Реактивная мощность и энергия ухудшают показатели работы энергосистемы, то есть загрузка реактивными токами генераторов электростанций увеличивает расход топлива; увеличиваются потери в подводящих сетях и приемниках; увеличивается падение напряжения в сетях.

Основные потребители реактивной мощности – асинхронные электродвигатели, которые потребляют 40% всей мощности совместно с бытовыми и собственными нуждами; электрические печи 8%; преобразователи 10%; трансформаторы всех ступеней трансформации 35%; линии электропередач 7%. Реактивный ток дополнительно нагружает линии электропередачи, что приводит к увеличению сечений проводов и кабелей и соответственно к увеличению капитальных затрат на внешнее и внутриплощадочные сети.

Сosj - коэффициент мощности, является основным фактором, определяющим использование полной мощности источника тока. Снижая величину реактивной мощности потребителя, можно уменьшить величину тока электрической сети тем самым снизить в ней потери напряжения, мощности и электроэнергии. Снижение тока в сети дает возможность включения дополнительной нагрузки, не увеличивая мощности трансформаторов и сечения проводов, кабелей и других токоведущих частей. Так как низкий Сosj приводит к увеличению потерь мощности в сети, трансформаторах и генераторах, к перерасходу цветного металла из-за необходимости увеличения токоведущих частей, к уменьшению пропускной способности трансформации и линий из-за увеличения потребляемого тока, необходимо любыми способами повысить значение Сosj.

Наибольшее применение находят следующие способы повышения Сosj, не связанные с применением компенсационных устройств:

1. Правильный выбор электрооборудования при его проектировании в соответствии с режимом работы производственных механизмов.

2. Ограничение холостого хода электродвигателей, путем установки ограничителей холостого хода, электроблокировочных устройств, отключающих двигатель по окончании технологического процесса.

3. Повышение загрузки электродвигателей при усовершенствовании технологического процесса и полным использованием оборудования.

4. Замена малозагруженных двигателей на двигатели меньшей мощности или изъятие избыточной мощности.

5. Выключение по графику слабозагруженных трансформаторов.

6. Замена крупных по мощности асинхронных двигателей на синхронные двигатели.

Наряду с естественными способами, применяемыми для повышения cosφ предлагается применить в цехе искусственный способ повышения значения Сosj, т.е. на 16 подстанции к каждой секции шин на низкой стороне подключить батареи статических конденсаторов. Их преимущества перед другими искусственными способами повышения Сosj заключается в следующем:

1. Малые удельные потери активной мощности в устройстве на 1квар реактивной мощности

2. Простота в обслуживании

3. Простота при монтаже (малый вес, отсутствие фундамента)

4. Для конденсаторов можно использовать практически любое сухое помещение.

Величина необходимой мощности компенсирующего устройства определяется по формуле [14]:

где

К = 0,49 - коэффициент, учитывающий повышение Сosj [14]

Cosj = 0,82 действующий Cosj

Сosj = 0,98 требуемый Cosj

Q_к = 904,2 · 0,49 = 443 кВАР

Выбираем конденсаторную установку УКМ 58-04-536-67-У3.

Расчет заземления ПС 16

Сопротивление заземляющего устройства R_Э складывается из сопротивлений растеканию отдельных электродов заземлителя (труб, уголков, полос) и сопротивлений заземляющих проводников.

Сопротивление растеканию каждого отдельного электрода зависит от удельного сопротивления грунта с учетом его сезонных изменений; формы, размеров и материала электрода; расположения электрода и глубины погружения его в землю, а также наличия вблизи него других электродов, электрически соединенных с ним.

Удельное сопротивление грунта ρ принимается по данным замеров, а при отсутствии таких данных – по табл. 7.6 – 7.8 [19].

Сопротивление одного вертикального электрода R_Э определяется по формулам, приведенным в табл. 7.9 [19].

Суммарное сопротивление части заземлителя, состоящей из вертикальных электродов, электрически связанных между собой, без учета сопротивления соединяющей их полосы

;

Где:

n – число вертикальных электродов;

η_В – коэффициент, учитывающий экранирование электродов соседними, табл. 7.10 [19].

Сопротивление растеканию горизонтально проложенной полосы, связывающей вертикальные электроды между собой, может быть взято из табл. 7.9. Экранирование полосы другими электродами учитывается коэффициентом η_Г, который может быть взят из табл. 7.11 и 7.12.

Сопротивление растеканию полосы с учетом экранирования:

Полное сопротивление растеканию заземлителя:

Исходные данные: почва – суглинок ρ = 100 Ом · м.

Выбираем в качестве вертикальных заземлителей сталь оцинкованную диаметром 16мм.

Расчет вертикальных заземлителей:

t – глубина залегания электродов:

t = = = 1,5 + 0,4 = 1,9 м.

Находим сопротивление одного вертикального заземлителя:

R_З.В =  · (lg )

R_З.В = = 0,976 Ом

Находим сопротивление всех вертикальных заземлителей:

 =  = 1,21 Ом.

Находим сопротивление горизонтального заземлителя:

R_з.г =

R_з.г =  = 2,37 Ом.

Находим общее сопротивление горизонтальных заземлителей:

R_Г =  =  = 3,8 Ом.

Находим полное сопротивление заземления:

 =  = 0,91 Ом.

0,91 Ом<4 Ом [1], условие выполняется.