Расчет необходимой мощности установки КРМ-0,4 (УКМ-58)
При выборе конденсаторной установки требуемая суммарная мощность конденсаторных батарей определяется, исходя из формулы
Здесь Р – потребляемая активная мощность; S и S’ – полная мощность до и после компенсации; QC – требуемая емкостная мощность; QL и QL’ – индуктивная составляющая реактивной мощности до и после компенсации.
Значение (tg(ф1)-tg(ф2)) определяется, исходя из значений cos(ф1) и cos(ф2). cos(ф1) – коэффициент мощности потребителя до установки компенсирующих устройств (действующий коэффициент мощности); cos(ф2) – коэффициент мощности после установки компенсирующих устройств (желаемый или задаваемый предприятием энергоснабжения коэффициент мощности).
Таким образом, формулу можно записать в следующем виде:
где k – коэффициент, получаемый из таблицы в соответствии со значениями коэффициентов мощности cos(ф1) и cos(ф2).
Таблица определения реактивной мощности установки, необходимой для достижения заданного (желаемого) cos(ф).
Текущий (действующий) cos (ф)
Требуемый (желаемый) cos (ф)
0.80
0.82
0.85
0.88
0.90
0.92
0.94
0.96
0.98
1.00
Коэффициент K
0.30
2.43
2.48
2.56
2.64
2.70
2.75
2.82
2.89
2.98
3.18
0.32
2.21
2.26
2.34
2.42
2.48
2.53
2.60
2.67
2.76
2.96
0.34
2.02
2.07
2.15
2.23
2.28
2.34
2.41
2.48
2.56
2.77
0.36
1.84
1.89
1.97
2.05
2.10
2.17
2.23
2.30
2.39
2.59
0.38
1.68
1.73
1.81
1.89
1.95
2.01
2.07
2.14
2.23
2.43
0.40
1.54
1.59
1.67
1.75
1.81
1.87
1.93
2.00
2.09
2.29
0.42
1.41
1.46
1.54
1.62
1.68
1.73
1.80
1.87
1.96
2.16
0.44
1.29
1.34
1.42
1.50
1.56
1.61
1.68
1.75
1.84
2.04
0.46
1.18
1.23
1.31
1.39
1.45
1.50
1.57
1.64
1.73
1.93
0.48
1.08
1.13
1.21
1.29
1.34
1.40
1.47
1.54
1.62
1.83
0.50
0.98
1.03
1.11
1.19
1.25
1.31
1.37
1.45
1.63
1.73
0.52
0.89
0.94
1.02
1.10
1.16
1.22
1.28
1.35
1.44
1.64
0.54
0.81
0.86
0.94
1.02
1.07
1.13
1.20
1.27
1.36
1.56
0.56
0.73
0.78
0.86
0.94
1.00
1.05
1.12
1.19
1.28
1.48
0.58
0.65
0.70
0.78
0.86
0.92
0.98
1.04
1.11
1.20
1.40
0.60
0.58
0.63
0.71
0.79
0.85
0.91
0.97
1.04
1.13
1.33
0.61
0.55
0.60
0.68
0.76
0.81
0.87
0.94
1.01
1.10
1.30
0.62
0.52
0.57
0.65
0.73
0.78
0.84
0.91
0.99
1.06
1.27
0.63
0.48
0.53
0.61
0.69
0.75
0.81
0.87
0.94
1.03
1.23
0.64
0.45
0.50
0.58
0.66
0.72
0.77
0.84
0.91
1.00
1.20
0.65
0.42
0.47
0.55
0.63
0.68
0.74
0.81
0.88
0.97
1.17
0.66
0.39
0.44
0.52
0.60
0.65
0.71
0.78
0.85
0.94
1.14
0.67
0.36
0.41
0.49
0.57
0.63
0.68
0.75
0.82
0.90
1.11
0.68
0.33
0.38
0.46
0.54
0.59
0.65
0.72
0.79
0.88
1.08
0.69
0.30
0.35
0.43
0.51
0.56
0.62
0.69
0.76
0.85
1.05
0.70
0.27
0.32
0.40
0.48
0.54
0.59
0.66
0.73
0.82
1.02
0.71
0.24
0.29
0.37
0.45
0.51
0.57
0.63
0.70
0.79
0.99
0.72
0.21
0.26
0.34
0.42
0.48
0.54
0.60
0.67
0.76
0.96
0.73
0.19
0.24
0.32
0.40
0.45
0.51
0.58
0.65
0.73
0.94
0.74
0.16
0.21
0.29
0.37
0.42
0.48
0.55
0.62
0.71
0.91
0.75
0.13
0.18
0.26
0.34
0.40
0.46
0.52
0.59
0.68
0.88
0.76
0.11
0.16
0.24
0.32
0.37
0.43
0.50
0.57
0.65
0.86
0.77
0.08
0.13
0.21
0.29
0.34
0.40
0.47
0.54
0.63
0.83
0.78
0.05
0.10
0.18
