Материал: Лекции полнотью

8

Как правило, ряд линий 35 кВ и ниже сооружается с сечениями проводов, мало отличающихся друг от друга. Такие линии приближаются к однородным. Сети более высокого напряжения, особенно 220 кВ и выше, неоднородны. Даже воздушная линия с проводом одинакового сечения является неоднородной при неодинаковых среднегеометрических расстояниях между проводами на участках сети. Наибольшая неоднородность участков сети наблюдается в замкнутых контурах, образованных сетями разных номинальных напряжений (рис.8.8). Трансформаторы Т1 и Т2 имеют большие реактивные и очень малые активные сопротивления, из-за чего значительно нарушается однородность сети.

1

Лекция №9

9.1. Задача регулирования напряжения в электрических сетях

Современные отечественные электрические системы характеризуются многоступенчатой трансформацией и все увеличивающейся длиной линий различных напряжений. Суммарная величина потерь напряжения на пути передачи электроэнергии от ее источников до приемников получается весьма большой. При изменении значений нагрузок от наименьших до наибольших суммарные потери напряжения также изменяются. В результате на зажимах электроприемников имеет место изменение напряжения в весьма значительных пределах, существенно превышающих допустимые. В этих условиях нельзя обеспечить требуемое качество напряжения без применения специальных регулирующих устройств, например, только регулированием возбуждения генераторов станции.

Для иллюстрации рассмотрим принципиальную упрощенную схему электрической системы, в которой передача электроэнергии от электрической станции ЭС к электроприемникам ЭП производится через электрические сети напряжением 220, 110, 35, 10 кВ и 380/220 В (рис. 16.1). Предположим, что в

ЭС

V

ЭП

Рис. 9.1. Схема электрической сети

каждой из сетей I - IV потеря напряжения составляет 10%, в каждом из связывающих эти сети трансформаторов - 5%, в сети V - 5%. Тогда величина суммарной потери напряжения на пути электроэнергии от ЭС к ЭП в режиме наибольших нагрузок равна примерно 70%. Условно примем, что наименьшая нагрузка сети составляет 30% от наибольшей нагрузки. В этом случае при неизменной схеме суммарная величина потери напряжения в режиме наименьших нагрузок равна приблизительно 20%. И, следовательно, отклонения от номинального напряжения электроприемников достигают 20 - 30%, то есть. значительно превышают допустимые значения. Очевидно, что регулирование только на шинах генераторного напряжения (которое может быть осуществлено лишь в относительно небольших пределах) не сможет обеспечить допустимого режима напряжения. Необходимо применять специальные устройства для регулирования напряжения в электрических сетях.

Задачей регулирования напряжения является намеренное изменение режима напряжений в отдельных пунктах сети по заранее заданным законам. Более надежным и экономичным является автоматическое регулирование

2

напряжения. Законы регулирования напряжения должны устанавливаться из условий обеспечения наиболее экономичной совместной работы источников реактивной мощности, электрических сетей и присоединенных к ним электроприемников.

Во вновь сооружаемых и реконструируемых электрических системах обычно предусматриваются все необходимые устройства для обеспечения соответствующих режимов напряжений в распределительных сетях. В этих условиях регулирование напряжения в сетях более высокого напряжения, питающих распределительные сети, производится независимо от регулирования в распределительных сетях. Основной его задачей является улучшение техни- ко-экономических показателей работы питающих сетей прежде всего путем снижения потерь мощности и энергии

Задачи регулирования напряжения по-разному решаются в условиях проектирования и эксплуатации электрических сетей.

В процессе проектирования электрических сетей выбираются средства регулирования, регулировочные диапазоны, ступени регулирования, места установки соответствующих устройств, системы автоматического регулирования. При этом рассматриваются вопросы как обеспечения технических требований в соответствии с действующими нормами, так и повышения экономичности режимов.

