Как реактивная мощность влияет на напряжение сети

Влияние реактивной мощности на потери потребителя

Анонс: Влияние реактивной мощности на потери в сетях потребителя, финансовые выгоды компенсации реактивной энергии. Преимущества технически грамотной компенсации реактивной мощности в потребительских сетях.

С увеличением объемов реактивной нагрузки в сетях и интенсивным ростом сложности характера этой нагрузки регулирование и управление реактивной мощностью становится приоритетной задачей, как электроснабжающих организаций, на оборудовании-источниках которых собственно происходит генерация основной доли потребляемой реактивной энергии, так электросетевых компаний и потребителей, по факту ответственных за потери мощности, ее учет и влияние дисбаланса на качество электроэнергии. Несмотря на морально устаревшую концепцию реактивной энергии, как паразитного фактора, наличие в сетях разного напряжения перетоков реактивной мощности практически неизбежно, хотя определяет:

перегрев и износ воздушных, кабельных линий и проводов коммуникаций сетевого оборудования из-за увеличения тока;
снижение пропускной способности сетей практически всех уровней напряжения, а особенно потребителей на шинах подстанций 6/10 кВ и 0.4 кВ;
отклонение напряжения в сетях и их отдельных сегментах, как правило, в сторону снижения из-за увеличения доли реактивной (индуктивной) составляющей тока;
негативное влияние на электромагнитную совместимость оборудования, коммутаций сети возмущений по току и/или напряжению из-за реактивных токов гармоник высшего порядка и т.д.

Поэтому управление реактивной мощностью, включающее максимально возможное сближение источника генерации с потребителем для нивелирования или существенного снижения перетоков реактивной энергии должно стать приоритетной задачей менеджмента любого объекта, тем более, что:

реальная стоимость электроэнергии для электросетевой компании по факту может быть меньше отпускной цены при эффективной компенсации реактивной мощности на подстанции;
увеличение пропускной способности сети за счет снижения объема передаваемой реактивной мощности формирует «запас» в рамках договорной мощности, который можно использовать для расширения производства;
оплата счетов за электроэнергию может быть de afcto снижена за счет генерации реактивной мощности в сети потребителя-абонента электросетевой компании.

Справка: Даже после нивелирования в 2018-2019 гг. изменениями Постановления Правительства РФ от 29 декабря 2011 года N 1178 и Приказа Федеральной службы по тарифам от 6 августа 2004 года N 20-э/2 скидок и надбавок к тарифам оплаты электроэнергии за потребление и генерацию реактивной мощности, финансовая выгода потребителя безусловна и образуется за счет снижения потерь активной мощности на передачу реактивной составляющей (см. актуальный расчет экономической целесообразности компенсации реактивной мощности в этом материале). Кроме того, негативное влияние перетоков реактивной энергии на качество электроэнергии может быть существенно снижено за счет компенсации реактивной мощности, а это – увеличение срока службы оборудования, формирование лучших условий для производственно-технологических процессов, повышение качества, снижение себестоимости и потребительской цены продукции/услуг, повышение конкурентоспособности предприятия и т.д.

Преимущества технически грамотной компенсации реактивной мощности в потребительских сетях.

Помимо снижения оплаты за электроэнергию посредством интеграции компенсирующих конденсаторов, конденсаторных батарей или установки коррекции коэффициента мощности с ручным или автоматическим регулированием по способам централизованной, групповой, индивидуальной или комбинированной компенсации (более подробно о средствах и способах компенсации реактивной энергии в этом материале) можно добиться:

высвобождения части мощности трансформаторов для подключения новых нагрузок при развитии производства (см. детально о компенсации реактивной мощности силовых трансформаторов подстанций с расчетами здесь);
уменьшения потерь активной составляющей при передаче реактивной мощности;
снижения потерь активной составляющей тока при уменьшении фазных токов в сети объекта;
возможности применения кабельных линий и коммутаций оборудования с меньшим сечением провода;
снижения числа и рисков аварий в сети и ее сегментах;
увеличения сроков эксплуатации энергопринимающего оборудования благодаря выводу на оптимальный режим работы, уменьшению рисков перегрева и критических нагрузок;
повышения качества электроэнергии, в том числе по уменьшению амплитуды и скорости отклонения напряжения, уровня гармонических искажений в сети и т.д.

