Rozmieszczenie urządzeń kompensacyjnych w sieciach dystrybucyjnych przedsiębiorstw

Przy wyborze i umieszczaniu środków kompensacji mocy biernej w systemach zasilania przedsiębiorstw przemysłowych wyróżnia się dwie grupy sieci przemysłowych, w zależności od składu ich obciążeń:

• pierwsza grupa — sieci ogólnego przeznaczenia, sieci z sekwencją bezpośrednią głównej częstotliwości 50 Hz,

• druga grupa — sieci o określonych obciążeniach nieliniowych, asymetrycznych i ostro zmiennych.

Rozwiązanie problemu kompensacja mocy biernej dla drugiej grupy istnieje szereg cech, w tym konieczność zapewnienia wskaźniki jakości energii dla odbiorników elektrycznych o wymaganej prędkości.

W projekcie obliczono największe sumaryczne przedsiębiorstwa mocy czynnej i biernej Rcalc i Qcalc, które określają współczynnik mocy naturalnej.

Schemat działania urządzenia kompensującego

Do wyznaczenia mocy urządzeń kompensacyjnych nie wykorzystuje się mocy obliczonej Qobliczonej, a mniejszej wartości Qswing uwzględniającej rozbieżność w czasie pomiędzy największym obciążeniem czynnym systemu elektroenergetycznego a największą mocą bierną przedsiębiorstwa przemysłowego. Ta rozbieżność jest uwzględniana przez współczynnik wahań, którego wartości, w zależności od branży, do której należy przedsiębiorstwo, wahają się od 0,75 do 0,95. Wtedy Qswing = swing Qcalc

Wartości największego obciążenia czynnego Pcalc i sumy biernej Qmax są uwzględniane w systemie elektroenergetycznym do wyznaczania wartości optymalnej ekonomicznej mocy biernej, jaką system elektroenergetyczny może przekazać do zakładu energetycznego w trybach największego i najniższego obciążenie czynne systemu elektroenergetycznego, odpowiednio Qe1 i Qe2.

Mocą QNSl określa się całkowitą moc urządzeń kompensujących QNS = QmaNS -Qe1, a mocą QNS2 — regulowaną część urządzeń kompensujących QNSreg=Qe1 — Qe2

Urządzenia kompensacyjne zainstalowane na szynach niskiego napięcia głównych podstacji obniżających napięcie (GSP) przedsiębiorstwa nie tylko zapewniają utrzymanie współczynnika mocy systemu cosφsyst, ale także zmniejszają moc transformatorów mocy GPP Str:

Takimi urządzeniami kompensującymi mogą być kompensatory synchroniczne, baterie kondensatorów i silniki synchroniczne.

Kompensatory synchroniczne są instalowane tylko w gazowniach dużych przedsiębiorstw przemysłowych w porozumieniu z systemem zasilania, natomiast kompensatory synchroniczne znajdują się w bilansie systemu elektroenergetycznego i są wykorzystywane w razie potrzeby (np. w przypadku awarii systemu) jako rezerwa źródło mocy biernej. Dlatego ich instalacja w sieciach pierwszej grupy jest ograniczona.

Silniki synchroniczne wysokiego napięcia (silniki sprężarek, przepompownie itp.) są uwzględniane w ogólnym bilansie mocy biernej przedsiębiorstwa, ale z reguły ich moc bierna jest niewystarczająca i wtedy brakującą moc bierną uzupełnia się banki kondensatorów.

Bilans mocy biernej w węźle 6 — 10 kV zakładu przemysłowego można zapisać jako stosunek:

Qvn + Qtp + ΔQ — Qsd — Qkb — Qe1 = 0,

gdzie Qvn to obliczone obciążenie bierne odbiorników wysokiego napięcia (WN) 6 — 10 kV, Qtp to nieskompensowana moc obciążenia sieci Qn do 1 kV zasilanych z transformatorów warsztatowych stacji transformatorowych (TS), ΔQ — straty mocy biernej w sieci 6 — 10 kV, zwłaszcza w transformatorach GPP.

Zastosowanie kondensatorów dla napięć 6 - 10 kV zmniejsza koszty kompensacji mocy biernej, ponieważ kondensatory niskonapięciowe są zwykle droższe (w przeliczeniu na kvar mocy).

W sieciach niskiego napięcia (do 1 kV) przedsiębiorstw przemysłowych, do których podłączona jest większość odbiorników energii elektrycznej pobierających moc bierną, współczynnik mocy obciążenia mieści się w przedziale 0,7 — 0,8. Sieci te są elektrycznie dalej oddalone od zasilania systemu elektroenergetycznego lub lokalnej elektrociepłowni (CHP).Dlatego też, aby obniżyć koszty przesyłu mocy biernej, urządzenia kompensacyjne umieszcza się bezpośrednio w sieci do 1 kV.

W przedsiębiorstwach o określonych obciążeniach (wstrząsy, gwałtownie zmienne), oprócz wyżej wymienionych urządzeń kompensacyjnych, w sieciach drugiej grupy stosowane są urządzenia kompensujące, równoważące i równoważące filtry. Ostatnio zamiast kompensatorów obrotowych coraz częściej stosuje się kompensatory statycznej mocy biernej (STK), które wraz z poprawą współczynnika mocy pozwalają na stabilizację napięcia zasilania.

Ryż. 1. Umieszczenie urządzeń kompensacyjnych w sieciach zasilających przedsiębiorstwa przemysłowego: GPP — główna podstacja obniżająca przedsiębiorstwo, SK — kompensator synchroniczny, ATS — automatyczny przełącznik zasilania, KU1 — KB dla scentralizowanej kompensacji mocy biernej, KU2 — KB do grupowej kompensacji mocy biernej, KU3 — KB do indywidualnej kompensacji mocy biernej, TP1 -TP9 — warsztatowe stacje transformatorowe, SD — silniki synchroniczne, AD — silniki asynchroniczne

W sieciach serwisowych większości przedsiębiorstw do regulacji mocy biernej stosowane są baterie kondensatorów statycznych. W tym przypadku realizowana jest centralna (KU1), grupowa (KU2) lub indywidualna (KU3) kompensacja mocy biernej.

Zatem źródła mocy biernej w systemie zasilania zakładu przemysłowego służące do kompensacji mocy biernej można zlokalizować tak, jak pokazano na rys. 1.