Задачи регулирования напряжения в процессе эксплуатации электрических сетей связаны с наиболее полным и экономичным использованием имеющихся средств. В связи с текущим изменением условий работы электрической сети (изменением нагрузок, оборудования сети, ее параметров и схемы соединений) требуется проводить соответствующие мероприятия, улучшающие режим напряжений. К числу их относятся: изменение коэффициентов трансформации у нерегулируемых под нагрузкой трансформаторов, дополнительная автоматизация уже имеющихся устройств, изменение уставок автоматических регуляторов напряжения и применяемых систем автоматического регулирования напряжения и т. п. С течением времени может потребоваться и реконструкция сети - изменение ее схемы, параметров, применение дополнительных компенсирующих устройств и т. д. Для осуществления этих мероприятий должны составляться специальные проекты реконструкции сети.

9.2. Методы регулирования напряжения

Напряжение сети постоянно меняется вместе с изменением нагрузки, режима работы источника питания, сопротивлений цепи. Отклонения напряжения не всегда находятся в интервалах допустимых значений. Причинами этого являются:

3

-потери напряжения, вызываемые токами нагрузки, протекающими по элементам сети;

-неправильный выбор сечений токоведущих элементов и мощности силовых трансформаторов;

-неправильно построенные схемы сетей.

Контроль за отклонениями напряжения проводится тремя способами: -по уровню - ведется путем сравнения реальных отклонений напряжения с

допустимыми значениями;

-по месту в электрической системе - ведется в определенных точках сети, например в начале или конце линии, на районной подстанции;

-по длительности существования отклонения напряжения.

Локальное регулирование напряжения может быть централизованным, то есть проводиться в центре питания (ЦП), и местным, то есть проводиться непосредственно у потребителей.

Местное регулирование напряжения можно подразделить на групповое и индивидуальное. Групповое регулирование осуществляется для группы потребителей, а индивидуальное - в основном в специальных целях.

В зависимости от характера изменения нагрузки в каждом из указанных типов регулирования напряжения можно выделить несколько подтипов. Так, например, в централизованном регулировании напряжения можно выделить три подтипа: стабилизация напряжения; двухступенчатое регулирование напряжения; встречное регулирование напряжения.

Стабилизация применяется для потребителей с практически неизменной нагрузкой, например для трехсменных предприятий, где уровень напряжения необходимо поддерживать постоянным. Суточный график нагрузки таких потребителей приведен на рис.16.2,а. Для потребителей с ярко

S S S

Рис. 9.2. Графики нагрузки:

а – неизменный; б – двухступенчатый; в - многоступенчатый

выраженной двухступенчатостью графика нагрузки (рис.9.2,б) например для односменных предприятий, применяют двухступенчатое регулирование напряжения. При этом поддерживаются два уровня напряжения в течение суток в соответствии с графиком нагрузки. В случае переменной в течение суток нагрузки (рис.9.2,в) осуществляется так называемое встречное регулирование. Для каждого значения нагрузки будут иметь свое значение и потери напряже-

4

ния, следовательно, и само напряжение будет изменяться с изменением нагрузки. Чтобы отклонения напряжения не выходили за рамки допустимых значений, надо регулировать напряжение, например в зависимости от тока нагрузки.

Нагрузка меняется не только в течение суток, но и в течение всего года. Например, наибольшая в течение года нагрузка бывает в период осеннезимнего максимума, наименьшая - в летний период. Встречное регулирование состоит в изменении напряжения в зависимости не только от суточных, но также и от сезонных изменений нагрузки в течение года. Оно предполагает поддержание повышенного напряжения на шинах электрических станций и подстанций в период наибольшей нагрузки и его снижение до номинального в период наименьшей нагрузки.

9.3. Способы изменения и регулирования напряжения в сети

Рассмотрим на примере распределительной сети, присоединенной к шинам ЦП, какие способы изменения и регулирования напряжения могут быть применены для обеспечения технически допустимых отклонений напряжения у электроприемников. Величина этих отклонений зависит от многих факторов: режима напряжений в ЦП, потерь напряжения в элементах сети, по которым осуществляется электроснабжение данных электроприемников от ЦП, наличия в этой сети дополнительных регулирующих устройств.

Для схемы, показанной на рис.9.3, может быть записано следующее

Рис.16.3. Схема распределительной сети

выражение, связывающее в рассматриваемом режиме нагрузки отклонения