Измерение, съем показателей, учет перетоков реактивной энергии по сети потребителя и анализ влияния реактивной мощности на сетевые параметры осуществляется профильной компанией в период энергоаудита объекта. По данным съема показателей и результатам анализа учета и влияния реактивной мощности профильные специалисты определяют:

метод расчета устройства или установки компенсации реактивной мощности;
тип установки и оптимальный способ компенсации реактивной энергии;
ручное или автоматическое регулирование генерации мощности установкой, число ступеней регулирования;
способы и мероприятия по оптимизации работы установки коррекции коэффициента мощности или конденсаторной батареи и т.д.

Как реактивная мощность влияет на напряжение сети

Работа в компании
Закупки
Библиотека
Охрана труда
Рус / Eng

О заводе
Каталог
- Установки компенсации реактивной мощности
  - Регулируемые конденсаторные установки КРМ (АУКРМ) — 0,4 кВ
  - Нерегулируемые конденсаторные установки КРМ (УКРМ ) — 0,4 кВ
  - Тиристорные конденсаторные установки КРМТ (АУКРМТ) — 0,4 кВ
  - Комплектующие для конденсаторных установок
  - Серия PSPE1 (однофазные конденсаторы)
  - Серия PSPE3 (трехфазные конденсаторы)
  - Конденсаторы серии AFC3
  - Конденсаторы серии FA2
  - Конденсаторы серии FA3
  - Конденсаторы серии FB3
  - Конденсаторы серии FO1
  - Конденсаторы серии PO1
  - Конденсаторы серии SPC
  - Серия K78-99 (пластиковый корпус)
  - Серия К78-99 A (алюминиевый корпус)
  - Серия К78-99 AP2 (взрывозащищенный)
  - Серия К78-98 (пластиковый корпус)
  - Серия К78-98 A (алюминиевый корпус)
  - Серия К78-98 АР2 (взрывозащищенный)
  • офис: с 9 00 до 17 30
  • склад: с 9 00 до 17 00
  
  +7 (925) 517-34-27 (отдел продаж);
  
  +7 (495) 744-31-71 (отдел продаж);
  +7 (926) 673-77-58 (отдел персонала).
  - Охрана труда
  - Установки компенсации реактивной мощности
    - Регулируемые конденсаторные установки КРМ (АУКРМ) — 0,4 кВ
    - Нерегулируемые конденсаторные установки КРМ (УКРМ ) — 0,4 кВ
    - Тиристорные конденсаторные установки КРМТ (АУКРМТ) — 0,4 кВ
    - Комплектующие для конденсаторных установок
    - Серия PSPE1 (однофазные конденсаторы)
    - Серия PSPE3 (трехфазные конденсаторы)
    - Конденсаторы серии AFC3
    - Конденсаторы серии FA2
    - Конденсаторы серии FA3
    - Конденсаторы серии FB3
    - Конденсаторы серии FO1
    - Конденсаторы серии PO1
    - Конденсаторы серии SPC
    - Серия K78-99 (пластиковый корпус)
    - Серия К78-99 A (алюминиевый корпус)
    - Серия К78-99 AP2 (взрывозащищенный)
    - Серия К78-98 (пластиковый корпус)
    - Серия К78-98 A (алюминиевый корпус)
    - Серия К78-98 АР2 (взрывозащищенный)
    Сертификаты
    ЗАДАТЬ ВОПРОС
    ЗАДАЙТЕ ВОПРОС ONLINE
    на Ваши вопросы ответят профильные специалисты
    ЗАДАТЬ ВОПРОС
    Спасибо за интерес, проявленный к нашей Компании
    - Реактивная мощность
    - Теория реактивной мощности
    Теория реактивной мощности
    Отправить другу
    
    Появление термина «реактивная» мощность связано с необходимостью выделения мощности, потребляемой нагрузкой, составляющей, которая формирует электромагнитные поля и обеспечивает вращающий момент двигателя. Эта составляющая имеет место при индуктивном характере нагрузки. Например, при подключении электродвигателей. Практически вся бытовая нагрузка, не говоря о промышленном производстве, в той или иной степени имеет индуктивный характер.
    
    В электрических цепях, когда нагрузка имеет активный (резистивный) характер, протекающий ток синфазен (не опережает и не запаздывает) от напряжения. Если нагрузка имеет индуктивный характер (двигатели, трансформаторы на холостом ходу), ток отстает от напряжения. Когда нагрузка имеет емкостной характер (конденсаторы), ток опережает напряжение.
    
