Регулирование напряжения и реактивной мощности в распределительных электрических сетях 6-10/0,4 кВ.

Основые цели регулиования напряжения и компенсации реактивной мощности: Отклонения напряжения у электроприемников потребителей не должны превышать определенных, нормированных заводами–изготовителями значений; Для надежной работы электрооборудования электрических станций и подстанций, линий электропередачи максимальное рабочее напряжение не должно превышать значений, определяемых условиями работы изоляции и другими техническими ограничениями; Уровень напряжения влияет на предел передаваемой мощности и устойчивость параллельной работы генераторов электростанций и узлов нагрузки; От уровня напряжений зависят потери мощности и электроэнергии и, следовательно, экономичность режима сети.

Режимные особенности PC, которые следует учитывать при решении проблемы регулирования напряжения в PC.

1. PC можно рассматривать как индивидуальные системы электроснабжения, работающие в составе ЭЭС и получающие от нее электроэнергию. Границу между ЭЭС и индивидуальной системой электроснабжения целесообразно провести через ЦП последней, причем шины ВН ЦП и регулирующие устройства ЦП (трансформаторы с РПН, генераторы, СК, СТК, КБ системного значения) отнести к ЭЭС, а шины НН — к системе электроснабжения. Строго говоря, режимы ЭЭС и индивидуальной системы электроснабжения надо рассматривать совместно как единое целое. Но на практике режимы рассчитываются и анализируются по отдельности, что в особенности относится к режиму напряжений.

2. Основной критерий регулирования напряжения в PC — обеспечение качественных показателей электроэнергии, поскольку PC находятся в непосредственной электрической близости от потребителей. Если обеспечивается выполнение этих необходимых технических условий, то в пределах заданных допусков по качеству следует выбрать наиболее экономичный режим напряжений, обеспечивающий снижение потерь активной мощности и электроэнергии в PC. Из-за массовости PC потери в них могут составлять большую долю суммарных потерь в ЭЭС, поэтому даже небольшое снижение потерь дает ощутимый экономический эффект.

3. В PC расчет режима напряжений можно вести по продольной составляющей падения напряжения — потере напряжения, так как активное сопротивление в PC сопоставимо и превосходит реактивное.

4. Для уменьшения отрицательного влияния перетоков реактивной мощности целесообразно часть ее генерировать непосредственно в узлах нагрузки PC с помощью КБ.. Рекомендуется в первую очередь устанавливать КБ в узлах, наиболее удаленных от ЦП, в первом приближении — в узлах с наименьшими значениями токов КЗ.

Средний уровень напряжения в целом по сети, а также напряжения отдельных ее узлов зависят от потоков реактивной мощности. При повышении уровня напряжения на 1% потери активной мощности снижаются приблизительно на 2%. Поэтому повышение уровня напряжения служит одним из основных средств снижения нагрузочных потерь в сетях до 220 кВ включительно.

Для минимизации суммарных потерь активной мощности необходимо решать задачу оптимизации режима электрической сети по напряжениям, реактивным мощностям и коэффициентам трансформаций (U, Q и n) с одновременным вводом режима в допустимую область.

Основные средства регулирования напряжения и управления потоками реактивной мощности: Генераторы электростанций Синхронные компенсаторы Конденсаторные батареи Шунтирующие реакторы Статические источники реактивной мощности Трансформаторы и автотрансформаторы с РПН и ПБВ Вольтодобавочные трансформаторы и линейные регуляторы

Синхронные компенсаторы как регулирующие устройства предназначены для стабилизации напряжения в точке подключения и регулирования его в небольших пределах (±5% номинального), а также для выработки и потребления реактивной мощности, чем они и влияют на режим ЭЭС. В настоящее время СК устанавливаются в тех точках ЭЭС, где график нагрузки передающих элементов меняется в широких пределах, в связи с чем существенно изменяется баланс реактивной мощности. Как правило, это подстанции 330—500 кВ и выше, где СК устанавливаются на шинах низшего напряжения (10—20 кВ).

Шунтирующие реакторы служат для потребления излишней реактивной мощности. Реакторы выполняются в виде трехфазных и однофазных катушек без ответвлений с ненасыщенным магнитопроводом. Номинальные мощности реакторов, которые в силу малых потерь активной мощности (< 1%) можно принять равными, задаются для номинального напряжения. Фактическая потребляемая группой однофазных реакторов реактивная мощность зависит от квадрата напряжения:

В пределах допустимых отклонений напряжения проводимость реактора постоянна из-за ненасыщенного магнитопровода.

Изменяя баланс реактивной мощности, реакторы стабилизируют напряжение. Стабилизации последнего способствует и положительный регулирующий эффект реактора.

Статические компенсаторы (СТК) — комплексные устройства, не содержащие движущихся частей и пригодные как для потребления, так и для выработки реактивной мощности. Схемы СТК отличаются большим разнообразием, однако обязательно наличие накопительных элементов (индуктивности, емкости) и регулирующих элементов на основе тиристорных преобразователей. В ряде случаев основу СТК составляют упомянутые выше реакторно-тиристорные и конденсаторно-тиристорные блоки.

Трансформаторы в отличие от рассмотренных выше компенсирующих устройств являются линейными регулирующими устройствами, действие которых основано на изменении коэффициента трансформации. Практически к регулирующим устройствам можно отнести только те трансформаторы, которые имеют устройство регулирования коэффициента трансформации под нагрузкой (РПН). Трансформаторы с РПН по функциям, выполняемым в ЭЭС, можно разделить на трансформаторы понижающих потребительских подстанций (двухобмоточные трансформаторы центров питания местных сетей) и трансформаторы связи сетей различного номинального напряжения (автотрансформаторы и трехобмоточные трансформаторы). Отпайки обмоток для регулирования коэффициента трансформации и устройства РПН у трансформаторов первой группы размещаются на стороне высшего напряжения (ВН), у автотрансформаторов второй группы — в основном на стороне среднего напряжения (СН) и реже в нейтрали гальванически связанных обмоток ВН и СН.