0.26
0.32
0.38
0.44
0.51
0.60
0.80
0.79
0.03
0.08
0.16
0.24
0.29
0.35
0.42
0.49
0.57
0.78
0.80
0.05
0.13
0.21
0.27
0.32
0.39
0.46
0.55
0.75
0.81
0.10
0.18
0.24
0.30
0.36
0.43
0.52
0.72
0.82
0.08
0.16
0.21
0.27
0.34
0.41
0.49
0.70
0.83
0.05
0.13
0.19
0.25
0.31
0.38
0.47
0.67
0.84
0.03
0.11
0.16
0.22
0.29
0.36
0.44
0.65
0.85
0.08
0.14
0.19
0.26
0.33
0.42
0.62
0.86
0.05
0.11
0.17
0.23
0.30
0.39
0.59
0.87
0.08
0.14
0.21
0.28
0.36
0.57
0.88
0.06
0.11
0.18
0.25
0.34
0.54
0.89
0.03
0.09
0.15
0.22
0.31
0.51
0.90
0.06
0.12
0.19
0.28
0.48
0.91
0.03
0.10
0.17
0.25
0.46
0.92
0.07
0.14
0.22
0.43
0.93
0.04
0.11
0.19
0.40
0.94
0.07
0.16
0.36
0.95
0.13
0.33
Пример: Активная мощность 300 кВт. Действующий cos(ф) = 0,7. Требуемый (желаемый) cos(ф) = 0,96. Определяем из таблицы значение коэффициента k = 0,73. Следовательно, требуемая мощность конденсаторной установки КРМ-0,4 (УКМ-58) Qc=0,73 x 300 = 219кВАр. Следует отметить, что обычно не рекомендуется компенсировать реактивную мощность полностью (до cos(ф)=1), так как при этом возможна перекомпенсация (за счет переменной величины активной мощности нагрузки и других случайных факторов). Обычно стараются достигнуть значения cos(ф) =0,90…0,95.
Упростить расчет Вам поможет специальный Калькулятор для расчета мощности.
Для расчета необходимой мощности установки КРМ-0,4 заполните, пожалуйста, поля, приведенные ниже, и нажмите кнопку «Рассчитать».
Дополнительная информация, консультации, цены
Расчет, производство и поставка конденсаторных установок. Установки компенсации реактивной мощности, в наличии и под заказ.
Методика выбора устройств компенсации реактивной мощности (КРМ) заключается в выборе устройств, позволяющих улучшить коэффициент мощности потребителя до требуемого значения и состоит из следующих этапов:
Выбор места установки устройства КРМ
В зависимости от особенностей конкретной электроустановки устройства КРМ могут быть установлены, как показано на рис. 1.
Рис.1 – Выбор места установки устройства КРМ
Вычисление мощности устройства КРМ, проведение необходимых проверок и расчетов
В общем случае мощность устройства КРМ определяется по формуле:
Для определения коэффициента Кс существует специальная таблица по которой, зная cosϕ1 и cosϕ2, можно определить данный коэффициент, не прибегая к математическим вычислениям.
Способ вычисления активной мощности P, а также проведение необходимых проверок и расчетов устройства КРМ зависит от места его установки. Дальше будет приведен пример ее вычисления в случае установки устройства КРМ на главной распределительной шине.
Выбор устройства КРМ
Устройства КРМ выбираются по следующим техническим характеристикам:
Необходимая мощность набирается ступенями по 25 и 50 квар, при этом количество ступеней не должно превышать количество выходов контроллера, устанавливаемого в установку КРМ, так как к каждому выходу может быть подключена одна ступень.
Количество выходов контроллера обозначается цифрой, например, RVC6 (фирмы АББ) имеет 6 выходов.
