Umístění kompenzačních zařízení v distribučních sítích podniků

Při výběru a umístění prostředků kompenzace jalového výkonu do napájecích systémů průmyslových podniků se rozlišují dvě skupiny průmyslových sítí v závislosti na složení jejich zátěže:

• první skupina — sítě obecného určení, sítě s přímým sekvenčním režimem hlavní frekvence 50 Hz,

• druhá skupina — sítě se specifickým nelineárním, asymetrickým a ostře proměnlivým zatížením.

Řešení problému kompenzace jalového výkonu pro druhou skupinu existuje řada charakteristik, včetně potřeby poskytnout indikátory kvality napájení pro elektrické přijímače s požadovanou rychlostí.

V návrhu je největší celkový vypočtený činný a jalový výkon podniky Rcalc a Qcalc, které uvádějí faktor přirozeného výkonu.

Pracovní schéma kompenzačního zařízení

Pro stanovení výkonu kompenzačních zařízení se nepoužívá vypočtený výkon Qcalculated., a menší hodnota Qswing zohledňující časový nesoulad mezi nejvyšší činnou zátěží elektrizační soustavy a nejvyšším jalovým výkonem průmyslového podniku. Tento nesoulad je zohledněn swingovým koeficientem, jehož hodnoty se v závislosti na tom, do kterého odvětví podnik patří, pohybují od 0,75 do 0,95. Pak Qswing = swing Qcalc

Hodnoty nejvyššího aktivního zatížení Pcalc a celkového jalového Qmax jsou v energetické soustavě zohledněny pro určení hodnoty optimálního ekonomického jalového výkonu, který může energetický systém přenést do rozvodné sítě v režimech nejvyšší a nejnižší aktivní zátěž elektrizační soustavy, respektive Qe1 a Qe2.

Výkonem QNSl je určen celkový výkon kompenzačních zařízení QNS = QmaNS -Qe1 a výkonem QNS2 — nastavitelná část kompenzačních zařízení QNSreg=Qe1 — Qe2

Kompenzační zařízení instalovaná na nízkonapěťových sběrnicích hlavních snižovacích rozvoden (GSP) podniku nejen zajišťují zachování účiníku systému cosφsyst, ale také snižují výkon výkonových transformátorů GPP Str:

Takovými kompenzačními zařízeními mohou být synchronní kompenzátory, kondenzátorové baterie a synchronní motory.

Synchronní kompenzátory jsou instalovány pouze v plynárnách velkých průmyslových podniků po dohodě s napájecí soustavou, zatímco synchronní kompenzátory jsou v rovnováze elektrizační soustavy a používají se v případě potřeby (např. při výpadcích soustavy) jako záloha zdroj jalového výkonu. Proto je jejich instalace v sítích první skupiny omezena.

V celkové bilanci jalového výkonu podniku jsou zohledněny vysokonapěťové synchronní motory (kompresorové motory, čerpací stanice atd.), jejichž jalový výkon však zpravidla nestačí a chybějící jalový výkon je pak doplněn kondenzátorové banky.

Bilanci jalového výkonu v uzlu 6 — 10 kV průmyslového závodu lze zapsat jako následující poměr:

Qvn + Qtp + ΔQ — Qsd — Qkb — Qe1 = 0,

kde Qvn je vypočtené jalové zatížení vysokonapěťových přijímačů (VN) 6 — 10 kV, Qtp je nekompenzovaný výkon zátěže Qn sítí do 1 kV napájený transformátory dílenských transformoven (TS), ΔQ — ztráty jalového výkonu v sítě 6 — 10 kV, zejména v transformátorech GPP.

Použití kondenzátorů pro napětí 6 - 10 kV snižuje náklady na kompenzaci jalového výkonu, protože nízkonapěťové kondenzátory jsou obvykle dražší (na kvar výkonu).

V nízkonapěťových sítích (do 1 kV) průmyslových podniků, ke kterým je připojena většina přijímačů elektřiny spotřebovávající jalový výkon, se účiník zatížení pohybuje v rozmezí 0,7 — 0,8. Tyto sítě jsou elektricky dále od napájecích zdrojů energetického systému nebo místní kogenerace (CHP).Pro snížení nákladů na přenos jalového výkonu jsou proto kompenzační zařízení umístěna přímo v síti do 1 kV.

V podnicích se specifickou zátěží (rázová, prudce proměnná) se kromě výše uvedených kompenzačních zařízení používají v sítích druhé skupiny zařízení filtrační kompenzační, vyvažovací a filtrační. V poslední době se místo rotačních kompenzátorů stále častěji používají kompenzátory statického jalového výkonu (STK), které spolu se zlepšením účiníku umožňují stabilizovat napájecí napětí.

Rýže. 1. Umístění kompenzačních zařízení v napájecích sítích průmyslového podniku: GPP — hlavní snižovací rozvodna podniku, SK — synchronní kompenzátor, ATS — automatický přepojovač, KU1 — KB pro centralizovanou kompenzaci jalového výkonu, KU2 — KB pro skupinovou kompenzaci jalového výkonu, KU3 — KB pro individuální kompenzaci jalového výkonu, TP1 -TP9 — dílenské trafostanice, SD — synchronní motory, AD — asynchronní motory

V servisních sítích většiny podniků se pro regulaci jalového výkonu používají statické kondenzátorové banky. V tomto případě se provádí centralizovaná (KU1), skupinová (KU2) nebo individuální (KU3) kompenzace jalového výkonu.

Zdroje jalového výkonu v napájecím systému průmyslového závodu používaného ke kompenzaci jalového výkonu lze tedy umístit tak, jak je znázorněno na Obr. 1.