    Суммарный ток, потребляемый двигателем, определяется векторной суммой:
    1. I_а — активный ток
    2. I_ри — реактивный ток индуктивного характера
    К этим токам привязаны мощности потребляемые двигателем.
    1. Р – активная мощность привязана к Iа (по всем гармоникам суммарно)
    2. Q – реактивная мощность привязана к Iри (по всем гармоникам суммарно)
    3. A – полная мощность потребляемая двигателем. (по всем гармоникам суммарно)
    Реактивная мощность не производит механической работы, хотя она и необходима для работы двигателя, поэтому ее необходимо получать на месте, чтобы не потреблять ее от энергоснабжающей организации. Тем самым мы снижаем нагрузку на провода и кабели, повышаем напряжение на клеммах двигателя, снижаем платежи за реактивную мощность, имеем возможность подключить дополнительные станки за счет снижения тока потребляемого с силового трансформатора.
    
    Параметр определяющий потребление реактивной мощности называется Cos (φ)
    
    Cos (φ) = P_1гарм / A_1гарм
    - P_1гарм — активная мощность первой гармоники 50 Гц
    - A_1гарм — полная мощность первой гармоники 50 Гц
    A = √P² + Q²
    
    Таким образом, сos (φ) уменьшается, когда потребление реактивной мощности нагрузкой увеличивается. Необходимо стремиться к повышению сos (φ), т.к. низкий сos (φ) несет следующие проблемы:
    1. Высокие потери мощности в электрических линиях (протекание тока реактивной мощности);
    2. Высокие перепады напряжения в электрических линиях (например 330…370 В, вместо 380 В);
    3. Необходимость увеличения габаритной мощности генераторов, сечения кабелей, мощности силовых трансформаторов.
    Из всего вышеприведенного, понятно, что компенсация реактивной мощности необходима. Чего легко можно достичь применением активных компенсирующих установок. Конденсаторы в которых будут компенсировать реактивную мощность двигателей.
    
    Потребители реактивной мощности
    
    Потребителями реактивной мощности, необходимой для создания магнитных полей, являются как отдельные звенья электропередачи (трансформаторы, линии, реакторы), так и такие электроприёмники, преобразующие электроэнергию в другой вид энергии которые по принципу своего действия используют магнитное поле (асинхронные двигатели, индукционные печи и т.п.). До 80-85% всей реактивной мощности, связанной с образованием магнитных полей, потребляют асинхронные двигатели и трансформаторы. Относительно небольшая часть в общем балансе реактивной мощности приходится на долю прочих её потребителей, например на индукционные печи, сварочные трансформаторы, преобразовательные установки, люминисцентное освещение и т.п.
    
    Трансформатор как потребитель реактивной мощности. Трансформатор является одним из основных звеньев в передаче электроэнергии от электростанции до потребителя. В зависимости от расстояния между электростанцией и потребителем и от схемы передачи электроэнергии число ступеней трансформации лежит в пределах от двух до шести. Поэтому установленная трансформаторная мощность обычно в несколько раз превышает суммарную мощность генераторов энергосистемы. Каждый трансформатор сам является потребителем реактивной мощности. Реактивная мощность необходима для создания переменного магнитного потока, при помощи которого энергия из одной обмотки трансформатора передаётся в другую.
    
    Асинхронный двигатель как потребитель реактивной мощности. Асинхронные двигатели наряду с активной мощностью потребляют до 60-65% всей реактивной мощности нагрузок энергосистемы. По принципу действия асинхронный двигатель подобен трансформатору. Как и в трансформаторе, энергия первичной обмотки двигателя – статора передаётся во вторичную – ротор посредствам магнитного поля.
    
    Индукционные печи как потребители реактивной мощности. К крупным электроприемникам, требующим для своего действия большой реактивной мощности, прежде всего, относятся индукционные печи промышленной частоты для плавки металлов. По существу эти печи представляют собой мощные, но не совершенные с точки зрения трансформаторостроения трансформаторы, вторичной обмоткой которых является металл (садка), расплавляемый индуктированными в нём токами.
    
    Преобразовательные установки, преобразующие переменный ток в постоянный при помощи выпрямителей, также относятся к крупным потребителям реактивной мощности. Выпрямительные установки нашли широкое применение в промышленности и на транспорте. Так, установки большей мощности с ртутными преобразователями используются для питания электроизоляционных ванн, например при производстве алюминия, каустической соды и др. Железнодорожный транспорт в нашей стране почти полностью электрифицирован, причём значительная часть железных дорог использует постоянный ток преобразовательных установок.
    
