Источники реактивной мощности могут быть двух типов: статические КУ, к которым относятся БСК и СТК, и вращающиеся КУ -синхронные машины, к которым относятся СК и синхронные двигатели (СД).
Удельные потери мощности в БК не превышают 3 кВт/Мвар. Потери в СТК зависят от их конструкции (соотношения мощностей конденсаторов и реакторов) и в среднем составляют 6 кВт/Мвар.
Потери мощности в синхронных машинах тоже зависят от конструкции машины, напряжения и скорости вращения. Их определяют по формуле
где D1 и D2 — постоянные коэффициенты для рассматриваемой машины;
βQ — коэффициент загрузки машины по отношению к ее максимальной располагаемой реактивной мощности.
Синхронные двигатели устанавливают исходя из требований технологических процессов, поэтому рассматривается не целесообразность их установки, а целесообразность их дополнительного использования в качестве КУ. Генерируя реактивную мощность, они потребляют дополнительную активную мощность, поэтому при оценке суммарного снижения потерь в сети и СД это необходимо это учитывать. Потери холостого хода в СД в отличие от СК при этом не учитываются, так как они происходят и при неиспользовании реактивной мощности СД.
Значения D1 и D2 для большинства СД, эксплуатируемых в сетях потребителей электроэнергии, приведены в [23]. Потери в СД зависят не только от D1 и D2, но и от напряжения на вводе СД и других параметров режима, которые не остаются постоянными в процессе работы. В оценочных расчетах потери в СД при его полной загрузке по реактивной мощности (βQ= 1) можно определять по формуле
где Рсд — номинальная мощность СД.
Практически все СД изготавливаются с номинальным cos φ = 0,9 (tg φ = 0,5), поэтому их максимальная располагаемая реактивная мощность составляет половину номинальной мощности СД. Удельные потери в СДΔpсд кВт/Мвар, при максимальной реактивной мощности определяют по формуле
При снижении загрузки СД по реактивной мощности(βQ< 1) удельные потери снижаются и составляют (1 +βQ) / 2 от номинальных потерь.
Коэффициенты асд и bсд приведены в табл. 7.1. Там же для сравнения приведены вычисленные по формуле (7.39) удельные потери в СД мощностью 1 и 5 МВт.
Коэффициенты потерь мощности в СД Таблица 7.1
Из данных табл. 7.1 следует, что удельные потери ниже в СД с большим числом оборотов и большой мощностью. Для лучших СД с точки зрения использования их реактивной мощности удельные потери составляют 8 кВт/Мвар, а для худших — 35 кВт/Мвар, что в 3-12 раз больше потерь в БСК.
Синхронные компенсаторы применяют специально для компенсации реактивной мощности, поэтому удельные потери в них определяют с учетом потерь холостого хода. Их значения колеблются от 30 кВт/Мвар для СК мощностью 5 Мвар до 12 кВт/Мвар для СК мощностью 320 Мвар. Еще большие потери происходят при использовании в качестве СК генераторов действующих станций, не используемых в какой-то период по основному назначению или генераторов выведенных из обычной эксплуатации неэкономичных станций. Потери в СК рассмотрены в п. 2.2.2.
По удельным потерям СК существенно проигрывают конденсаторным установкам. Однако следует помнить, что установка СК производится не только с целью снижения потерь, а и (в первую очередь) с целью повышения устойчивости режимов работы энергосистем. Свойства электрических машин таковы, что при резком снижении напряжения они резко увеличивают выдаваемую реактивную мощность, поддерживая режим. Конденсаторы ведут себя прямо противоположно: при снижении напряжения их мощность снижается пропорционально квадрату напряжения в точке их подключения, усугубляя дефицит реактивной мощности.