В случае необходимости защиты от резонансных явлений требуется применение защитных реакторов (трехфазных дросселей), в таком случае должны выбираться установки, например типа MNS MCR и LK ACUL (фирмы АББ).
Пример выбора устройств КРМ
Ниже приведен пример выбора устройств КРМ для сети, показанной на рис.2.
Рис.2 – Однолинейная схема ГРЩ без УКРМ
Технические характеристики устройств, образующих сеть, следующие:
Трансформаторы 1, 2:
Данные по кабелям и нагрузкам, подключаемым через вторичные распределительные щиты, представлены в таблице 1. Таблица 1
Выбор места установки устройства КРМ
В качестве места установки устройств КРМ приняты главные распределительные шины, как показано на рис. 3.
Рис.3 – Однолинейная схема ГРЩ с УКРМ
1. Требуемые мощности устройств определим по формуле:
2. Суммарные активные мощности нагрузок, получающих питание от каждого из двух трансформаторов, определим по формуле:
подставив значения из таблицы 1, получим:
3. Определяем средневзвешенный cosφ для первого трансформатора по формуле:
4. Определяем средневзвешенный cosφ для второго трансформатора по формуле:
5. Определим коэффициент Кс при помощи таблицы 2, учитывая, что требуемый cosφ2 = 0,95.
6. Зная для каждого трансформатора Кс и P, определим требуемые мощности устройств КРМ:
Расчет мощности устройства КРМ на основе баланса мощности
7. Определим мощность устройства КРМ по формуле [Л5. с 229]. • для первого трансформатора:
8. Определяем tgϕ1 и tgϕ2 зная cosϕ1 и cosϕ2:
Как видно из двух вариантов расчета мощности КРМ, значения требуемой мощности практически не отличаются. Какой из вариантов выбора мощности устройства КРМ использовать, решайте сами. Я принимай мощность устройства КРМ по варианту с определением коэффициента Кс по таблице 2.
Соответственно принятая требуемая мощность устройства КРМ составляет 270 и 300 квар.
9. Рассчитаем номинальный ток устройства КРМ для первого трансформатора:
10. Рассчитаем номинальный ток устройства КРМ для второго трансформатора:
При выборе автоматических выключателей для защиты устройства КРМ, нужно руководствоваться ПУЭ 7-издание пункт 5.6.15. Согласно которому аппараты и токоведущие части в цепи конденсаторной батареи должны допускать длительное прохождение тока, составляющего 130% номинального тока батареи.
Определяем уставку по защите от перегрузки:
Уставка защиты от КЗ должна быть нечувствительна к броску тока. Уставка составляет 10 x In.
Определяем уставку защиты от КЗ:
Проверка установки КРМ на отсутствие резонанса
В данном примере проверка установки КРМ на отсутствие резонанса не выполнялась, из-за отсутствия нелинейной нагрузки, а также отсутствия существенных искажений в сети 10 кВ.
В случае же, если у Вас преобладает нелинейная нагрузка, нужно выполнить проверку УКРМ на отсутствие резонанса, а также выполнить расчет качества электрической энергии после установки УКРМ и загрузку батарей статических конденсаторов (БСК).
Для удобства расчета по выбору устройства компенсации реактивной мощности, я к данной статье прикладываю архив со всей технической литературой, которую использовал при выборе УКРМ.
1. Правила устройства электроустановок (ПУЭ). Седьмое издание. 2008г. 2. Учебное пособие по электроустановкам от фирмы АВВ. 2007г. 3. Справочник по компенсации реактивной мощности от фирмы RTR-Energia. 4. Выпуск № 21. Руководство по компенсации реактивной мощности с учетом влияния гармоник от фирмы Schneider Electric. 2008г. 5. Б.Ю.Липкин. Электроснабжение промышленных предприятий и установок, 1990 г.
Как правильно выбрать установку для компенсации реактивной мощности
Из письма Карла Маркса к своей жене Женни Фон Вестфален «Извини, что пишу так длинно, коротко писать нет времени.»
Предисловие
В данной статье собран и систематизирован 25-ти летний опыт проектирования, производства и эксплуатации конденсаторных установок. Представляю Вашему вниманию краткую статью по выбору конденсаторных установок.
Как правильно выбрать установку для компенсации реактивной мощности.
Правильный выбор типономинала и мощности компенсатора реактивной мощности (КРМ), является залогом её надежной, безаварийной работы.
