Перерасход мощности при несоблюдении оптимального режима работы

Несоблюдение экономичного режима работы подстан­ций с трехобмоточными трансформаторами, причи­нами которого являются отсутствие эффективной и доступной для эксплуатационного персонала подстан­ций методики выбора экономичного режима работы таких подстанций и несложной недорогой ав­томатики, которая могла бы взять на себя функции соблюдения экономичного режима работы подстан­ций с трехобмоточными трансформаторами, а также несоблюдение эксплуатационным персоналом требо­ваний экономичного режима таких подстанций и ряд других причин влечет за собой увеличение потерь (технологического расхода) мощности и электроэнер­гии при передаче её от источников электроснабже­ния к потребителям.

Для увеличения практической ценности и удоб­ства применения диаграмм выбора экономичного ре­жима работы подстанций на диаграммах целесообразно строить изолинии перерасхода мощности, показыва­ющие величину перерасхода мощности в трансфор­маторах при фактическом сочетании вторичных на­грузок, если оно не находится в зоне экономичного режима работы рассматриваемой подстанции. Вели­чина перерасхода потерь мощности  (отн. ед.) вследствие отклонения от оптимального режима ра­боты подстанции с трехобмоточными трансформато­рами одинаковой мощности определяется выражением

                    (6.6)

где – потери мощности в трехобмоточных трансформаторах в оптимальном и неоптимальном режимах соответственно, кВт; n – количество работаю­щих трансформаторов (неоптимальный режим); – количество трансформаторов, работа которых эконо­мически целесообразна (оптимальный режим);

– коэффициенты загрузки обмоток высшего, среднего и низшего напряжений соответственно.

Для подстанций с трехобмоточными трансформа­торами различной мощности выражение (6.6) имеет вид:

                                          (6.7)                      

В выражении перерасхода потерь мощности в тран­сформаторах различной мощности (6.6) все параметры со штрихом относятся к оптимальному режиму ра­боты подстанции и определяются количеством и мощностью трансформаторов, включенных в экономи­чески целесообразном режиме.

6.4Влияние компенсации реактивной мощности

Трехобмоточные трансформаторы, связывающие се­ти трех классов напряжений (чаще распределитель­ные сети 10 и 35 кВ с питающими сетями 110 кВ) уста­навливаются на РТП, которые являются центрами питания потребителей. В практике, на шинах вторич­ного напряжения (обычно на стороне 10 кВ) устанав­ливают БСК для компенсации реактивной мощности подстанции. Остановимся на некоторых особенностях, связанных с установкой БСК на шинах низшего напряжения подстанции с трехобмоточными трансформаторами на примере подстанции напряжением 110/35/10 кВ с двумя трансформаторами мощностью 20 MBА каждый.

В результате компенсации реактивной нагрузки подстанции, потери активной мощности в трансформа­торе снижаются на некоторую величину :

где – потери мощности в трансформаторе до и после установки бата­реи статических конденсаторов соответственно, кВт,

                             (6.8)

где – активная нагрузка обмотки среднего и низшего напряжения соответственно, кВт;

 – реактивная нагрузка этих же обмоток, кВАр;

 – мощность, отдаваемая батареей конденсаторов в сеть, кВАр.

Значение потерь мощности в трансформаторе до компенсации   определяется по выражению (6.8) при значении .

Как видно из выражения (6.8), при величине выра­батываемой конденсаторами мощности уменьшается протекающая по обмотке НН реактив­ная мощность на величину  и по обмотке ВН – на величину (Q_CН+Q_НН-Q_К). В случае, когда , реактивная мощность, проходящая по обмотке НН, увеличивается на ве­личину , которая потребляется реактив­ной нагрузкой обмотки СН. Если мощность, выраба­тываемая конденсаторами превысит суммарную реак­тивную нагрузку подстанции, т.е.  то величина реактивной мощности  будет отдаваться в питающую сеть (пере­компенсация реактивной нагрузки), что крайне нежела­тельно, т. е. приводит к увеличению потерь мощности в обмотках ВН и НН, а, следовательно, к увеличению суммарных потерь мощности в трансформаторе.

Вследствие работы батареи статических конденса­торов, установленной на шинах НН, изменяется коэф­фициент мощности нагрузки  и коэффициент загрузки обмоток НН, а, следовательно, всего трансфор­матора.

Регулируя долю выработки реактивной мощности батарей конденсаторов, изменяем потерю мощности в питающей сети и трансформаторе и потерю напря­жения на рассматриваемом участке, которая была бы вызвана протеканием доли реактивных токов.

Для определения оптимальной ёмкости конденсаторов используются номо­граммы, которые показывают изменения напряжения и потерь мощности в трехобмоточных трансформаторах с батареями конденсаторов на сто­роне НН. Коэффициенты загрузки обмоток определяются из наиболее характерных для конкретной подстанции суточных графиков нагрузки.

Потери напряжения между обмотками ВН – СН и ВН – НН трехобмоточного трансформатора напряжением 110/35/10 кВ мощностью   20 MB·А составляют 5– 6,5 % и 6– 8 % соответ­ственно от первичного напряжения. В результате компенсации реактивной нагрузки потери напряже­ния уменьшаются, а вторичные напряжения повы­шаются (могут превысить свои номинальные значе­ния). Одновременно снижаются потери мощности в трансформаторе – величина снижения потерь мощ­ности зависит и от степени загрузки трансформатора, и от коэффициентов мощности нагрузки.