Для регулирования напряжения в электрической сети

В практических расчетах часто требуется оценить величину мощности КУ для достижения некоторого желаемого напряжения на шинах нагрузки.

Запишем соотношения для напряжений по концам линии для двух случаев: при отсутствии компенсации реактивной мощности и при такой величине компенсации, при которой достигается желаемое напряжение на шинах нагрузки. Напряжение в начале линии будем считать неизменным в обоих случаях.

.

(5.17)   (5.18)

Эти соотношения являются приближенными, так как в них отсутствует поперечная составляющая падения напряжения.

Так как напряжения в начале линии одинаковы в обоих уравнениях, то их правые части можно приравнять:

(5.19)

Приближенно считая, что , получим

,

откуда

.

(5.20)

Если требуется оценить мощность КУ, которое требуется установить на шинах НН трансформатора в конце ЛЭП, то необходимо, во-первых, в формуле (5.20) использовать суммарное сопротивление схем замещения ЛЭП и трансформатора X _S = X _Л + X _Т и, во-вторых, привести X _S к напряжению шин НН:

,

(5.21)

где .

Здесь коэффициент трансформации вычисляется при некотором установленном ответвлении РПН трансформатора. Обычно это крайнее ответвление, которое устанавливается, чтобы полностью использовать возможности повышения напряжения с помощью РПН. Выбор КУ, в данном случае, обусловлен недостаточностью диапазона регулирования напряжения с помощью только устройства РПН и требуется установка дополнительного средства регулирования.

Формулой (5.21) также можно пользоваться и в более сложных схемах, при этом суммарное, приведенное к напряжению шин, где планируется установка КУ, сопротивление X ′_S, вычисляется по пути до пункта питания суммированием всех индуктивных сопротивлений ветвей с учетом наличия параллельных путей до точки сети, где требуется регулировать напряжение.

Пример. Для схемы, изображенной на рис. 5.17, а, проверить достаточность регулировочного диапазона РПН трансформаторов для обеспечения желаемого уровня напряжения на шинах НН в режиме наибольших нагрузок. При недостаточности регулировочного диапазона РПН оценить величину мощности конденсаторной батареи, требуемой на шинах НН

Параметры схемы сети. Два понижающих трансформатора типа ТРДНС-25000/35. Для каждого трансформатора сопротивление обмоток 0,3 + j 5,1 Ом и потери холостого хода 0,025 + j 0,125 МВ×А. Номинальные напряжения обмоток ВН/НН: 36,75/10,5 кВ и РПН ±8´1,5 % на стороне ВН.

Двухцепная ЛЭП 35 кВ, выполненная проводом марки АС-120/19 с r ₀ = 0,249 Ом/км и x ₀ = 0,414 Ом/км, длина ЛЭП 24 км.

В режиме наибольших нагрузок напряжение в ЦП U ₀ = 36 кВ, желаемое напряжение на шинах НН подстанции U _жел = 10,5 кВ, Мощность нагрузки P _Н + jQ _Н = 18 + j 13 МВ×А.

Расчетная схема сети с численными параметрами дана на рис. 5.17, б.

Для простоты расчетов пренебрежем зарядной мощностью ЛЭП и потерями холостого хода трансформаторов. В этом случае последовательно соединенные сопротивления ЛЭП и трансформаторов можно объединить в эквивалентное сопротивление, в результате сопротивление цепи: Z = 3,14 + j 7,52 Ом, рис. 5,17, в. Для удобства записи обозначений параметров режима введем буквенные обозначения точек, в которых будем вычислять эти параметры, на расчетной схеме (a, b, c), рис. 5.17, в.

Расчеты выполним в системе Mathcad. Все величины, использованные ниже, выражены в мегаваттах, мегаварах, киловольтах и омах.

Рис. 5.17. Принципиальная (а) и расчетные (б и в) схемы электрической сети

Выполним расчет потокораспределения и найдем напряжение в точке b.

Напряжение ответвления РПН:

Действительное напряжение на шинах НН:

Необходимая мощность КУ:

Выполним расчет потокораспределения и напряжений с установленным КУ.

При том же ответвлении РПН будем иметь:

Таким образом, при установке на шинах НН мощности конденсаторной батареи порядка 5,4 Мвар напряжение U ₂ достигает требуемого значения.