Обычному энергетику, даже с хорошей подготовкой, бывает сложно разобраться в том многообразии исполнений КРМ и выбрать точно то, что необходимо для его предприятия.
Самый кратчайший путь к успеху, это:
Доверить выбор КРМ профессионалам.
Поэтому мы предлагаем системный подход к решению проблемы. Для этого необходимо: провести полный комплекс работ, включая замеры параметров сети, проектирование, расчет, технико-экономическое обоснование эффективности, изготовление, поставку и шеф монтаж оборудования. Только такой путь позволит Заказчику получить максимальную прибыль от вложенных средств.
Самое первое, с чего необходимо начать выбор КРМ это произвести замеры параметров сети. Замеры должны проводиться в том месте электросети предприятия, где потом будет смонтирована установка КРМ. Если вы не знаете, в каком месте поставить установку, наши специалисты подскажут. Выбор места для КРМ зависит от многих факторов. Для этого Заказчик должен определить, что он хочет получить от внедрения КРМ? Просто выполнить предписание надзорных органов или получать прибыль от экономии потребляемых энергоресурсов?
Первый вариант. В данном случае будут выполнены только условия Договора с энергоснабжающей организацией по поддержанию требуемого значения tg(ϕ), на границе балансовой принадлежности. Основание: Приказ Министерства промышленности и энергетики Российской Федерации от 23 июня 2015 г. N 380 «О порядке расчета значений соотношения потребления активной и реактивной мощности для отдельных энергопринимающих устройств (групп энергопринимающих устройств) потребителей электрической энергии, применяемых для определения обязательств сторон в договорах об оказании услуг по передаче электрической энергии (договорах энергоснабжения)». Это бюджетный вариант, но и прибыль он принесет минимальную. За исключением одного момента. В некоторых областях России, энергосбытовые компании взимают плату за превышение потребления РМ. (например: Владимирская, Калужская области)
Второй вариант. Если Вы хотите не только выполнить условия Договора, но и экономить потребляемые энергоресурсы, получая при этом реальную прибыль, выраженную в денежном эквиваленте, придется первоначально вложить немногим больше средств, чем в первом варианте. Но при правильном выборе КРМ эти вложения окупаются от полугода до года, а потом приносят чистую прибыль. Многие изготовители КРМ откровенно лукавят, обещая Заказчику экономию в 17% и даже в 30 % от потребленной активной мощности. С полной ответственностью могу заявить, что это не так.
Рассмотрим простой пример. Потребляемый ток до компенсации составлял 100 А и cos(ϕ) был равен 0,7. После компенсации ток в сети стал 70 ампер и cos(ϕ) = 1. Мы видим (якобы) на 30% снижение потребляемого тока! Но не торопитесь. Произведем вычисления по формуле из учебника электротехники. Потребляемая активная мощность P = 1,73*U*I*cos(ϕ). До компенсации Р = 1,73*0,4*100*0,7= 48,44 кВт. После компенсации: Р = 1,73*0,4*70*1=48,44 кВт. Как мы видим, активная мощность не изменилась, а значит экономии нет. А при условии, что подключение КРМ вызывает рост питающего напряжения в сети (на 4÷5 В) при большом количестве активной нагрузки, потребляемая мощность даже увеличится.
Так за счет чего происходит экономия потребленной активной энергии?
Сэкономить можно только на снижении активных потерь в кабельных линиях и силовом трансформаторе.
По результатам замеров и обследования электросети предприятия Заказчика, в техническом отчете может быть предоставлено технико-экономическое обоснование и расчет окупаемости КРМ. На основание более чем 20-ти летнего опыта проведения таких расчетов, впоследствии подтвержденных на практике, экономии, больше чем 14 % не было. В основном, при правильном выборе КРМ, экономия составляет от 6% до 10%. Но это только так называемая прямая экономия. Кроме прямой, есть еще и косвенная экономия, которая заключается:
Итак. Заказчик определился, что он хочет получить от КРМ. И выбрал место установки КРМ.
В процессе проведения замеров, нашими специалистами иногда выявляются проблемы на предприятии, не связанные с компенсацией РМ. Такие как пониженный, повышенный уровень напряжения, перекос нагрузки по фазам, проблемы с отдельными видами технологического оборудования. Рекомендации (в случае обнаружения таких проблем) отражаются в техническом отчете.
