Регулювання напруги - якість електроенергії та його забезпечення

Сторінка 4 з 9

1. РЕГУЛЮВАННЯ НАПРУГИ В ЕЛЕКТРИЧНОЇ СИСТЕМІ

Передача електроенергії від станцій до споживачів супроводжується багаторазової трансформацією (2-5 і більше разів) і надходить по мережах двох-чотирьох і більше рівнів напруги (рис. А, а). Кожна трансформація супроводжується втратою напруги від 2 до 7% в залежності від напруги к. З. трансформатора, величини і коефіцієнта потужності навантаження. У мережі кожного напруги при максимальному навантаженні втрата напруги досягає 5. 10%.

Сумарна втрата напруги від шин електростанції до споживачів без компенсації втрат може становити від 20 до 45% (рис. 4, б) в залежності від протяжності системи, кількості мереж різних напруг, кількості трансформацій енергії і величини навантаження.
Для компенсації втрати напруги в елементах мережі при передачі енергії передбачають ряд заходів: підвищення номінальної напруги генераторів (1,05Uн споживачів), зміна коефіцієнта трансформації трансформаторів, що створює необхідну добавку напруги і ін. Вони дозволяють поліпшити якість напруги, зменшити його відхилення від номінального значення ( рис. 4. в).
Величина переданої по мережі потужності навантаження протягом доби, сезонів, року змінюється в широких межах (може знижуватися до 10. 50% від максимальної). Це є основною причиною постійно мінливих відхилень напруги на шинах споживачів навіть при наявності компенсації втрат. Відхилення напруги можуть бути викликані також змінами умов роботи 'електростанцій, зміною схеми мереж і іншими причинами.
Для забезпечення необхідної якості напруги в електричній системі здійснюють його регулювання, що представляє собою комплекс засобів, що обмежують відхилення напруги у споживачів в нормованих межах. Такими засобами є регулювання напруги генераторів шляхом зміни збудження, застосування трансформаторів з пристроями регулювання напруги під навантаженням (РПН) або лінійних регуляторів (ЛР), установка на понижуючих підстанціях синхронних компенсаторів (СК), батарей конденсаторів (БК), тиристорних компенсуючих установок (МКУ) , застосування автоматичного регулювання збудження потужних синхронних двигунів, застосування поздовжньої і регульованою поперечної ємнісний компенсації.
Рівні напруг в вузлових точках і окремих районах електричної мережі визначаються режимом реактивної і активної потужностей в системі, а також реактивними і активними опорами мережі:
(19)
(20)
де-відповідно поздовжня і поперечна складові падіння напруги в мережі, кВ.
Реактивні опору мереж значно більше активних. Це призводить до того, що відхилення напруги в більшій мірі визначаються режимом реактивної потужності. На рис. 5 наведені статичні характеристики системи по напрузі (криві 1, 2), що показують зв'язок змін напруги з генерацією та споживанням реактивної потужності.

Мал. 6
За кривою 1 видно, що при збільшенні споживаної реактивної потужності відбувається зниження напруги, Новий режим по напрузі встановлюється в точці Аі при цьому напруга знижується до рівня Uu і, щоб відновити його, необхідно збільшити генерацію реактивної потужності до величини Q2, т. Е. Перейти на нову статичну характеристику 2. на електростанціях це здійснюється зміною струму збудження генераторів, що впливає на ЕРС і, отже, на що генерується реактивну потужність.

1.2 централізоване І МІСЦЕВЕ РЕГУЛЮВАННЯ НАПРУГИ В ЕЛЕКТРИЧНОЇ СИСТЕМІ

Центрами живлення розподільних мереж є або шини генераторної напруги електричних станцій, або шини нижчої напруги знижувальних підстанцій. Напруга центрів харчування повинно регулюватися автоматично в диктуються споживачами енергії межах відповідно до графіка навантаження.
Споживачі, які мають однотипні графіки зміни навантажень в часі, називаються однорідними, і для них можна застосувати централізоване регулювання напруги, яке проводиться одночасно для всіх споживачів, підключених до даного центру харчування. У разі приєднання до центру харчування різнорідних споживачів, що мають різнотипні графіки зміни навантажень в часі, застосовують групове централізоване регулювання, при цьому споживачі об'єднуються в групи з однорідними графіками і ці групи підключаються до різних секціях шин центру харчування, які мають окремі регулюючі пристрої.
Місцеве регулювання напруги застосовується для споживачів з графіками зміни навантаження в часі, не збігаються з графіками однорідних споживачів. Воно здійснюється місцевими засобами (керованими батареями конденсаторів, великими синхронними двигунами і ін.).
На електростанціях з шинами генераторної напруги (рис. 6, а), наприклад, теплоелектроцентралях (ТЕЦ), при наявності споживачів, підключених до розподільних пристроїв генераторної напруги (ГРУ), регулювання напруги на шинах ГРУ здійснюється генераторами, а зв'язок з розподільних пристроїв вищої напруги (РУВН ) здійснюється через трансформатор з регулюванням напруги під навантаженням (РПН). Схема (рис. 6,6) характерна для центрів харчування з регульованим джерелом реактивної потужності (синхронним компенсатором, тиристорн компенсують установками, потужними синхронними двигунами). Схеми рис. 6, в, г) широко застосовуються на однотрансформаторних підстанціях, що мають або трансформатор з РПН, або трансформатор з перемиканням без збудження (ПБЗ) і лінійний регулятор напруги. Схеми (рис. 6, е, ж, з, і) часто використовуються при груповому централізованому регулюванні.

Мал. 6
коли групи споживачів П1 і П2 вимагають різного закону регулювання напруги. Приклад схеми місцевого регулювання напруги для споживача / 72 показаний на рис. 6, д, графік зміни навантаження якого різко відрізняється від графіка групи однорідних споживачів П1.
Іноді споживачі з неоднорідною навантаженням П1, П2, ПЗ. (Рис. 7, а) розосереджені вздовж ліній розподільчої мережі. Такі лінії можна в центрі харчування розділити на групи. У подібних випадках на шинах центру харчування застосовують централізоване регулювання напруги для однорідних споживачів, складових найбільшу частину загального навантаження ліній, приєднаних до центру харчування. Для інших споживачів, якщо це економічно виправдано, використовують кошти місцевого регулювання напруги.
Режим напруги на шинах центру харчування (ЦП) залежить від величини навантажень (максимальна, мінімальна і ін.), Що створюються споживачами, т. К. Відхилення напруги визначається втратами напруги в мережі від ЦП до розглянутого споживача.

рис 7

При підтримці на шинах ЦП номінальної напруги відхилення напруги на шинах, наприклад, споживача П3 (рис. 7, б) в залежності від навантаження буде коливатися в межах від Umin до Umax і може перевищити допустимі межі. З метою зменшення максимального відхилення напруги у споживачів в центрах живлення застосовують так зване зустрічну регулювання напруги, при якому воно підвищується зі збільшенням навантаження і знижується при її зменшенні. Наприклад, на шинах ЦП підтримують при максимальних навантаженнях підвищена напруга (зазвичай 1,05UH), а при мінімальних навантаженнях - знижений (зазвичай l, 0Uн). При зустрічному регулюванні максимальне відхилення напруги на шинах споживачів значно знижується (рис. 7, в) і споживачі отримують електричну енергію більш високої якості.
При проектуванні схем регулювання напруги в електричних мережах слід пам'ятати, що регулювання напруги у силових і освітлювальних приймачів енергії повинно бути роздільним.