    НЕОБХОДИМА КОНСУЛЬТАЦИЯ?
    или заполните простую форму
    
    Компенсация реактивной мощности в электрических сетях
    
    С другой стороны, элементы распределительной сети (линии электропередачи, повышающие и понижающие трансформаторы) в силу особенностей конструктивного исполнения имеют продольное индуктивное сопротивление. Поэтому, даже для нагрузки потребляющей только активную мощность, в начале распределительной сети будет иметь место индуктивная составляющая – реактивная мощность. Величина этой реактивной мощности зависит от индуктивного сопротивления распределительной сети и полностью расходуется на потери в элементах этой распределительной сети.
    
    Действительно, для простейшей схемы:
    - Р – активная мощность в центре питания,
    - Рн – активная мощность на шинах потребителя,
    - R – активное сопротивление распределительной сети,
    - Q – реактивная мощность в центре питания,
    - Qн – реактивная мощность на шинах потребителя.
    - U – напряжение в центре питания,
    - Uн – напряжение на шинах потребителя,
    - Х – индуктивное сопротивление распределительной сети.
    В результате, независимо от характера нагрузки, по распределительной сети от источника питания будет передаваться реактивная мощность Q. При двигательном характере нагрузки ситуация ухудшается – значения мощности в центре питания увеличивается и становится равными:
    
    Р = Рн + ( Рн² + Qн² ) * R / Uн²;
    Q = Qн + ( Рн² + Qн² ) * X / Uн².
    
    Передаваемая от источника питания к потребителю реактивная мощность имеет следующие недостатки:
    δР = ( Рн² + Qн² ) * R ,
    Uн = U – ( P * R + Q * X ) / U.
    
    Таким образом, транспортировка реактивной мощности по распределительным сетям от центров питания к потребителям превращается в сложную технико-экономическую проблему, затрагивающую как вопросы экономичности так и вопросы надежности систем электроснабжения.
    
    Классическим решением данной проблемы в распределительных сетях является компенсация реактивной мощности у потребителя путём установки у него дополнительных источников реактивной мощности – потребительских статических конденсаторов.
    
    Компенсация реактивной мощности применяется:
    - по условию баланса реактивной мощности;
    - как важное мероприятие для снижения потерь электрической энергии в сетях;
    - для регулирования напряжения.
    Реактивная мощность и ее влияние на напряжение в электрической сети Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»
    
    Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Пак Виктор Евгеньевич, Султанов Рахман Алимирзаевич, Якубова Екатерина Евгеньевна, Тимохин Роман Владимирович, Лавренчук Ольга Эдуардовна
    
    В условиях эксплуатации электрических сетей, непрерывно требуется поддержание желаемого уровня напряжения в узлах электрической сети. Одним из мероприятий для обеспечения желаемого уровня напряжения является установка компенсирующих устройств .
    
    i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
    
    Похожие темы научных работ по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям , автор научной работы — Пак Виктор Евгеньевич, Султанов Рахман Алимирзаевич, Якубова Екатерина Евгеньевна, Тимохин Роман Владимирович, Лавренчук Ольга Эдуардовна
    
    Основные положения выбора сечений проводов воздушных линий электропередачи 110 кв. И выше
    Компенсирующие устройства реактивной мощности при наличии быстропеременных нагрузок
    Оценка способов снижения тарифа на передачу электроэнергии для сетевой компании
    
    Анализ методики выбора сечений проводов воздушной линии электропередачи с использованием экономической плотности тока
    
    Анализ субъектов рынка электроэнергии и процесса формирования тарифа электроэнрегии для конечного потребителя
    
    i Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
    i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
    
    Текст научной работы на тему «Реактивная мощность и ее влияние на напряжение в электрической сети»
    
    РЕАКТИВНАЯ МОЩНОСТЬ И ЕЕ ВЛИЯНИЕ НА НАПРЯЖЕНИЕ В ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ Пак В.Е.1, Султанов Р.А.2, Якубова Е.Е.3, Тимохин Р.В.4, Лавренчук О.Э.5
    
    1Пак Виктор Евгеньевич — студент;
    
    2Султанов Рахман Алимирзаевич — студент;
    
    3Якубова Екатерина Евгеньевна — студент;
    
    4Тимохин Роман Владимирович — студент;
    
    5Лавренчук Ольга Эдуардовна — студент, специальность электроэнергетических сетей и системы, Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Национальный исследовательский университет «МЭИ», г. Москва
    
    Аннотация: в условиях эксплуатации электрических сетей, непрерывно требуется поддержание желаемого уровня напряжения в узлах электрической сети. Одним из мероприятий для обеспечения желаемого уровня напряжения является установка компенсирующих устройств.
    
