З цього виразу радіус кола:

. (13)

Координати центру електричного навантаження знаходимо за формулами:

, (14)

. (15)

де , – координати центру навантажень і-го споживача, см;

– потужність і-го споживача, кВА.

Кут який займає реактивна складова у колі відповідного споживача визначається за формулою:

. (16)

де – розрахункове активне навантаження і-го споживача, кВт;

– розрахункове реактивне навантаження і-го споживача, кВАр.

Згідно з вище наведеною методикою знайдемо радіуси та кути реактивного навантаження для споживачів всіх трансформаторних підстанцій

Для ТП

,

.

Конкретне місце розташування ТП приймається у відповідності з ПТБ та урахуванням комунікації об’єкту в цілому, також необхідно дотримуватися положень будівельних норм та правил СНіП. Розміщення кожної ТП показано на листі графічної частини (генплан).

1.4 Компенсація реактивної потужності споживачів

Компенсація реактивної енергії є невід’ємною частиною задачі електропостачання. Вана може здійснюватись використанням спеціальних компенсуючими пристроями – для забезпечення економічного режиму роботи системи електропостачання, тобто вирішення основних техніко-економічних завдань.

Для порівняння обираємо наступні варіанти : –

без компенсації;–

встановлення КП на низькій стороні (сторона 0.4 кВ) нерегульованих;–

встановлення КП на низькій стороні (сторона 0.4 кВ) регульованих;

Можливість дешевої альтернативи розглянемо на прикладі конденсаторних батарей, але при техніко-економічному порівнянні за вихідний будемо приймати варіант, без компенсації реактивної енергії.

Умови споживання реактивної енергії

Практично всі промислові електроспоживачі споживають реактивну енергію, яка затрачається на створення змінних електромагнітних полів. Як відомо, чим більша реактивна потужність при постійній активній, тим нижче коефіцієнт потужності.

На більшості промислових підприємств (виключаючи підприємства, де основними виробничими процесами є процеси електролізу) споживання реактивної потужності розподіляється серед основного електрообладнання наступним чином: асинхронні двигуни – 65-70%, трансформатори – 20-25%, повітряні мережі 15-5%.

На промислових підприємствах більші можливості підвищення коефіцієнта потужності без використання компенсуючих пристроїв, природним шляхом за рахунок покращення режиму електроспоживання і скорочення тим самим реактивного навантаження.

Незважаючи на здійснення багатьох заходів по підвищенню коефіцієнта потужності природнім шляхом, про що говорилось раніше, цього недостатньо і виникає потреба у використанні спеціальних компенсуючих пристроїв:

а) синхронні генератори (СГ) електростанцій, зарядна потужність ЛЕП, синхронні двигуни - існуючі джерела реактивної потужності, на їх встановлення не потрібно додаткових капіталовкладень;

б) синхронні компенсатори, статичні конденсатори, фільтро-компенсуючі пристрої, статичні джерела реактивної потужності - додаткові джерела реативної потужності, які не виконують інших функцій і вимагають додаткових капіталовкладень на встановлення.

Синхронні генератори електростанцій. Реактивна потужність генератора при номінальних умовах його роботи визначається виразом:

, (17)

де Pг.ном - номінальна активна потужність генератора;

tgг.ном - відповідає номінальному значенню коефіцієнта потужності генератора.

При цьому необхідно пам’ятати, що завантаження СГ реактивною потужністю зменшує можливість більшого завантаження його активною потужністю.

Зарядна потужність ліній електропередач. Кожна пара проводів ЛЕП, а також кожний її провід і земля є обкладками конденсатора з частковою ємністю. Шість часткових ємностей (три фаза-фаза і три фаза-земля) утворюють повну робочу ємність лінії.

Під дією напруги, прикладеної до лінії, через цю ємність протікає струм, який називають зарядним струмом лінії.

. (18)

де Uф - фазна напруга ЛЕП;

b0 - питома ємнісна провідність лінії (b0 = C0).

Зарядний струм і напруга лінії визначають величину зарядної потужності лінії, яка може розглядатись як реактивна потужність, що генерується лінією:

. (19)

Синхронні двигуни – використовуються для приводу механізмів з довготривалим режимом роботи, які не потребують регулювання частоти обертання. Основна перевага цих двигунів полягає в тому, що вони можуть виконувати корисну роботу з відстаючим або опереджуючим cos(f), генеруючи реактивну потужність в мережу підприємства.

Техніко-економічна доцільність використання СД для генерування реактивної потужності залежить від ряду випадкових величин.

Основним з них є величина максимальної реактивної потужності, що може генерувати СД i величина питомих активних втрат в ньому на 1 квар генерованої потужності. Ці величини є функціями параметрів конструкції машини. СД в нормальному режимі роботи генерує в мережу підприємства реактивну потужність:

. (20)

де kз - коефіцієнт завантаження;

Pном - номінальна потужність двигуна.

При генеруванні реактивної потужності більшої за номінальну в СД виникають додаткові втрати потужності:

. (21)

де Д1 і Д2 - постійні коефіцієнти, що визначаються конструктивними особливостями СД;

Qсд - максимальна реактивна потужність, що може генеруватись даним СД.

Максимальна реактивна потужність визначається за формулою:

. (22)

де - коефіцієнт перевантаження двигуна по реактивній потужності;

- коефіцієнт корисної дії двигуна.

Використання синхронних двигунів для генерування реактивної потужності є виправданим. Затрати на генерування реактивної потужності синхронними двигунами звичайно визначаються вартістю додаткових втрат активної потужності i вартістю додатково встановлених приладів регулювання збудження. Вартість двигуна при цьому не враховується, оскільки вони належать до затрат на технологічні процеси підприємства.

Суттєвим є те, що СД як i решта синхронних машин, допускають регулювання величини генерованої реактивної потужності, виключаючи небезпеку неприємних явищ резонансу струмів або напруг на основній чи вищих гармоніках. Синхронні машини при систематичних або аварійних пониженнях напруги підвищують видачу реактивної потужності за рахунок звичайного самофорсування збудження при перехідних та надперехідних процесах, яке узгоджується із штучним форсуванням збудження.

Синхронні компенсатори - джерела реактивної потужності, що представляють собою спеціальні синхронні машини, призначені тільки для генерування або споживання реактивної потужності. Оскільки вони призначені для роботи без механічного навантаження на валу, то їх конструкція є простішою у порівнянні з синхронними машинами.

Конденсаторні установки. Найбільшого поширення для компенсації реактивного навантаження та регулювання напруги в електричних мережах промислових підприємств отримали статичні конденсатори. Це пояснюється такими позитивними особливостями та основними перевагами конденсаторів:

1) незначні втрати потужності;

2) відсутність обертових частин; порівняно мала вага конденсаторної установки, а в зв’язку з цим відсутність необхідності у фундаменті;

3) більш проста i дешева експлуатація у порівнянні з іншими компенсуючими пристроями;

4) можливість збільшення