Практические методы выбора мощности компенсирующего устроис-тва в распределительных электрических сетях

Обоснование методики выбора мощности компенсирующего устрои-ства на основе показателей суточного графика потребления реактивной мощности.

Обычным допущением при расчете интегрирующих множителей является допущение о чисто квадратичной зависимости нагрузочных потерь от нагрузки, что непосредственно следует из формулы (3.1). Неточность этого допущения обуславливается тем, что при изменении нагрузки изменяется и напряжение, стоящее в знаменателе формулы (3.1). Однако сравнительно небольшой диапазон его изменения (несколько процентов) по сравнению с диапазоном изменения Р и Qв периоде Т (в 2−3 раза) и использование в формулах расчета потерь электроэнергии среднего рабочего напряжения позволяют принять данное допущение в практических расчетах. В этом случае интегрирующий множитель для определения потерь электроэнергии по потерям мощности, рассчитанным в любом режиме, может быть определен по формуле :

(3.1).

где Рi — нагрузка на i-й ступени почасового графика нагрузки;

Рр — нагрузка на ступени, для которой рассчитаны потери мощности? Рр; Т-число ступеней графика.

Значение М выражается в тех же единицах, что и Г и физически представляет собой продолжительность расчетного режима, в течение которой потери мощности? Рр приведут к тем же потерям энергии, что и при ее потреблении по реальному графику. Очевидно, что если? Рр рассчитано для режима малой нагрузки, то М будет больше Т. Для удобства дальнейших выводов будем использовать значения интегрирующих множителей в относительных:

(3.2).

В практике в качестве расчетных режимов используют либо режим максимальной нагрузки сети, либо средней (определяемой на основе показаний счетчиков). В первом случае интегрирующий множитель 1 получил название числа часов наибольших потерь:

где Рmах — максимальная нагрузка, а метод. — метода наибольших потерь.Во втором случае интегрирующий множитель является произведением Т на коэффициент формы графика в квадрате, определяемый по формуле:

3.4).

где Рср — средняя нагрузка.

Этот метод получил название метода средних нагрузок. Величины (3.4) и (3.5) связаны между собой соотношением.

3.5).

где kз — коэффициент заполнения графика, представляющий собой относительное число часов максимальной нагрузки: t = Тmах/Т.

Значение т всегда меньше единицы, k 2 — больше единицы, для графика с постоянной нагрузкой? = 2 =1. В расчетах потерь электроэнергии всегда используется значение квадрата коэффициента формы графика. Сам коэффициент формы графика путем извлечения корня обычно не определяют.

Расчетные формулы для нагрузочных потерь электроэнергии двумя описанными методами имеют вид:

DWн =—DРmаxt—(3.6).

Оба метода технологически мало отличаются друг от друга. Оба исходят из расчета потерь мощности только в одном режиме — в первом случае это режим максимальных, а во втором средних нагрузок. В дальнейшем, для краткости, они называются, соответственно, метод 1 и метод 2.

При расчетах потерь за месяц и за год следует задавать коэффициенты заполнения графика нагрузки kз= W/(Рmаx Т) = Тmаx /Т, соответствующие этим периодам. Для каждого периода значение kопределяется своими значениями энергии Wи максимальной нагрузки Рmаx. В летние месяцы график может быть достаточно плотным и иметь значение kз выше, чем к зимние. Однако его значение для годового периода kзг будет даже меньше, чем для зимнего месяца kзз, так как потребление в летние месяцы будет соотноситься с зимним максимумом нагрузки. Соотношение годового и месячного (зимнего месяца) значений kзг отражается формулой kзг = kззWср/Wз, где Wср — среднее потребление энергии за месяц, аWз потребление за зимний месяц.

Потребление за зимний месяц, как правило, больше средне — месячного, поэтому для годового периода kзи tменьше, а больше для месяца. При выборе способа определения t и 2 следует иметь в виду, что при использовании эмпирических формул применяют значениеkз, соответствующее расчетному интервалу в целом (месяц, год), а когда хотят уточнить расчет, используя реальный график нагрузки, обычно имеется в виду известный суточный график рабочего дня. При сопоставлении характеристик суточного и месячного графиков действуют те же соотношения, что и при сопоставлении месячного и годового. Поэтому если говорить о сопоставлении точности расчета описанных характеристик по эмпирическим формулам и непосредственно по графику, то это должен быть график всех значений n на периоде Т. В противном случае к точному значению t или 2 определенному по суточному графику, должен применяться коэффициент (понижающий для tи повышающий для k 2), значение которого определяют из сопоставления среднесуточного потребления энергии ее потребления в рабочие сутки.

