (6.10)

где Д1 и Д2 – потери в СД при его номинальной реактивной мощности (принимают по каталожным и справочным данным); С _р.п – расчетная стоимость потерь (см. п.1.3).

Таблица 6.3

Технические данные некоторых синхронных двигателей

Частота вращения, об/мин	Р ном, кВт	Q ном, квар	Коэффициенты, кВт
D 1	D 2
CДН, U ном = 6/10 кВ, cos φ = 0,9
		633/645 812/817 1010/1010 1260/1265 1610/1620 2000/2010 2500/2510	5,09 4,74/6,77 6,65/7,58 8,06/8,39 8,13/9,2 10,3/11,3 14,1/10,6 13,8/13,1	3,99 4,42/6,98 6,8/7,56 7,53/7,2 7,74/8,93 8,91/11,0 11,8/11,8 11,5/11,0
		637/642 816/820 1020/1020 1265/1275 1615/1620 2010/2039 2520/2520	3,88 5,05 5,16 6,48 6,61 8,41/9,08 8,63/9,51 9,22/10,0 11,5/8,49 10,2/9,72 11,3/16,4 20,0/16,5	2,97 3,63 4,72 5,54 5,88 6,09/8,53 7,61/11,0 8,29/9,36 9,36/10,2 11,7/11,9 13,2/15,4 14,9/16,4
СТД, U ном = 6/10 кВ, cos φ = 0,9
			2,02/2,07 2.59/2,47 3/3,21 3,67/3,6 4,56/4/25 4,89/4,8 6,49/5,8 7,23/7,16 7,9/8,34 9,07/8,95 9,04/8,98 10,4/10,4 14,2/11,9 17/16,7	3,25/3,44 3,95/4,46 4,49/3,03 4,07/4,92 4,85/6,27 6,72/7,56 6,39/7,96 8,12/10,1 11,4/12,6 13,6/15 13/16,3 17/19,4 19,5/21,4 24,4/27,4

Если окажется, что Q _{СД э} < Q _СД, то принимают Q _{СД э} = Q _СД.

Если реактивная мощность, вырабатываемая СД, оказывается недостаточной, дополнительно устанавливают конденсаторные батареи на ВН.

Пример 6.1. Выбрать число и мощность силовых трансформаторов для компрессорной станции с учетом компенсации реактивной мощности, рассчитать суммарную реактивную нагрузку на шинах 10 кВ РП компрессорной станции (рис. 6.3) с учетом мощности генерируемой синхронными двигателями. Нагрузка компрессорной на напряжении 0,4 кВ составляет Р _р = Р _см =
= 2880 кВт, Q _р = Q _р.т = Q _см = 2150 квар. Компрессорная работает в две смены и расположена в Сибири. Удельная плотность нагрузки компрессорной составляет 0,2 кВ∙А/м². Технические данные синхронных двигателей, установленных в компрессорной:

Активная мощность Р ном. СД, кВт
Реактивная мощность Q ном. СД, квар
Частота вращения n, об/мин
Коэффициент загрузки К СД	0,85
Коэффициент мощности tg φ(cos φ)	0,48 (0,9)
Количество рабочих СД	7 (6 + 1 резервный)

Рис. 6.3. Расчетная схема к примеру 6.1

Решение. 1. Учитывая удельную плотность нагрузки, принимаем к установке трансформаторы с номинальной мощностью S _{ном. т} = 1000 кВА и с коэффициентом загрузки 0,8.

2. Определяем минимальное число цеховых трансформаторов:

.

3. Оптимальное число трансформаторов

,

где m − определено по рис. 1.5, а.

4. Находим по (1.8) наибольшую реактивную мощность, квар, которую целесообразно передать через 4 трансформатора:

.

5. Определяем мощность Q _НК1, квар,по (1.9):

Q _НК1 = Q _cм – Q _{max. т} = 2150 – 1394,85 =755,15.

6. Находим дополнительную мощность Q _НК2, квар,по (1.10):

,

где при K _р1 = 15 (табл. 1.3) для магистральной схемы с тремя и более трансформаторами.

Так как Q _НК2 < 0, то принимаем Q _НК2= 0.

Принимаем к установке четыре ККУ УКМ 58-04-180-30УЗ мощностью 180 квар каждая, Q _НКф = 720 квар.

7. Определяем суммарную реактивную мощность СД, квар:

.

8. Так как K _СД < 1, и в соответствии с табл. 6.3 для двигателей с активной мощностью 2500 кВт, располагаемую реактивную мощность экономически целесообразно использовать полностью. Рассчитываем располагаемую реактивную мощность, квар, синхронного двигателя по формуле (6.9):

,

где α_м = 0,55 (по рис. 6.2).

9. Суммарная располагаемая мощность всех двигателей, квар.

.

10. Суммарная нагрузка, квар, на шинах РП 10 кВ:

,

где ∆ Q _т принято из табл. 6.4 (∆ Q _т = 49·4 = 196).