Но при проектировании и эксплуатации электромеханического хозяйства в первую очередь необходимо рассмотреть и осуществить мероприятия, которые не требуют установки компенсирующих устройств, вызывающих дополнительные затраты денежных средств.
К таким мероприятиям относятся: 1) упорядочение технологического процесса, которое ведет к улучшению энергетического режима электрооборудования и к снижению расчетного максимума реактивной нагрузки; 2) подбор электродвигателей и силовых трансформаторов, которые по своим параметрам должны соответствовать или быть близкими к расчетным данным, полученным методом технико-экономического обоснования; 3) установка устройств, ограничивающих холостой ход электроприемников; 4) использование синхронных электродвигателей вместо асинхронных для нерегулируемых электроприводов с постоянным режимом работы, если это допустимо по техническим и экономическим условиям; 5) применение других технических средств, которые смогут обеспечить повышение технико-экономических показателей системы электроснабжения.
В период реконструкции системы электроснабжения необходимо предусматривать: 1) замену или отключение на период малых нагрузок силовых трансформаторов, загружаемых менее чем на 30 % их номинальной мощности, при условии сохранения нормального режима сети и электроприемников; 2) замену загружаемых менее чем на 60 % асинхронных электродвигателей на двигатели меньшей мощности или изъятие отдельных электродвигателей при наличии практической возможности; 3) повышение качества ремонта электродвигателей. Основа качества - выпуск двигателей после ремонта с сохранением номинальных данных. Несоблюдение этого требования приводит к повышению тока холостого хода и, следовательно, реактивной мощности, большой неравномерности нагрузки отдельных фаз и другим недостаткам, что в конечном итоге приводит к повышенным потерям электроэнергии.
Для искусственной компенсации реактивной мощности используют статические конденсаторы и синхронные компенсаторы (синхронные двигатели облегченной конструкции без нагрузки на валу). Кроме этого, используют синхронные электродвигатели, работающие с нагрузкой на валу и имеющие запас реактивной мощности. Предпочтение отдают статическим конденсаторам, но иногда для крупных горных предприятий установка синхронных компенсаторов бывает необходимой по условиям работы энергосистемы. Необходимость диктуется созданием условий устойчивости и возможности регулирования напряжения в энергосистеме. Компенсаторы в периоды малой нагрузки работают с недовозбуждением (с отстающим током), а в период максимальной нагрузки - с перевозбуждением (с опережающим током). При наличии надежной схемы управления компенсатор позволяет плавно регулировать уровень напряжения на приемных концах сети.
К положительным качествам компенсаторов относятся также: возможность плавного и автоматического регулирования реактивной мощности, достаточная термическая и электродинамическая стойкость обмоток при возникающих к. з., возможность восстановления поврежденных компенсаторов.
Недостатки компенсаторов - значительные потери активной энергии на выработку реактивной, которые при полной их нагрузке колеблются в пределах 0,15-0,32 кВт-ч/квар*ч; сложные условия пуска; шум во время работы; более сложная эксплуатация по сравнению со статическими конденсаторами.
Статические конденсаторы представляют собой специальные емкости, способные вырабатывать реактивную энергию. Они могут работать лишь как генераторы реактивной энергии, т. е. по своему действию подобны синхронному компенсатору, работающему с перевозбуждением.
Достоинства статических конденсаторов следующие: бесшумность в работе, простота в эксплуатации ввиду отсутствия вращающихся и трущихся частей, простота выполнения монтажных работ ввиду малого веса и отсутствия фундамента, малые потери (0,0025-0,05 кВт/квар), возможность их установки для компенсации реактивной мощности отдельно стоящего электродвигателя, группы двигателей участка или цеха, возможность установки для всех электроприемников горного предприятия, возможность использования в распределительных сетях напряжением от 220 В до 35 кВ. Недостатки конденсаторов: отсутствие плавного автоматического регулирования их реактивной мощности, пожароопасность, наличие остаточного заряда, недостаточная прочность при возникающих к. з., сравнительно малый срок службы в пределах 8-10 лет, зависимость реактивной мощности от напряжения сети.
Задача
Определить сечение линии трехфазного тока напряжением 6 кВ, питающего трансформаторный киоск мощностью Sк = 1310 кВ • А, средневзвешенный коэффициент мощности потребителей cosφ = 0,8, длина линии L = 2,5 км.
Решение
Расчет выполнить в двух вариантах: 1. Воздушная линия с алюминиевыми проводами. Определяем сечение воздушной линии по допустимому току нагрузки.
Ток нагрузки
Где S= 1310 кВА, мощность киоска;
U= 6кВ - напряжение сети.
По табл. 25 (2) этому току соответствует сечение алюминиевого провода А-25 S = 25 мм2.
