ЭлектрО - Баланс реактивной мощности. Особенности регулирования напряжения в электрических системах
Приветствую Вас, Гость! Регистрация RSS

ЭлектрО

Суббота, 27.04.2024

Баланс реактивной мощности. Особенности регулирования напряжения в электрических системах

В каждый момент времени работы любой электроустановки переменного тока, как и в электрической системе в целом, потреб­ление реактивной мощности должно соответствовать ее генерации, т. е. должен существовать баланс реактивной мощности. Если пункты генерации и потребления реактивной мощности не совпадают, то требуется передача ее по сети от источников генерации к месту потребления.

Величина реактивной мощности определяется уровнем напряже­ния в электрических сетях. В нормальном установившемся режиме работы системы напряжение на электроприемниках должно быть равно номинальному. Всякое изменение генерации или потребле­ния реактивной мощности приводит к нарушению установившегося баланса и к изменению уровня напряжения. В результате установится новое состояние равновесия между потреблением реактивной мощ­ности и ее генерацией, но уже при новом, нежелательном, а иногда и недопустимом уровне напряжений в электрических сетях.

Источниками реактивной мощности являются генераторы элект­ростанций, линии передачи высокого напряжения, синхронные ком­пенсаторы и конденсаторы, а также синхронные электродвигатели промышленных предприятий, работающие с перевозбуждением. Около 15—20% всей реактивной мощности электрической системы генерируется в электроустановках потребителей, а остальная ее часть поставляется источниками энергосистемы.

Максимум реактивной мощности, как правило, наступает одно­временно с максимумом активной мощности и вызывает наибольшую загрузку генераторов по току статора. Величина реактивной мощ­ности в утрени зимний максимум нагрузки энергосистемы, без учета реактивной мощности, генерируемой потребительскими уста­новками, достигает около 90% активной нагрузки системы.

Номинальный коэффициент мощности генераторов 100 МВт и выше равен 0,85, а у генераторов меньшей мощности 0,8. Следова­тельно, располагаемая реактивная мощность генераторов при максиальной нагрузке составляет около 65% их активной мощности ли 70—75% всей реактивной нагрузки системы. Зарядная мощ­ность линий передачи 110—330 кВ компенсирует около 20% Qмакс. Образующийся таким образом недостаток реактивной мощности около 10% должен быть покрыт за счет генерации ее СК и УБК, размещаемыми в электрических сетях.

СК и УБК устанавливают на крупных районных подстанциях, где потребность в реактивной мощности наибольшая, а также на удаленных от источников энергии подстанциях, питаемых по загру­женным линиям передачи. Это не только создает надлежащие усло­вия для регулирования напряжения, но одновременно повышает коэффициент мощности генераторов и снижает потери электриче­ской энергии в электропередачах.

Установка в крупных центрах нагрузки относительно мелких СК неэкономична. Широкое применение трансформаторов с РПН позво­ляет устанавливать на районных подстанциях СК мощностью 50—100 Мвар, с присоединением их к обмоткам НН автотрансформато­ров.

Применение линейных регулировочных автотрансформаторов в линиях или на подстанциях, устанавливаемых для повышения уровня напряжения в удаленных от источников питания подстан­циях, приводит к перераспределению реактивной мощности в сетях, что должно учитываться при составлении баланса реактивной мощ­ности.

В послеаварийном режиме работы системы, например, при вы­ходе из работы крупного генератора, синхронного компенсатора или при отключении линии передачи высокого напряжения уровень напряжения в системе может значительно понизиться из-за недо­статка реактивной мощности. С понижением напряжения генерация реактивной мощности конденсаторными батареями и линиями пере­дачи автоматически уменьшится (квадратичная зависимость гене­рации от напряжения), что еще более усугубит создавшееся поло­жение. Существенную роль в восстановлении исходного уровня напряжения играет наличие резерва реактивной мощности на рабо­тающих генераторах.

Благодаря тому, что все генераторы оборудованы автоматиче­скими регуляторами возбуждения (АРВ), при снижении уровня напряжения на их зажимах происходит автоматическое увеличение возбуждения и выдача в сеть дополнительной реактивной мощности. Однако для того, чтобы генераторы могли принять на себя генера­цию дополнительной реактивной мощности без существенных пере­грузок, необходимо в нормальном режиме иметь резерв по току статора. В процессе эксплуатации такой резерв создается, в первую очередь, на тех генераторах, у которых имеется достаточный запас по току ротора.

В ночное время относительное потребление реактивной мощ­ности от централизованных источников падает до 70% активной нагрузки энергосистемы, что приводит к общему повышению уровня напряжения в электрических сетях. Падение потребления реактив­ной мощности происходит, главным образом, из-за уменьшения потерь ее в линиях электропередачи и трансформаторах при сниже­нии передаваемой по ним активной мощности.

Для снижения уровня напряжения прибегают к отключению установленных в электрических сетях компенсирующих установок и снижению возбуждения генераторов электростанций. Однако глубокое снижение возбуждения допустимо не на всех генераторах по условию устойчивости параллельной работы или по условию электроснабжения потребителей местного района нагрузки. В ре­зультате образуется некоторый избыток реактивной мощности и устанавливается повышенный уровень напряжения в сетях и у по­требителей. Для приведения уровня напряжения в электрических сетях в ночное время к расчетному (обычно несколько пониженному против дневного) приходится прибегать к искусственному повыше­нию потребления реактивной мощности.

Увеличить потребление реактивной мощности удается перево­дом СК системы на работу с недовозбуждением. Если эти меры все же оказываются недостаточными, то прибегают к переводу части генераторов, работающих в блоке с трансформаторами, в ре­жим недовозбуждения с потреблением реактивной мощности из сети а также к переводу СК на работу с отрицательным возбуждением. Нужные уровни напряжения в отдельных точках сети обеспечи­ваются при этом посредством регулирования напряжения на транс­форматорах.

В летнее время из-за снижения активных нагрузок в линиях передачи и резкого уменьшения доли осветительной нагрузки отно­сительная величина реактивной мощности возрастает до 95—100% активной нагрузки системы. В этом случае все или значительная часть генераторов, несущих активную нагрузку, переводятся на работу с пониженным коэффициентом мощности, а некоторые из них — в режим работы СК с отделением генератора от турбины.