Регулирование качества электроэнергии по напряжению

Напряжение в электрической системе постоянно меняется. Причинами изменения могут быть изменения активной и реактивной нагрузки потребителей, изменения напряжения и реактивной мощности на станциях, изменения в схеме электрической сети и др. Поэтому постоянно возникает задача поддержания качества напряжения в системе. Если частота является общесистемным параметром и регулируется единым образом в системе, то напряжение регулируется по определенным зонам или в определенных точках электрической системы. Вопросы регулирования напряжения относятся к специальной области управления электрическими режимами и подробно рассматриваются в специальной литературе [9]. Здесь будут приведены краткие сведения для понимания роли и места этой задачи в управлении режимами системы.

Средства регулирования напряжения. Регулирование напряжения осуществляется либо за счет работы источников реактивной мощности, либо за счет регулирования коэффициентов трансформации трансформаторов и автотрансформаторов.

Основными источниками реактивной мощности являются: генераторы станций Г, синхронные компенсаторы СК и батареи статических конденсаторов БСК.

Генераторы станций могут потреблять и генерировать реактивную мощность и плавно ее регулировать. Их возможности по реактивной мощности зависят от активной мощности. Так как суммарная мощность не должна превышать допустимую, то при большой загрузке по активной мощности возможности генерирования реактивной снижаются и наоборот. Схематично эта взаимосвязь показана на рис. 6.11.

Если напряжение необходимо повысить, то Г генерируют реактивную мощность, если понизить, то потребляют, Г может переводиться в режим СК и наоборот. Обычно регулирование реактивной мощности производится по заданным на шинах станции напряжениям.

Рис. 6.11. Вид диаграммы режимов генератора.

Важным источником реактивной мощности являются синхронные компенсаторы (СК). Они устанавливаются на подстанциях с напряжением 220 кВ и больше и могут генерировать и потреблять реактивную мощность и осуществляют плавное ее изменение. Регулирование реактивной мощности производится по заданным напряжениям.

На подстанциях напряжением U < 110 кВ могут устанавливаться батареи статических конденсаторов. БСК регулируют напряжение ступенями за счет включения или отключения секций.

Главным средством регулирования напряжения у потребителей являются трансформаторы Т и автотрансформаторы АТ с регулированием. Коэффициент трансформации.

т. е. отношению напряжений высокой и низкой стороны трансформатора или отношению витков обмоток. У трансформаторов с регулированием число витков и соответственно напряжение могут изменяться ступенчато или плавно.

Следовательно, поддержание качества по напряжению производится с использованием специальных технических средств. Это одна из составляющих затрат на качество по напряжению.

Существуют две специальные задачи по поддержанию нормируемого напряжения. Первая — регулирование напряжения в системе. Цель этой задачи Две задачи регулирования напряжения состоит в том, чтобы обеспечить уровень напряжения на системных ПС, достаточный для уровней напряжений районных подстанций РПС (рис. 6.12). Станции и их генераторы поддерживают напряжение по заданному графику нагрузки или, но команде диспетчера. Передавать реактивную мощность на большие расстояния невыгодно, так как это вызывает потери активной мощности.

где Р, Q — передаваемые активная и реактивная мощности; U — напряжение; г — активное сопротивление.

Рис. 6.12. Схема связи системной ПС и районной РПС подстанции.

На ПС имеются СК, которые также обеспечивают поддержание графика напряжения за счет регулирования реактивной мощности. При этом необходимо иметь определенное напряжение f/pne;

Вторая задача — регулирование напряжения на РПС или подстанциях отдельных потребителей. Рассмотрим одну из возможностей — встречное регулирование (рис. 6.13). Уровень напряжения в системе меняется в течение суток. В часы максимальной нагрузки напряжение меньше, чем при минимальной нагрузке. При передаче активной и реактивной мощности от системной подстанции ПС имеются потери напряжения.

При этом может оказаться, что напряжение выйдет за допустимые пределы. Если на РПС известно время таких режимов, то можно заранее изменить коэффициент трансформации трансформаторов. В то время, когда напряжение может быть больше допустимого, коэффициент трансформации надо увеличить. Там, где меньше допустимого, — уменьшить. Для регулирования напряжения используются также БСК.

Рис. 6.13. Встречное регулирование напряжения.