Определяем сечение провода по допустимой потере напряжения:
Где - сумма моментов нагрузки кВт/м;
Р =
Р - реактивная мощность потребителя;
L = 2500 м - длина воздушной линии,
γ =32 - удельная проводимость алюминия
U= 6кВ - напряжение сети.
U - активная составляющая потери напряжения в линии, В;
- допустимая потеря напряжения в линии, В;
- индуктивная составляющая потери напряжения в линии, В;
% = 5 - допустимая потеря напряжения в линии, %;
Где - удельное сопротивление воздушной линии;
Q=квар - реактивная нагрузка потребителей,
при
L - длина воздушной линии, км;
Принимаем ближайшее большее стандартное сечение - S = 95мм
Окончательно принимаем провод марки А-95.
Задача
Рассчитать и выбрать высоковольтный кабель и высоковольтное КРУ, питающее передвижную подстанцию ТСВП-630/б. Мощность короткого замыкания на шинах ЦПП S= 50 000кВА. От ЦПП до РПП-6 проложен кабель СБН-Зх70 L, = 2000 м. Расстояние от РПП-6 до ПУПП L2 = 800 м. Допустимая потеря напряжения в кабельной сети от ЦПП до ПУПП - 2,5%. На участке работает комбайн 1ГШ-68. Сумма токов приемников участка = 700 А. Средневзвешенный коэффициент мощности токоприемников участка
I. Расчет кабеля напряжением 6 кВ, питающего участок.
Расчет производится по допустимому нагреву, экономической плотности тока, термической устойчивости к токам короткого замыкания (т. к. з.), допустимой потере напряжения.
1. Для расчета сечения жилы кабеля по допустимому нагреву рабочим током необходимо определить ток в кабеле:
Где: кВА - номинальная мощность трансформаторной подстанции;
U= 6кВ - напряжение сети.
К прокладке принимаем кабель марки ЭВТ. Этому току соответствует сечение жилы кабеля 16 мм2.
2. Экономическое сечение жилы кабеля определяется по формуле:
Где - экономическая плотность тока, определяемая в зависимости от годового числа часов использования максимума нагрузки шахт (Т), для
Т= 3500 - 4200ч. =2,5А/ мм
Принимаем кабель, сечение жилы которого равно 25 мм2.
3. Минимальное сечение жилы кабеля по термической устойчивости к т. к. з. определяется по формуле:
Где С - коэффициент, учитывающий конечную температуру нагревания жил и напряжение кабеля: для кабеля с медными жилами и бумажной пропитанной изоляцией напряжением до 10 кВ С = 145; для кабелей с резиновой или полихлорвиниловой изоляцией С = 122; для кабелей с полиэтиленовой изоляцией С = 104, tф = tPм + tвм = 0,05 + 0,20 = 0,25 с - фиктивное время действия т. к. з., которое для шахтных кабельных сетей можно принимать равным реальному времени срабатывания максимальных реле (tPм) и высоковольтного выключателя Твм
- действующее значение установившегося т. к. з., А, определяется по фактической мощности к. з. на шинах ЦПП:
=
где = 50000 кВА - мощность к. з. на шинах ЦПП;
U = 6 кВ - напряжение на стороне ВН на шинах ЦПП.
Если кабель, питающий участок, прокладывается от РПП-6, то определяется следующим образом:
а) ток короткого замыкания на шинах ЦПП:
=
б) индуктивное сопротивление системы до шин ЦПП:
Где U= 6300В - напряжение на высшей стороне понижающего тр-ра ГПП;
в) индуктивное сопротивление кабеля ЦПП-РПП-6;
- удельное сопротивление кабеля ЦПП - РПП - 6, для кабеля, S = 70 мм
=0,08 Ом/км;
г) активное сопротивление кабеля ЦПП-РПП-6;
Rк= R0 . L, = 0,26 • 2,0 = 0,52 Ом
где Ro = 0,26- удельное активное сопротивление кабеля ВН, Ом/км;
д) ток короткого замыкания на шинах РПП-6 (действующее значение установившегося т. к. з. на шинах РПП-6)
Принимаем кабель сечением жилы S = 16 мм2.
4 Сечение жилы кабеля с учетом допустимых потерь напряжения определяется по формуле:
мм
где L2= 800 м-длина кабеля РПП-6-ПУПП, м;
Y = 53 м/Ом-жлс2 - удельная проводимость жилы бронированного кабеля;
- допустимая потеря напряжения в высоковольтном кабеле от ЦПП до ПУПП не должна превышать 150 В при напряжении U = 6000 В).
Допустимая потеря напряжения в кабеле РПП-6-ПУПП пропорциональна длине этого кабеля:
Принимаем сечение жилы кабеля 35 мм2. Из четырех значений сечения кабеля принимаем наибольшее. Окончательно принимаем кабель ЭВТ-3*35+4*4+1*10
