9
магнитопроводом. Номинальные мощности реакторов SHOM , которые в силу малых потерь активной мощности (< 1%) можно принять равными QHOM ,
задаются для номинального напряжения.
Изменяя баланс реактивной мощности, реакторы стабилизируют напряжение. Стабилизации последнего способствует и положительный регулирующий эффект реактора. При увеличении напряжения увеличиваются потребляемая реактором мощность и падение напряжения в сети, а напряжение в точке установки реактора имеет тенденцию к снижению, то есть к стабилизации. При уменьшении напряжения картина обратная. Статические характеристики узла нагрузки с показаны на рис.10.4 (кривая 1 - без реактора, кривая 2 - с реактором, который при снижении UP отключается в точке а).
Нерегулируемый шунтирующий реактор можно включать в режиме минимальных нагрузок и отключать в режиме максимума - в этом смысле он является регулирующим устройством. Включая и отключая реактор, удается выдержать допустимые отклонения напряжения в большем диапазоне суточного графика нагрузки ( QЭ1 на рис.10.4 соответствует характеристике без ре-
актора и меньше QЭ 2 при включении и отключении реактора). Однако такое регулирование является ступенчатым и достаточно грубым.
UP |
1 |
UМАКС |
|
||
|
2 |
UМИН |
|
|
QЭ1
QЭ 2
а
QЭ
Рис.10.4. Статические характеристики узла нагрузки с шунтирующим реактором
Шунтирующие нерегулируемые реакторы применяются в основном на конечных и промежуточных подстанциях мощных электропередач, их включение и отключение производится эксплуатационным персоналом по распоряжению диспетчера ЭЭС.
Прогресс в области реакторостроения привел к созданию управляемых средств потребления реактивной мощности, однако их применение пока еще ограничено. Это, в частности, реакторно – тиристорные блоки, которые представляют комбинацию неуправляемых реакторов и тиристоров, управляемых по определенному закону с помощью устройства управления. Тиристоры могут работать в ключевом режиме, осуществляя ступенчатое изменение мощности группы реакторов либо в режиме плавного регулирования.
10
10.2.4. Статические компенсаторы
Статические компенсаторы (СТК) — комплексные устройства, не содержащие движущихся частей и пригодные как для потребления, так и для выработки реактивной мощности. Схемы СТК отличаются большим разнообразием, однако обязательно наличие накопительных элементов (индуктивности, емкости) и регулирующих элементов на основе тиристорных преобразователей. В ряде случаев основу СТК составляют упомянутые выше реактор- но-тиристорные и конденсаторно-тиристорные блоки.
Устройство управления тиристорами совместно с локальной CAP СТК могут обеспечить изменение реактивной мощности от потребления до выработки (в пределах диапазона регулирования) при практически неизменном напряжении СТК, которое может изменяться в допустимых пределах от UМИН до UМАКС , поэтому статические характеристики узла нагрузки с СТК
(рис.10.5) аналогичны приведенным ранее для генератора.
UСТК |
UМАКС |
QCTK UМИН
Потребле Выработка Q
ние Q
QМИН |
QМАКС QЭ |
Рис.10.5. Статические характеристики узла нагрузки со статическим тиристорным компенсатором
Регулирование СТК от минимума до максимума может быть осуществлено очень быстро – за 1 – 2 периода промышленной частоты. Поэтому СТК могут быть использованы для стабилизации переходных процессов в ЭЭС аналогично синхронным компенсаторам. Как и СК, СТК устанавливаются на промежуточных и конечных подстанциях мощных электропередач. Разработаны СТК для установки в узлах нагрузки для стабилизации режима сети при резкопеременном потреблении.
10.2.5. Установки продольной компенсации
Установки продольной компенсации (УПК) как средство изменения суммарного реактивного сопротивления линии и, следовательно, напряжения
11
на ее приемном конце можно отнести к линейным регулирующим устройствам. Однако надо иметь в виду следующее.
Всетях высших номинальных напряжений и мощных электропередачах УПК применяется в первую очередь для повышения пропускной способности. Это дорогие устройства, во-первых, из-за изоляции – они изолируются от земли на полное напряжение линии; во-вторых, из-за необходимости защиты конденсаторов от перенапряжений при близких КЗ и при их включении - отключении; в-третьих, из-за коммутационной аппаратуры рассчитанной на высокие напряжения и большие токи. Как средства регулирования напряжения в таких сетях они не выдерживают конкуренции с СК, СТК, реакторами.
Конкурентоспособными с другими регулирующими устройствами УПК могут быть, по-видимому, в радиальных воздушных линиях сетей 6 – 20 кВ или же отдельных питающих линиях среднего напряжения (35, 110 кВ).
