Выбор размещения конденсаторной батареи

Требуется распределить мощности конденсаторной батареи между сторонами высокого и низкого напряжения (ВКБ – высоковольтная конденсаторная батарея, НКБ – низковольтная конденсаторная батарея, рис. 5.10). В варианте ВКБ низка стоимость конденсаторов, но высока стоимость выключателя, через который батарея подключается к шинам 6 – 10 кВ. В варианте НКБ конденсаторы дороже, выключатель дешевле и трансформаторы 6 – 10/0,4 кВ разгружены от реактивной мощности. Для определения оптимального варианта необходимо выполнить технико-экономический расчет.

Ежегодные приведенные затраты на КБ:

З=З₀+З₁Q_K+З₂Q²_K

Если потерями активной мощности в конденсаторной батарее пренебречь, то З₂ ≈ 0.

З₀ [руб/год] — затраты, не зависящие от мощности батареи (например, выключателя или стоимость шкафа).

З₁ — затраты на саму батарею [руб/кВАр*год].

Расчетная схема размещения приведена на рис. 5.10

Рис. 5.10. Размещение КБ ни сторонах высокого и низкого напряжения

Порядок расчета:

1) Для принятого типоразмера трансформатора S_НТ определяется минимальное количество трансформаторов n_ТМИН, рассчитанное на пропуск только активной мощности Р_М.

, где

S_НТ — номинальная мощность одного трансформатора.

К_З < 1 — коэффициент загрузки трансформаторов.

n_ТМИН округляют до целого в большую сторону => n_Т.

2)Q_ТМ — максимальная реактивная мощность, которая может быть пропущена через трансформаторы (возникает из-за округления n_Т).

Если Q_ТМ <Q_М, то недостающую реактивную мощность получают от НКБ:

Q_КН=Q_М-Q_ТМ

Если Q_ТМ >Q_М, то всю конденсаторную батарею можно поставить на высокой стороне (6-10 кВ).

Q_КВ=Q_К=Q_М-Q_Э1 , но при этом через трансформаторы пойдет мощность не Q_ТМ, а Q_М.

3) Формирование вариантов размещения конденсаторной батареи.

В зависимости от соотношения мощностей Q_Э1, Q_ТМ и Q_М возможны три варианта размещения конденсаторной батареи (см. диаграммы на рис.5.11).

Вариант 1. Пропускная способность трансформаторов мала, Q_ТМ < Q_Э1 (рис.5.11 а). Трансформаторы не могут пропустить даже мощность Q_Э1, предлагаемую энергосистемой, поэтому принимаем Q_Э1=Q_ТМ. Высоковольтную конденсаторную батарею поставить невозможно, Q_КВ=0, мощность низковольтной батареи: Q_КН=Q_М -Q_ТМ.

Рис.5.11. Диаграммы соотношения мощностей и варианты размещения КБ

Вариант 2. Пропускная способность трансформаторовQТМ недостаточна для пропуска мощности нагрузки Q_М: Q_Э1<Q_ТМ < Q_М (рис.5.11.б). При этом следует рассмотреть два подварианта:

— 2а — часть КБ устанавливается на стороне ВН: Q_КВ =Q_ТМ -Q_Э1, а вторая часть – на стороне НН: Q_КН=Q_М -Q_ТМ.

— 2б – вся КБ устанавливается на стороне НН: Q_КН =Q_М -Q_Э1=Q_М –Q_T, где Q_T =Q_Э1 — РМ, проходящая через трансформатор, Q_КВ =0.

Вариант 3. Пропускная способность трансформаторов Q_ТМ превышает мощность нагрузки: Q_ТМ > Q_М (рис.5.11.в). В этом случае также следует рассмотреть два подварианта:

— 3а – вся КБ устанавливается на стороне ВН: Q_КВ =Q_М -Q_Э1 =Q_T-Q_Э1, где Q_T= Q_М, Q_КН = 0.

— 3б – вся КБ устанавливается на стороне НН:Q_КН =Q_М -Q_Э1 =Q_М –Q_Т, где Q_T= Q_Э1, Q_КВ = 0.

4) Расчет годовых приведенных затрат по каждому из вариантов (подвариантов) и выбор оптимального.

Формула затрат:

З_Т — затраты на дополнительный трансформатор (если он есть), руб/год;

С — стоимость электроэнергии, [руб/кВт*год];

ΔР_К– номинальные потери КЗ в одном трансформаторе, кВт;

n_T — количество трансформаторов;

К_З=S_T/S_НОМ  — коэффициент загрузки одного трансформатора.