Для расчета——t и 2 по формулам (3.1) и (3.2) необходим график нагрузки. При расчете потерь в основной сети энергосистемы такая информация имеется — ее суммарная нагрузка постоянно регистрируется на диспетчерском пункте. Для радиальных сетей 35−110 кВ, а тем более 6−20 кВ, такие данные обычно отсутствуют. В этих случаях значения t и 2 определяют по эмпирическим формулам в зависимости от коэффициента заполнения графика. Иногда в таких формулах дополнительно используется значение kmin= Рmin / Рmаx.

Авторами исследованы погрешности всех найденных ими в литературе эмпирических формул Там же приведены полученные авторами новые, наиболее приемлемые для практических расчетов формулы, связывающие величины t и 2 с коэффициентом заполнения графика (относительным числом использования максимальной нагрузки):

Оба описанных метода, как следует из изложенного, используют одну и ту же величину — коэффициент заполнения графика. Очевидно, что при расчете суммарных потерь мощности в сети их умножение может быть произведено на интегрирующий множитель, определенный по какому-то одному графику — обычно графику суммарной нагрузки. Вместе с тем все элементы сети имеют свои собственные графики, учесть индивидуальные характеристики которых данными методами невозможно. Дальнейшее уточнение расчетов возможно при использовании информации о графиках узловых нагрузок, получаемых в дни контрольных замеров, обычно проводимых в энергосистемах в один из рабочих дней июня и декабря. В этом случае расчет потерь электроэнергии проводят за средние сутки месяца, рассчитывая потери мощности на каждой ступени графика (в пределе за каждый час суток). График нагрузки каждого узла получают на основе известного значения энергии, потребленной в узле за месяц, и конфигурации, соответствующей графику контрольного замера. В этом случае объединяются преимущества метода средних нагрузок (точное значение средней нагрузки, полученное на основе показания счетчика) с учетом индивидуальных конфигураций графиков нагрузки ветвей. Этот метод получил название метода расчетных суток (метод 3). При его использовании проводится расчет уже не одного, а 24 режимов, а интегрирующий множитель имеет размерность не часов, а суток.

Конфигурация графиков нагрузки узлов изменяется от сезона к сезону, поэтому учет конфигурации только в дни контрольных замеров не снимает проблему полностью. Например, при расчете потерь электроэнергии за январь или февраль логично пользоваться конфигурацией графиков контрольных замеров за декабрь прошлого года. При расчете потерь за март или апрель уже встает вопрос о том, конфигурация графика какого замера (прошлого декабря или прошлого июня) Тем не менее, учет межузловой (внутрисуточной) неодинаковости графиков существенно уточняет расчет, так как неодинаковость графиков нагрузки различных узлов, обусловленная различием в технологических процессах потребителей, имеет гораздо более сильный характер, чем изменение конфигурации графика нагрузки конкретного потребителя по сезонам.

Представляется, что использовать преимущества этого метода целесообразно, применяя типовые графики, построенные на основе анализа графиков контрольных замеров, не вводя в расчет каждый раз конкретные графики.

Расчёт и выбор конденсаторных установок производится на основании суточного графика потребления активной и реактивной мощности и в соответствии с «Руководящими указаниями по компенсации реактивной мощности в сетях 6−10 кВ (28ТМ-Т1».

Рисунок 3.1-Суточный график суммарной реактивной нагрузки ТП- 2029, ТП-2079.

Рисунок 3.2 — Суточный график суммарной активной нагрузки ТП-2029, ТП-2079.

Потребляемая мощность КУ выбирается с учётом наибольшей входной реактивной мощности QЭ, кВАр, которая может быть передана из сети. В общем виде должно соблюдаться следующее условие:

Qp-QkQэ Где QР -расчётная (потребляемая) потребителем реактивная мощность, квар;

QK — реактивная мощность, которую надо скомпенсировать у потребителя (т.е. мощность КУ).

Энергосистемой задаётся режим потребляемой реактивной мощности у потребителя с учётом его расчётных максимальных нагрузок QР и РР. Это требование заключается в том, что задаются значения.

QЭ1 — реактивной мощности, выдаваемой энергосистемой предприятию в течении получаса в период максимальных активных нагрузок энергосистемы, и QЭ 2 -средней реактивной мощности, передаваемой из сети энергосистемы или генерируемой в сеть энергосистемы в период её наименьшей нагрузки.

Практически во всех случаях приобретается вид:

QЭ2 «0. С учётом этого выражения.

QK mаx= QР mаx — QЭ1 (3.12).

QK min= QР min — QЭ2(3.13).

Где QK mаx и QK minсоответственно необходимая мощность КУ в режиме максимальных и минимальных нагрузок; QР mаx и QР minсоответственно расчётная реактивная мощность потребителя в режиме максимальных и минимальных (в ночную смену, в праздничные дни) нагрузок.

После определения оптимального значения мощности компенсирующих устройств решается вопрос об их размещении в электрических сетях у потребителя. Наибольший эффект достигается при установке компенсирующих устройств вблизи приемника с наибольшим потреблением реактивной мощности.