Баланс активной и реактивной мощности в электрической сети

Особенность электроэнергетических систем состоит в практически мгновенной передаче энергии от источников к потребителям и невозможности накапливания выработанной электроэнергии в заметных количествах. Эти свойства определяют одновременность процесса выработки и потребления электроэнергии.

Установленная мощность генераторов электростанций должна быть такой, чтобы покрыть все требуемые нагрузки с учетом потребителей собственных нужд станций и потерь мощности в элементах сети, а также обеспечить необходимый резерв мощности в системе.

Основной целью составления баланса мощности является обеспечение работы электрической системы с допустимыми параметрами во всех режимах в течение года. Баланс составляется отдельно для активной и реактивной мощности. Следует отметить, что реактивная мощность нагрузки электрической системы в большей мере, чем активная, определяется потерями сети. Чем ближе к месту потребления реактивной мощности устанавливаются компенсирующие устройства, тем меньше значения передаваемой по элементам сети реактивной мощности и тем выше уровень напряжения в сети. Все это приводит к уменьшению потерь реактивной мощности в сети и к снижению суммарной установленной мощности компенсирующих устройств.

В процессе эксплуатации составление баланса мощности приходится выполнять систематически в целях выяснения условий работы электрической системы и ее отдельных частей с учетом фактического наличия оборудования, его текущего состояния и роста нагрузок. Согласно формуле 2:

(2),

определим наибольшую суммарную активную мощность , потребляемую в проектируемой сети, где

Р_нб,i – наибольшая активная мощность подстанций i, i = 1, 2, 3, 4, 5;

k₀-коэффициент наибольшей нагрузки п/ст, равный 0,95;

∆_*P_c – суммарные потери активной мощности в сети в долях от суммарной нагрузки п/ст, принимается равным 0,05

Для дальнейших расчетов определим наибольшую реактивную нагрузку i-го узла [Мвар]

, (3),

где (4).

Реактивная нагрузка для 1-ой подстанции:

Реактивная нагрузка для 2-ой подстанции:

Реактивная нагрузка для 3-ей подстанции:

Реактивная нагрузка для 4-ой подстанции:

Реактивная нагрузка для 5-ой подстанции:

Теперь определим наибольшую полную нагрузку i-го узла [МВ·А]:

, (5).

 

Полная нагрузка для 1-ой подстанции:

Полная нагрузка для 2-ой подстанции:

Полная нагрузка для 3-ой подстанции:

Полная нагрузка для 4-ой подстанции:

Полная нагрузка для 5-ой подстанции:

Потребителями реактивной мощности в энергосистеме являются электроприемники промышленных предприятий, электрический транспорт, маломощная двигательная нагрузка населенных мест. Широкое применение бытовых приборов и люминесцентных светильников привело к существенному увеличению потребления реактивной мощности. Значительная часть реактивной мощности теряется при ее передаче. Наибольшие потери имеют место в трансформаторах. Для оценки потерь реактивной мощности в трансформаторах и автотрансформаторах можно принять, что при каждой трансформации напряжения потери реактивной мощности составляют приблизительно 10% от передаваемой через трансформатор полной мощности:

(6),

где D Q _T,∑ – суммарные потери реактивной мощности в трансформаторах и автотрансформаторах;

aт,i – количество трансформаций напряжения от источника до потребителей в i-м пункте сети;

– наибольшая полная нагрузка i-го узла.

Так как мы рассматриваем электрическую сеть 110/10 кВ, питающуюся от подстанции «А», будем считать, что на участке от подстанции «А» до i-го узла нагрузки происходит одна трансформация электрической энергии, поэтому примем равным 1.

Суммарную наибольшую реактивную мощность потребляемую с шин районной подстанции, являющейся источником питания для проектируемой сети, определим по формуле 6:

(7),

где k _{0( Q )}– коэффициент одновременности наибольших реактивных нагрузок потребителей, k _{0( Q )}”0,98;

Q нб ,i – наибольшая реактивная нагрузка узла i;

n – количество пунктов потребления электроэнергии;

D Ql – потери реактивной мощности в линии l;

D Qc,l – реактивная мощность генерируемая линией l;

l – номера линий в рассматриваемой сети (l= 1, 2,..., m).

Для воздушных линий 110 кВ в первом приближении допускается принимать равными потери и генерации реактивной мощности в линиях, т.е.

0 (8).