Пример расчета БСК

Исходные данные

Рассмотрим сеть, приведенную на рисунке 1. Режим сети — нормальный, максимальные нагрузки. Требуемые значения напряжений на уровне 10 кВ — 10,5 кВ. В качестве исходных данных задано, что регулировочные ответвления на трансформаторах 110/10 кВ использованы с максимальными возможностями, напряжение базисного узла повышать нельзя.

Рисунок 1 — Пример схемы сети для установки БСК

Расчет необходимой реактивной мощности стандартным способом

Все напряжения в сети 10 кВ за исключением генераторных узлов находятся ниже минимально допустимого значения в нормальном режиме (снижение более 5 %).

Так как менять регулировочные ответвления или повышать напряжения базисного узла по условиям задачи нельзя, то логичным решением будет установка компенсирующих устройств. Необходимо определить минимальную мощность компенсирующего устройства, которая способна обеспечить рост напряжения у потребителя до минимально допустимого значения. В качестве рассматриваемого узла принимается узел 17 (шины 10 кВ ПС 2)

[math] \displaystyle Q_{К.У.}^{min}=\frac{(U_{2.ДОП}-U_2)}{X_C}⋅U_{2.ДОП}=\frac{10,45-10,4}{0,371}⋅10,45=1,48 Мвар, (1) [/math]

Рассмотрим установку батареи статических конденсаторов (БСК) на шины 10 кВ ПС 2. Для того, чтобы определить стандартную мощность БСК необходимо найденную минимальную мощность компенсирующего устройства привести к номинальному напряжению БСК на классе напряжения 10 кВ

[math] \displaystyle Q_{К.У.U=U_{НОМ}}^{min}=Q_{К.У.}^{min}⋅\frac {U_{НОМ}}{U_{2.ДОП}} ^2=1,48⋅\frac{11}{10,45}^2=1,64 Мвар, (2) [/math]

Расчет необходимой реактивной мощности с использованием ПК «RastrWin3»

Необходимую реактивную мощность можно также определить без предварительных расчетов.

Рисунок 2 — Расчет установившегося режима для определения мощности КУ

Для этого необходимо заменить тип рассматриваемого узла (в приведенном примере узел 17) с PQ на PV путем указания заданного модуля напряжения и достаточно широких пределов по генерации реактивной мощности. При расчете режима программный комплекс самостоятельно определит необходимое значение реактивной мощности, которую требуется генерировать для поддержания необходимого значения напряжения в рассматриваемом узле. Результаты расчета режима представлены на рисунке 2. Полученную мощность также необходимо привести к номинальному напряжению БСК на классе напряжения 10 кВ

[math] \displaystyle Q_{К.У.U=U_{НОМ}}^{min}=Q_{К.У.}^{min}⋅\frac {U_{НОМ}}{U_{2.ДОП}} ^2=1,1⋅\frac{11}{10,45}^2=1,22 Мвар, (3) [/math]

Дальнейший расчет будет произведен для мощности компенсирующего устройства, определенного стандартным способом

Пример

Выбор мощности и количества батарей конденсаторов

Предварительно выбираются 12 батарей типа КС2-10,5-150-2ХЛ1 общей мощностью 1,8 Мвар

[math] \displaystyle 12 · 150 = 1 800 квар, (4) [/math]

Величина емкостной проводимости, которая обеспечивается БСК определяется следующим образом:

[math] \displaystyle B_{БСК}=\frac{Q^{КУ}}{U_Н^2}=\frac {1,8}{11^2} =0,0149 См=14 876 мкСм, (5) [/math]

Корректировка данных

В результате расчета режима напряжение в рассматриваемом узле было увеличено до 10,51 кВ. Так как увеличение было необходимо произвести только до 10,45 кВ, количество батарей и проводимость БСК будут скорректированы. По итогу получилось, что для достижения минимально допустимого уровня напряжения необходимо установить БСК из 9 батарей типа КС2-10,5-150-2ХЛ1 общей мощностью 1,35 Мвар

[math] \displaystyle B_{БСК}=\frac{9 · 0,15}{11^2} = 11 157 мкСм, (6) [/math]

Стоит отметить, что корректировка данных потребовалась бы также и при использовании мощности, определенной с использованием ПК «RastrWin3», так как итоговая минимальная мощность (1,35 Мвар) немного меньше, чем расчетная минимальная мощность, определённая стандартным способом (1,64 Мвар), но при этом немного больше, чем расчетная минимальная мощность, определённая с использованием ПК «RastrWin3» (1,22 Мвар). Данный момент необходимо учитывать при выборе мощности компенсирующих устройств.

Проверка БСК в минимальном режиме

Далее необходимо проверить, не приведет ли использование БСК в минимальном режиме к превышению максимально допустимого значения напряжения. Коэффициент неравномерности графика нагрузки принят равным 0,6.

По результатам расчетов напряжение в рассматриваемом узле составило 10,77 кВ, что находится в допустимых пределах. На основании этого можно сделать вывод, что отключение БСК в режиме минимальных нагрузок не требуется.

Расчет сети в ПК RastrWin3 в минимальном режиме приведен в этом файле.

Использованные источники

1. Качество электроэнергии. Регулирование напряжения и частоты в энергосистемах: учебное пособие / С. С. Ананичева, А. А. Алексеев, А. Л. Мызин. Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2009, 97 с.;
2. Программный комплекс «RastrWin3». Руководство пользователя от 25.05.2018 г. / В. Г. Неуймин, Е. В. Машалов, А. С. Александров, А. А. Багрянец