ЭлектрО

Регулирование напряжения в сетях изменением величины реактивной мощности в них

Эффективно регулировать напряжение путем изменения реактивной мощности в сети можно с помощью синхронных компенсаторов или батарей конденсаторов при вклю­чении их параллельно нагрузке.

Синхронный  компенсатор   (С К) устанавливают на приемной подстанции и присоединяют к шинам НН подстанции или к обмотке НН автотрансформатора. Такой компенса­тор представляет собой син­хронный электродвигатель и при перевозбуждении является емкостной нагрузкой для сети или, что все равно, генератором реактивной индуктивной мощности, а при недовозбуждении становится потреби­телем реактивной мощности. Таким образом, изменяя воз­буждение синхронного ком­пенсатора,   непосредственно влияют на величину реактив­ной мощности, протекающей по сети, и следовательно, на напряжение у потребителя. Покажем это на простом примере передачи мощности по радиальной линии с нагрузкой на конце и с синхронным компенсатором СК, включенным параллельно нагрузке (рис. 1).

Рис. 1. Векторная диаграмма измене­ния напряжения в конце линии в зависи­мости от изменения передаваемой реак­тивной мощности

 

Положим, для простоты, что электропередачу, изображенную на рис. 1, а, можно представить одним звеном с сопротивлением R+jХ. Тогда напряжения в конце ее при передаче мощности P-jQ будет:

Построенная по этой формуле векторная диаграмма (рис. 1, б) с разделением падения напряжения в сопротивлениях звена от активной мощности (треугольник abc) и реактивной (cde) показы­вает изменение U₂ в зависимости от изменения реактивной мощ­ности в линии при постоянной активной нагрузке. Как видно из диаграммы, при передаче по линии максимальной реактивной мощ­ности jQ напряжение на приемном конце U₂ будет минимальным (точка е). При генерировании реактивной мощности С К на месте ее потребления и соответствующем уменьшении передаваемой реак­тивной мощности по линии напряжение в конце передачи будет увеличиваться (конец вектора U₂ скользит по прямой еc). При Q=0, т. е. при передаче только активной мощности (точка с), имеем: U₂' > U₂. Наконец, если генерируемая на месте мощность будет больше потребляемой и ее избыток будет поступать в линию, то напряжение в конце электропередачи окажется еще больше (точка е').

Регулирование напряжения при помощи СК происходит плавно. Диапазон регулирования зависит от мощности СК и величины реактивной нагрузки линии.

Номинальной мощностью синхронного компенсатора считается мощность при генерирование им реактивной (индуктивной) мощ­ности, т. е. при работе с перевозбуждением. При работе компенса­тора с недовозбуждением или без возбуждения, т. е. в режиме потребления реактивной мощности (что требуется при минималь­ных нагрузках), его максимальная мощность составляет 40—60% от номинальной. Это объясняется тем, что ток возбуждения СК уменьшается, приближаясь по мере увеличения потребления реак­тивной мощности к нулю. Для увеличения мощности СК в режиме потребления реактивной мощности прибегают к применению на нем отрицательного возбуждения. В этом случае его мощность гаранти­руется не ниже 0,65 номинальной.

Синхронные компенсаторы изготовляются на мощность 10 и 16 MB·А напряжением 6,3—10,5 кВ и 25—100 MB·А напряжением 10,5 кВ (табл. П. 4-4). СК мощностью свыше 25 MB·А изготовляются с водородным охлаждением. Крупные СК обычно используются по графику генерации реактивной мощности в системе и поэтому служат для централизованного регулирования напряжения.

В тех случаях, когда расчетная мощность компенсирующей установки меньше минимальной мощности СК или когда не требу­ется ее работа в режиме потребления" реактивной мощности, уста­навливают управляемые батареи конденсаторов (УБК), разделен­ные на ряд секций. Наибольшая мощность секций определяется допустимой величиной отклонения напряжения на вторичных ши­нах приемной подстанции. УБК обладают большей экономичностью, чем СК, и поэтому получают распространение.

УБК большой мощности (100 и более MB·А) устанавливают также и на крупных районных подстанциях энергосистем, имею­щих достаточное количество СК для работы в режиме потребления реактивной мощности в ночное время. УБК большой мощности включаются непосредственно на шины высокого напряжения — 110 кВ.

Для местного регулирования напряжения на крупных промыш­ленных предприятиях, особенно в тех случаях, когда их электро­снабжение производится по линиям с большим реактивным сопро­тивлением, эффективно используются синхронные электродвигатели мощностью 1000—10 000 кВ·А. При обычном коэффициенте за­грузки, двигателей (0,7 Р_н) располагаемая реактивная мощность их при напряжении на зажимах 0,9 — 1,0 U_н составляет от 1,3 до 1,5 Q_H. Регулирование, как и синхронными компенсаторами, происходит плавно, и этот процесс может быть автоматизирован.

На тех промышленных предприятиях, где имеются УБК, установ­ленные для компенсации реактивной мощности, они могут использоваться и как средства для регулирования напряжения, не вступая при этом в противоречие с их основным назначением.