Всвязи с этим рассмотрим особенности регулирования напряжения с помощью УПК. Схема замещения компенсированной УПК линии и векторные диаграммы приведены на рис.10.6. Как и ранее, считаем, что нагрузка
U1 constr |
|
|
|
jxL |
jxC |
U |
2 |
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
P2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
а) |
|
|
|
|
|
|
|
|
jQ2 |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
j |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3I2 jxC |
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
U1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
2 |
|
U 2 |
|
|
|
|
|
|
|
3I |
2 jxL |
||||||||||||
|
|
|
|
|
3I2 r |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
I |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
б) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
j |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3I |
2 jxL |
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
U |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
3I2 r |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3I2 jxC |
||||||||||||||
|
|
|
2 |
|
|
U1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
I |
|
|
|
|
|
|
в) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Рис.10.6. Регулирование напряжения с помощью УПК:
а – принципиальная схема; б – векторная диаграмма при недокомпенсации; в – то же, при перекомпенсации
|
|
|
|
|
|
12 |
питается по линии от мощной системы, то есть U1 |
= const. |
|
||||
В том случае, если УПК отсутствует, падение напряжения будет: |
||||||
|
|
U (P2 r Q2 xL ) / U2 , |
(10.23) |
|||
а после включения УПК соответственно: |
|
|
|
|||
|
U' [P2 r Q2 (xL |
xC )] / U2 . |
|
(10.24) |
||
В результате включения УПК падение напряжения уменьшается на |
||||||
величину Q2 xC / U2 . |
|
|
|
|
|
|
Случай недокомпенсации реактивного сопротивления линии пока- |
||||||
зан на векторной диаграмме рис.10.6,б. При полной компенсации падение |
||||||
напряжения оказывается нулевым. |
|
|
|
|
||
Перекомпенсация линии (рис.10.6,в), может привести к перенапря- |
||||||
жениям на приемном конце линии и на УПК. Такие режимы с перенапряже- |
||||||
ниями возникают, в частности, при пуске мощных двигателей, при резкопе- |
||||||
ременной нагрузке. Поэтому для практических целей емкость УПК следует |
||||||
выбирать из условий недокомпенсации. |
|
|
|
|
||
10.3. Опредление допустимой потери напряжения |
|
|||||
|
в распределительных сетях |
|
||||
Отклонение напряжения определяется как V U UHOM . Будем обо- |
||||||
значать предел технически допустимых положительных отклонений напря- |
||||||
жения V , а отрицательных - |
V . Отклонения напряжения V от номинально- |
|||||
го значения не должны выходить за пределы технически допустимых значе- |
||||||
ЦП |
|
РТ |
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
6 |
|
2 |
|
3 |
|
4 |
||
|
|
|
|
|
|
|
U2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
U3 |
|
U 4 |
|
|
|
U23 НБ |
а) |
|
|
|
|
V, (%)V2 НБ |
|
V4 НБ |
|
|
||
15 a |
|
|
г |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
V3 НБ |
|
|
U46 ДОП.НБ |
||
e |
|
б |
и |
|
||
|
E |
|
||||
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
||
0 |
|
ж |
|
в |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
UРТ НБ |
|
|
з |
|
д |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
к V |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 НБ |
|
|
|
13 |
ний. |
|
|
|
Рассмотрим простейшую схему распределительной сети двух напря- |
|||
жений, приведенную на рис. 10.7,а. Линия 23 напряжением 6 – 10 кВ питает- |
|||
ся от шин центра питания (ЦП). К линии 23 в конце присоединены один рас- |
|||
пределительный трансформатор (РТ) 6 – 10/0,4 кВ и линия 46 напряжением |
|||
0,38 кВ. Для упрощения предположим, что к сети 6 – 10 кВ ЭП не присоеди- |
|||
няются (в узлах 2 и 3 нет ЭП напряжением 6 – 10 кВ). Это предположение |
|||
соответствует обычным условиям работы городской сети. |
|
||
Напряжение U4 на |
шинах низкого напряжения РТ определяется |
||
напряжением ЦП U2 , потерями напряжения в линии 23 U23 |
и в РТ UP.T , а |
||
также добавкой напряжения |
E , которая определяется выбранным коэффи- |
||
|
|
V4 НM |
|
|
|
г |
|
|
|
U46 ДОП.НM |
|
U23 НM |
E |
|
|
V2 НM |
|
|
|
0 a |
|
|
|
V3 НM |
б |
|
|
UРТ НM |
|
|
|
|
в |
|
|
|
|
д |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
к |
|
|
V6 НM |
|
|
|
в) |
|
|
|
|
|
Рис.10.7. График напряжения в распределительной сети: |
|
||
а – схема сети; б, в – режимы наибольших и наименьших нагрузок |
|
||
циентом трансформации РТ nT :
U4 U2 U23 UP.T E . |
(10.25) |
График изменения напряжения в линии 23 и РТ, изображен на рис.10.7,б в виде ломаной абвг. Автоматический регулятор, управляющий работой РПН в ЦП, имеет определенную зону нечувствительности ε. Отклонения напряжения в линии 23 находятся внутри заштрихованной полосы между прямыми аб и еж. Обычно на графиках напряжений изображают только верхнюю границу указанной полосы (см. рис.10.7,в).