Компенсация реактивной мощности

Нормативная база

Приказ Минэнерго России от 23.06.2015 № 380 (зарег. Минюст 22.07.2015 № 38151), приложение к Порядку — предельные (максимальные) значения коэффициента реактивной мощности tg φ в часы больших суточных нагрузок: 110 кВ (154 кВ) — 0,5; 35 кВ (60 кВ) — 0,4; 1 - 20 кВ — 0,4; ниже 1 кВ — 0,35; п. 8 Порядка — минимальные значения коэффициента реактивной мощности, генерируемой в часы малых нагрузок, равны нулю, то есть перекомпенсация (выдача реактивной мощности в сеть) не допускается. ПУЭ, 7-е изд.: п. 5.6.13 — разрядные устройства, п. 5.6.14 — автоматическое ступенчатое регулирование, п. 5.6.15 — аппараты и токоведущие части цепи конденсаторной батареи на 130% её номинального тока. ГОСТ IEC 61921-2013 — конденсаторные установки 0,4 кВ (трёхфазные), подбор по типу. СП 256.1325800.2016 разд. 7.3 — для жилых и общественных зданий компенсация, как правило, не требуется при расчётной нагрузке на рабочем вводе до 250 кВт

Как считается

Метод и нормативная база

Расчёт мощности компенсации реактивной мощности на стороне 0,4 кВ и подбор установки из ряда. Реактивная мощность до и после компенсации — P · tg φ, требуемая мощность компенсации — их разность. Целевой cos φ проверяется по предельному tg φ для положения точки поставки — приложение к Порядку, утверждённому приказом Минэнерго России от 23.06.2015 № 380: 0,5 для 110 кВ, 0,4 для 35 кВ и 1-20 кВ, 0,35 ниже 1 кВ. По п. 8 Порядка минимальные значения коэффициента реактивной мощности, генерируемой в часы малых нагрузок, равны нулю, поэтому перекомпенсация не допускается: номинал установки не может превышать реактивную мощность нагрузки.

Номинал выбирается ближайшим большим из ряда 5-60 квар, ступень регулирования — 2,5 квар до 15 квар и 5 квар выше (автоматическое ступенчатое регулирование, ПУЭ 5.6.14). Аппараты и токоведущие части присоединения рассчитываются на 130 % номинального тока батареи (ПУЭ 5.6.15). Для жилых и общественных зданий по СП 256.1325800.2016 компенсация, как правило, не требуется при расчётной нагрузке на рабочем вводе до 250 кВт.

Формулы

tg φ = √(1/cos² φ − 1); Q = P · tg φ

реактивная мощность, квар

Qc = P · (tg φ1 − tg φ2)

требуемая мощность компенсации

Iн = Qном · 1000 / (√3 · 400); Iрасч = 1,3 · Iн

ток батареи и расчётный ток присоединения, ПУЭ 5.6.15

cos φпосле = P / √(P² + (Q1 − Qном)²)

cos φ после установки выбранного номинала

Что вводится

• Активная мощность P, кВт.
• cos φ до компенсации (по умолчанию 0,7) и целевой cos φ (0,90-0,98, по умолчанию 0,95).
• Положение точки поставки: 110 кВ, 35 кВ, 1-20 кВ, ниже 1 кВ.

Что получается

• tg φ, реактивная и полная мощность до и после, снижение полной мощности, %.
• Требуемая Qc, выбранная установка, число и мощность ступеней, ток батареи, расчётный ток и автомат присоединения.
• cos φ после установки и проверка по предельному tg φ; предупреждения о перекомпенсации; PDF.

Пример расчёта

Нагрузка 80 кВт при cos φ = 0,75, целевой cos φ = 0,95, точка поставки ниже 1 кВ.

1. tg φ1 = 0,882, tg φ2 = 0,329; Q1 = 80 · 0,882 = 70,55 квар, Q2 = 26,29 квар.
2. Qc = 70,55 − 26,29 = 44,26 квар; tg φ2 = 0,329 не выше предельного 0,35.
3. Номинал ряда — 50 квар, не больше Q1 = 70,55 квар (перекомпенсации нет); ступени по 5 квар, 10 ступеней.
4. Iн = 50 · 1000/(√3 · 400) = 72,2 А; Iрасч = 1,3 · 72,2 = 93,8 А; автомат 100 А.
5. cos φ после установки 80/√(80² + (70,55 − 50)²) = 0,969; полная мощность снижается с 106,67 до 84,21 кВА, на 21,1 %.

УКРМ 0,4 кВ 50 квар, 10 ступеней по 5 квар, присоединение на автомат 100 А; cos φ после установки 0,969, tg φ в пределах 0,35.

Окончательные значения принимаются в составе проектной документации — с учётом задания, местных условий и решений смежных разделов.

Границы применимости

• Ряд номиналов 5-60 квар и маркировка установки — ориентир; при большей Qc установку подбирают по каталогу изготовителя.
• Не учитываются высшие гармоники и резонанс с сетью (нужны установки с дросселями), режим малых нагрузок по графику, разряд конденсаторов по ПУЭ 5.6.13 и защита батареи.
• Предельный tg φ задаётся для точки поставки договором с сетевой организацией по приказу Минэнерго № 380; расчётная нагрузка и cos φ до компенсации вводятся готовыми.

Смежные расчёты: Электроснабжение (ЭОМ)

• Щит 0,4 кВ: автоматы и кабели
• Освещённость (СП 52)
• Заземление
• Молниезащита
• Выбор трансформатора