Регулирование мощности компенсирующих устройств

Задание питающей энергосистемой двух значений входной реактивной мощности, кото­рые могут быть переданы предприятию в режимах наибольшей и наименьшей активных нагру­зок системы, Соответственно Q₃₁ и Q₂ , (причем Q₂ ~ 0 практически во всех случаях), предо­пределяет необходимость регулирования потребления реактивной мощности предприятием в течение суток. Для регулирования потребления реактивной мощности используется автомати­ческое регулирование возбуждения синхронных машин и регулирование батарей конденсато­ров.

Регулирование конденсаторами реактивной мощности может вестись только ступенями путем деления батарей на части. Чем больше число таких ступеней, тем совершеннее регулиро­вание, но тем больше затраты на установку переключателей и защитной аппаратуры. Обычно мощность батарей конденсаторов разделяется на две ступени:

базовую Q_t. _баз равную реактивной нагрузке предприятия в часы минимума активных на­грузок энергосистемы и включенную постоянно;

регулируемую Q^j, = Q_Ey - Q^ включаемую в часы максимальных активных нагрузок

энергосистемы.

Ступенчатое регулирование батарей конденсаторов может производиться как вручную, так и автоматически. Автоматическое регулирование конденсаторных батарей может произво­диться в функции: напряжения, тока нагрузки, направления реактивной мощности относитель­но направления активной мощности, по времени суток.

При коммутировании БК возникают перенапряжения и броски тока. Поэтому на напря­жении до 1 кВ для коммутации БК обычно применяют контакторы, на напряжении выше 1 кВ - воздушные, элегазовые или вакуумные выключатели. Для устранения переходных процессов при коммутации БК вместо выключателей можно использовать тиристорные ключи, которые позволяют включать конденсаторы в тот момент, когда мгновенное напряжение на кон­денсаторах равно напряжению сети, и отключать их, когда мгновенное значение тока в конден­саторах равно нулю.

Влияние компенсирующих устройств на параметры режимов электрических

Сетей

Установка компенсирующих устройств влияет на параметры режимов электрической се­ти, изменяя токи в ветвях и напряжения в узлах.

Рис. 13.5. Схема влияния установки компенсирующих устройств на параметры режимов электрической се-

ти

Рассмотрим влияние компенсации реактивной мощности на примере одной ветви схемы (рис. 13.5).

Уменьшение полных мощностей и токов. При наличии в конце ветви КУ мощно­стью <_к полная мощность, протекающая в ветви при номинальном напряжении и_ном

5 =Мо„)^! + (впном - в.)¹ Ч (Pn,M,)²(1+tgj (1-Cq)^!).

, „               (13.17)

'П.ном S--K                          V ^4J- ^{П но}„ ^ ' "О Т                                                                    '                                    ^х              '

где tgj - коэффициент реактивной мощности нагрузки; Cq - степень компенсации реак­тивной мощности, равная отношению реактивной мощности КУ при номинальном напряжении к реактивной нагрузке электропотребителя ЭП в_пном при номинальном напряжении:

Cq = QJ Qn.„„                                                           ⁽¹³¹⁸⁾

Поскольку площади сечений линий и мощности трансформаторов выбирают по полной мощности (или току), ее уменьшение при Cq < 1 позволяет в ряде случаев применять оборудо­вание меньших номиналов, т. е. снизить капитальные затраты. Если же сеть уже эксплуатирует­ся, то компенсация реактивной мощности позволяет повысить ее пропускную способность по активной мощности и, следовательно, при увеличении нагрузки потребителя не менять элек­трооборудование.

При полной компенсации реактивной нагрузки, т. е. при Cq = 1, мощность ветви имеет минимальное значение:

Sc= = Pn,o„.                                                        (¹³.¹⁹)

Отметим, что при Cq>1 т.е. при перекомпенсации, когда в_к > в_пном полная мощность становится больше минимальной S_c = 1.

Снижение нагрузочных потерь мощности. Для каждой ветви с активным R и реактив­ным X сопротивлением потери полной мощности определяются как

D5 = ^(Рпно„⁾² +₍U С^^{<впно„⁾² (R+jX)

ном

(Pn,_0M)²(1+tgj (1-Cq)¹)

(R+jX).

Потери полной мощности в сети при протекании только активной мощности потребите­ля при номинальном напряжении U_WM, т. е. минимально возможные потери активной мощно­сти при прочих равных условиях:

(Р )²

П. ном

(R+jX).

(U )²

ном

Отношение

₂

AS/AS_Р = dо = 1+tg р (1-C_e)²             (¹³.³²)

(см. разд. 12.12) позволяет проанализировать влияние степени компенсации реактивной мощности Cq при разных значениях коэффициента реактивной мощности нагрузки tgj на на­грузочные потери мощности. Отметим, что d₀ = I*² (см. разд. 12.12), если напряжение равно номинальному значению и_ном.

На рис. 13.6 показаны зависимости I*² = AS / AS_p при разных значениях коэффициента реактивной мощности tgj = 0,4; 1; 1,5 и номинальном напряжении и_ном, из которых можно сделать вывод об эффективности степени компенсации реактивной мощности.

Как видно из этих зависимостей, уровень соотношения I* в первую очередь определяет­ся степенью компенсации реактивной мощности и коэффициентом реактивной мощности.

Рис. 13.6. Зависимости I*² = AS / AS _p = f (Cq ;tgj) при номинальном напряжении

Например, без компенсации при Cq = 0 и tgj = 1: I*² = 2, т. е. реальные потери мощно­сти больше минимальных в два раза; а при полной компенсации Cq = 1 и любом значении ко­эффициента реактивной мощности I_*² = 1.

Отметим, что при перекомпенсации Cq > 1 и нагрузочные потери мощности становятся больше минимальных AS_p.

Снижение потерь напряжения. Потери напряжения при номинальном напряжении на потребителе

Рп

1+etgp (1-Cq)

U н

где 8 - отношение реактивных и активных сопротивлений элемента сети: s = X /R. Оче­видно, что компенсация реактивной мощности оказывает наибольшее влияние на потери на­пряжения в элементах с большим значением 8, т.е. в элементах с преобладанием реактивного сопротивления, каковыми являются трансформаторы и воздушные линии.

Напряжение на приемном конце линии U_K равно разности напряжения начала U_n и по­терь напряжения AU_nk, т.е.

Р П

Uk = Un -AUnk = Unjf^ R [1+etgp (1-Cq)

U ном

Следовательно, при установке КУ напряжение в конце линии повышается. При переком­пенсации (Cq > 1) потери напряжения могут принять отрицательное значение AU_nk < 0, напря­жение в конце линии может стать больше напряжения в начале, т. е. U_k > U_n .