    Ключевые слова: реактивная мощность, напряжение, активная мощность, компенсирующие устройства.
    
    Для реактивной мощности приняты такие понятия, как потребление, генерация, передача и потери. Считают, что если ток отстает по фазе от напряжения (индуктивный характер нагрузки), то реактивная мощность потребляется, а если ток опережает напряжение (емкостной характер нагрузки), реактивная мощность генерируется. С точки зрения генерации и потребления между реактивной и активной мощностью существует значительные отличия. Если большую часть активной мощности потребляют приемники и лишь незначительная теряется в элементах сети и электрооборудовании, то потери реактивной мощности в элементах сети могут быть соизмеримы с реактивной мощностью потребляемой приемниками электроэнергии [1].
    
    Активная мощность генерируется электростанциями; источниками реактивной мощности являются как генераторы электростанции, так и синхронные двигатели, воздушные и кабельные линии, а также дополнительно устанавливаемые компенсирующие устройства — синхронные компенсаторы, батареи конденсаторов, статические источники реактивной мощности.
    
    Расчёты установившихся режимов выбранной схемы сети заключаются в определении потокораспределения, потерь мощности и уровней напряжения для условий годового максимума (зимний максимум) и минимума (летний минимум) электрических нагрузок.
    
    потери активной мощности: коэффициент мощности: потери напряжения
    
    со Бф = — = . ,Р _ ; (3)
    
    где Р, Р, 8 -соответственно активная, реактивная и полная мощности; Я и X -соответственно активное и реактивное сопротивления элементов электрической сети; иНОМ — номинальное напряжение сети.
    
    Производство значительного количества реактивной мощности генераторами электростанций во многих случаях экономически нецелесообразно по причине того, что дополнительные потери активной мощности, вызванные протеканием реактивной мощности по сети, пропорциональны ее квадрату (2). Большие потери электроэнергии вынуждают насколько это технически возможно приближать источники реактивной мощности к местам ее потребления и уменьшать ее от мощных генераторов.
    
    Также передача значительного количества реактивной мощности по сети, не может быть осуществлена в связи с недопустимым падением напряжения (4). Загрузка реактивной мощностью систем электроснабжения и трансформаторов уменьшает их пропускную способность и требует увеличение сечений проводов и кабельных линий, увеличение номинальных мощностей или числа трансформаторов подстанций.
    
    Компенсация реактивной мощности — целенаправленное воздействие на баланс реактивной мощности в узле электроэнергетической системы с целью регулирования напряжения, а в распределительных сетях и с целью снижения потерь электроэнергии, осуществляется с использованием компенсирующих устройств.
    
    Компенсация реактивной мощности необходима для снижения потерь активной мощности и электроэнергии в элементах электрических сетей, улучшения качества электроэнергии по отклонению напряжения за счет уменьшения потерь напряжения в элементах электрических сетей .
    
    Компенсация реактивной мощности на ПС, позволяет:
    
    1) уменьшить нагрузку на трансформатор, тем самым увеличить срок службы;
    
    2) уменьшается нагрузка на провода, кабели, что позволяет при проектировании выбрать сечение меньшим диаметром;
    
    3) улучшить качество электроэнергии у электроприёмников;
    
    4) уменьшить нагрузку на коммутационную аппаратуру за счет снижения токов в цепях;
    
    5) не допустить снижения качества электроэнергии пониженным коэффициентом мощности, что приведёт к штрафу.
    
    При подключении к электрической сети активно-индуктивной нагрузки ток 1н отстаёт от напряжения и на угол сдвига ф. Косинус этого угла (cosф) называется коэффициентом мощности.
    
    Электроприёмники с такой нагрузкой потребляют как активную Р, так и реактивную Q мощность. Реактивная мощность
    
    Основным потребителем реактивной мощности индуктивного характера на промышленных предприятиях являются асинхронные двигатели АД (60-65 % общего её потребления), трансформаторы, включая сварочные (20-25%), вентильные преобразователи, реакторы и прочие ЭП.
    
    Мерами по снижению потребления реактивной мощности являются: естественная компенсация (естественный cosф) без применения специальных компенсирующих устройств (КУ); искусственная компенсация, называемая чаще просто компенсацией.
    
