Баланс активной и реактивной мощности в электрической сети

3. Баланс активной и реактивной мощности в электрической сети

Основной целью составления баланса мощности является обеспечение работы электрической системы с допустимыми параметрами во всех режимах в течение года. Баланс составляется отдельно для активной и реактивной мощности. Следует отметить, что реактивная мощность нагрузки электрической системы в большей мере, чем активная, определяется потерями сети. Чем ближе к месту потребления реактивной мощности устанавливаются компенсирующие устройства, тем меньше значения передаваемой по элементам сети реактивной мощности и тем выше уровень напряжения в сети. Все это приводит к уменьшению потерь реактивной мощности в сети и к снижению суммарной установленной мощности компенсирующих устройств.

В процессе эксплуатации составление баланса мощности приходится выполнять систематически в целях выяснения условий работы электрической системы и ее отдельных частей с учетом фактического наличия оборудования, его текущего состояния и роста нагрузок.

Согласно формуле

(2)

определим наибольшую суммарную активную мощность, потребляемую в проектируемой сети, где

К-коэффициент наибольшей нагрузки п/ст, равный от 0,95 до 0,96;

∆Pc – суммарные потери мощности в сети в долях от суммарной нагрузки п/ст, принимается равным 0,05

.

Для дальнейших расчетов определим наибольшую реактивную нагрузку i-го узла  [Мвар] и наибольшую полную нагрузку i-го узла [МВ·А]:

,(3)

,(4)

где Рнб,i – максимальная активная нагрузка i- ого узла.

Для 1-ой подстанции:

Для 2-ой подстанции:

Для 3-ей подстанции:

Для 4-ой подстанции:

Для 5-ой подстанции:

Для 1-ой подстанции:

Для 2-ой подстанции:

Для 3-ей подстанции:

Для 4-ой подстанции:

Для 5-ой подстанции:

Потребителями реактивной мощности в энергосистеме являются электроприемники промышленных предприятий, электрифицированный железнодорожный и городской транспорт, маломощная двигательная нагрузка населенных мест, в последнее время широкое применение бытовых приборов и люминесцентных светильников привело существенному увеличению реактивной мощности. Значительная реактивная мощность теряется при ее передачи. Наибольшие потери имеют место в трансформаторах. Для оценки потерь реактивной мощности в трансформаторах воспользуемся формулой (5):

(5)

Так как мы рассматриваем электрическую сеть 110/10 кВ, то  примем равным 1, выбираем из таблицы 4.9 [1] в соответствии с данными нашей сети.

.

Суммарную наибольшую реактивную мощность, потребляемую с шин электростанции или районной подстанции, являющихся источниками питания для проектируемой сети определим по формуле:

(6)

Для воздушных линий 110 кВ в первом приближении допускается принимать равными потери и генерации реактивной мощности в линиях, т.е. 0.

Отсюда:

4. Выбор типа, мощности и места установки компенсирующих устройств

В электрических сетях устанавливают так называемые компенсирующие устройства. Компенсирующими устройствами называют установки, предназначенные для компенсации емкостей или индуктивной составляющей переменного тока. Условно их разделяют на:

а) устройства для компенсации реактивной мощности, потребляемой нагрузками и в элементах сети,- синхронные двигатели и поперечно включаемые батареи конденсаторов

б) устройства для компенсации реактивных параметров линии – продольно включаемые батареи конденсаторов, поперечно включаемые реакторы.

Компенсирующие устройства, кроме генерации реактивной мощности, потребляют некоторую активную мощность. При расчете рабочего режима мы эти величины не будем учитывать, так как они оказывают сравнительно малое влияние на параметры режима.

Итак, полученное значение суммарной потребляемой реактивной мощности  сравниваем с указанным на проект значением реактивной мощности , которую экономически целесообразно получать из системы в проектируемую сеть.

,(7)

где  - коэффициент мощности на подстанции “А”.

При  в проектируемой сети должны быть установлены компенсирующие устройства, суммарная мощность которых определяется по формуле (8).

 (8)

Определим мощность конденсаторных батарей, которые должны быть установлены на каждой подстанции по формулам (9) и (10).

Так как проектируется сеть 110/10кВ то базовый экономический коэффициент реактивной мощности , а , т.е.

(9)

Таблица 1

№ узла	Количество КУ	Тип КУ
1	4	УКЛ – 10,5 – 2250 У3
2	4	УКЛ – 10,5 – 2700 УЗ
3	4	УКЛ – 10,5 – 3150 УЗ
4	4	УКЛ – 10,5 – 3150 У3
5	4	УКЛ – 10,5 – 2250 У3

Для 1-го узла:

Для 2-го узла:

Для 3-го узла:

Для 4-го узла:

Для 5-го узла:

Определим реактивную мощность, потребляемую в узлах из системы с учетом компенсирующих устройств:

,(11)

где Qk,i – мощность конденсаторных батарей, которые должны быть установлены на каждой подстанции, Мвар.

Полная мощность в узлах с учетом компенсирующих устройств:

,(12)

где Qi – реактивная мощность, потребляемая в узлах из системы с учетом компенсирующих устройств, Мвар.