5 Выбор оптимального уровня компенсации
5.1 Общий метод
Составление перечня потребления реактивной мощности на стадии проектирования
Такой перечень может составляться аналогично (и одновременно) перечню потребляемой мощности, как описывается в Разделе В. После составления такого перечня могут определяться уровни потребляемой активной и реактивной мощности на каждом уровне установки (как правило, в точках основных и промежуточных распределительных цепей).
Технико-экономическая оптимизация для существующей установки
Оптимальная мощность конденсаторов для компенсации коэффициента мощности для существующей установки может определяться на основе следующих основных факторов:
Счета за электроэнергию до установки конденсаторов
Счета за электроэнергию, ожидаемые после установки конденсаторов
Затраты:
Затраты на приобретение конденсаторов и устройств управления (контакторы, реле, распределительные щиты и т.д.)
Затраты на установку и техобслуживание
Затраты, связанные с потерями из-за диэлектрического нагрева, в сравнении с пониженными потерями в кабелях, трансформаторе и т.д. после установки конденсаторов
Несколько упрощенных методов, применяемых в отношении стандартных тарифов (общепринятых в Европе) приводятся в п.5.3 и п.5.4.
5.2 Упрощенный метод
Общий принцип
Ориентировочный расчет применим, как правило, для большинства практических случаев и может быть основан на предположении о коэффициенте мощности 0,8 (отстающем) до компенсации. Метод повышение коэффициента мощности до значения, достаточного для предотвращения штрафных тарифов (они зависят от местных структур тарифных ставок, но здесь оно полагается равным 0,93) и снижения потерь, падений напряжения и т.д. в установке, рассматривается на основе данных, приводимых на Рис. К15 на следующей странице. Как видно из приводимой таблицы, повышение коэффициента мощности с 0,8 до 0,93 потребует 0,355 квар на кВт нагрузки. Мощность блока конденсаторов на сборных шинах главного распределительного щита системы составляет Q (квар) = 0.355 x P (кВт).
Данный упрощенный метод позволяет быстро определить требуемый тип конденсаторов для компенсации коэффициента мощности (централизованные, посекционные или индивидуальные).
Пример
Требуется повысить коэффициент мощности установки 666 кВА с 0,75 до 0,928. Требуемая активная мощность составляет 666 х 0,75 = 500 кВт.
На Рис. К17, на пересечении строки cos ф = 0,75» (до компенсации) и столбца «cos ф= 0,93» (после компенсации) находим значение 0,487 квар компенсации на кВт нагрузки. Следовательно, для нагрузки 500 кВт требуемая мощность емкостей компенсации составляет 500 х 0,487 = 244 квар.
Примечание: данный метод применим при любом уровне напряжения, т.е., не зависит от напряжения.
5 Выбор оптимального уровня компенсации
K13
Рис. К15: Реактивная мощность (квар), устанавливаемая на кВт нагрузки, для повышения коэффициента мощности
K14
Рис. К1: Снижение гарантированного максимального значения кВА за счет повышения коэффициента мощности
!
При определенных (общепринятых) структурах тарифных ставок изучение счетов за период года с наибольшей нагрузкой позволяет определить уровень квар компенсации, требуемый для предотвращения излишней платы за реактивную энергию (кварч). Период окупаемости конденсаторов для повышения коэффициента мощности и сопутствующего оборудования составляет, как правило, 18 месяцев.
Для 2-х ставочных тарифов, основанных, отчасти, на гарантированном значении потребляемой мощности кВА, Рис. К17 позволяет определить значение потребляемой мощности квар компенсации, требуемое для снижения гарантированного значения кВА, и предотвращения его превышения.
Метод, основанный на учете штрафных тарифов
Следующий метод позволяет рассчитать мощность предлагаемого блока (батареи) конденсаторов на основе данных по счетам за электроэнергию в тех случаях, когда структура тарифных ставок соответствует (или аналогична) описываемой в п.2.1 данного раздела.
Метод определяет минимальную компенсацию, требуемую для предотвращения штрафов за потребление избыточной реактивной энергии (кварч). Метод заключается в следующем:
Подборка счетов за электроэнергию за 5 холодных месяцев (во Франции это период с ноября по март, включительно).
Примечание: в странах с тропическим климатом на летние месяцы может приходиться наибольшая нагрузка и максимальное потребление (из-за использования кондиционеров воздуха) и это необходимо учитывать при определении периодов повышенных тарифов. В данном примере рассматривается холодный период года во Франции.
Просмотр в счетах строк «потребленная реактивная энергия» и «кварч к оплате». Выбор счета с максимальной платой за реактивную мощность (кварч) (после проверки того, что это не было вызвано некоторой исключительной ситуацией).
Например: 15966 кварч в январе.
Оценка общего времени рабочей нагрузки установки в течение этого месяца. Например, 220 часов (22 дня х 10 ч). Должны учитываться часы в течение наибольшей нагрузки и максимальных (пиковых) нагрузок энергосистемы. Такие данные содержатся в тарифной документации. Как правило, продолжительность периода максимальной нагрузки энергосистемы составляет 16 часов каждого дня (06.00 -22.00 или 07.00 - 23.00 в зависимости от региона). Вне этих периодов плата за реактивную энергию не подвергается значительному изменению.
Необходимое значение компенсации в квар = кварч к оплате/число часов работы(1) = Qc Как правило, мощность устанавливаемого блока расчетные приспособления (линейки) конденсаторов выбирается немного больше расчетного значения.
Некоторые изготовители прилагают к конденсаторам инструкции, предназначенные специально для такого рода расчетов согласно конкретным тарифам. Сопроводительная документация содержит рекомендации по пригодному оборудованию и схемам управления, а также информацию по ограничениям, налагаемым гармоническими напряжениями энергосистемы. Такие напряжения требуют конденсаторов с повышенными номинальными данными (теплоотдача, напряжение и ток) и/или использования индуктивной или фильтров для подавления гармоник.
Метод, основанный на снижении гарантированной максимальной полной мощности (кВА)
Очевидна выгода от снижения гарантированной потребляемой мощности (кВА) для потребителей, тарифы для которых основаны на постоянной плате за гарантированные кВА плюс доплата за потребленные кВтч. Диаграмма на Рис. К16 показывает, что по мере повышения коэффициента мощности уменьшается значение кВА при заданном значении кВт (Р). Повышение коэффициента мощности нацелено (кроме других ранее указанных преимуществ) на снижение гарантированного уровня и предотвращение его превышения (т.е., предотвращение платы по повышенной ставке за кВА в течение периодов избыточного потребления и/или отключения энергоснабжения). Рис. К17 показывает значение квар компенсации на кВт нагрузки, требуемое для повышения значения коэффициента мощности.
Пример:
Супермаркет имеет гарантированную нагрузку 122 кВА при коэффициенте мощности 0,7 (отставание), т.е., активная мощность на нагрузку составляет 85,4 кВт. Договор с таким потребителем основан на пошаговых увеличениях гарантированной мощности (кВА) (шаг 6 кВА до 108 кВА и шаг 12 кВА выше этого значения, как это принято для многих типов двухставочных тарифов). В данном случае счет потребителю выставляется на основе 132 кВА. Согласно Рис. К15, установка блока конденсаторов 60 квар позволит повысить коэффициент мощности
нагрузки с 0,7 до 0,95 (0,691 х 85,4 = 59 квар). Гарантированное значение кВА составляет 
, т.е., улучшение 30%.