    Естественная компенсация реактивной мощности не требует больших материальных затрат и должна проводится на предприятиях в первую очередь. К естественной компенсации относятся [1]:
    
    1) понижение напряжения у двигателей, систематически работающих с малой загрузкой;
    
    2) создание рациональной схемы электроснабжения за счёт уменьшения количества ступеней трансформации;
    
    3) замена малозагруженных трансформаторов и двигателей трансформаторами и двигателями меньшей мощности и их полная загрузка;
    
    4) применение синхронного двигателя (СД) вместо АД, когда это допустимо по условиям технологического процесса;
    
    5) ограничение продолжительности холостого хода двигателя и сварочных трансформаторов, сокращение длительности и рассредоточение во время пуска крупных ЭП;
    
    6) улучшение качества ремонта электродвигателей, уменьшение переходных сопротивлений контактных соединений;
    
    7) отключение при малой нагрузке (например, в ночное время, в выходные и праздничные дни) части силовых трансформаторов.
    
    1. Справочник по электроснабжению и электрооборудованию [Текст]: в 2-х т. / А.В. Алистратов [и др.] / Под общ. ред. А.А. Федорова. М.: Энергоатомиздат, 1986. -Т.1. — 568с.
    
    ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ВЫБОРА СЕЧЕНИЙ ПРОВОДОВ ВОЗДУШНЫХ ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ 110 КВ. И ВЫШЕ Султанов Р.А.1, Пак В.Е.2, Якубова Е.Е.3, Тимохин Р.В.4, Лавренчук О.Э.5
    
    1Султанов Рахман Алимирзаевич — студент;
    
    2Пак Виктор Евгеньевич — студент;
    
    3Якубова Екатерина Евгеньевна — студент;
    
    4Тимохин Роман Владимирович — студент;
    
    5Лавренчук Ольга Эдуардовна — студент, специальность электроэнергетических сетей и системы, Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Национальный исследовательский университет «МЭИ», г. Москва
    
    Аннотация: в статье рассматриваются основные положения и факторы влияющие на выбор сечения проводов воздушной линии электропередачи. Определяется, что при выборе сечений проводов воздушной линии электропередачи решение определяется минимумом дисконтированных затрат. Минимум дисконтированных затрат определяется зависимостями конкурирующих эффектов — затратами на сооружение воздушной линии электропередачи и издержками на возмещение потерь мощности в проводах ВЛЭП.
    
    Ключевые слова: воздушные линии электропередачи, оптимальное сечение проводов воздушной линии электропередачи, конкурирующие эффекты при выборе сечений проводов воздушной линии электропередачи.
    
    Одним из основных элементов электроэнергетических систем (ЭЭС) и систем электроснабжения (СЭС) являются воздушные и кабельные линии электропередачи (ЛЭП), обеспечивающие транспорт электроэнергии от источников мощности до потребителей. Требования к ЛЭП все время возрастают, причем в первую очередь в отношении повышения надежности, увеличения пропускной способности и одновременно снижения потерь электроэнергии, уменьшения экологического влияния, сокращения полосы отчуждения. Сечение проводов — важнейший параметр линии электропередачи. С увеличением сечения проводов линии возрастают затраты на ее сооружение, ремонт и обслуживание. Но с другой стороны уменьшается стоимость потерь электроэнергии. Выбор экономически обоснованных сечений проводов воздушных линий электропередачи способствует повышению
    
    Регулирование напряжения изменением реактивной мощности
    
    Сущность регулирования напряжения за счет воздействия на потоки реактивной мощности по элементам электрической сети заключается в том, что при изменении реактивной мощности изменяются потери напряжения в реактивных Сопротивлениях. Так, для схемы сети, приведенной на рис. 1, связь между напряжениями начала U₁, и конца U₂ можно записать в виде:
    
    Рис. 1 Схема сети с компенсирующим устройством
    
    В отличие от активной мощности, реактивную мощность в узлах сети можно изменять путем установки в них устройств поперечной компенсации, т. е. компенсирующих устройств (КУ), подключенных параллельно нагрузке. В качестве таких компенсирующих реактивную мощность устройств могут служить батареи конденсаторов, синхронные компенсаторы, шунтирующие и управляемые реакторы, статические тиристорные компенсаторы. К таким устройствам могут быть также отнесены генераторы местных электростанций, подключенных к системе передачи и распределения электроэнергии, синхронные электродвигатели, фильтры высших гармоник. Часть из указанных компенсирующих устройств может только выдавать в сеть реактивную мощность, некоторые — только потреблять из сети реактивную мощность (шунтирующие и управляемые реакторы). Наиболее ценными для регулирования напряжения являются устройства, обладающие способностями в зависимости от режима сети как генерировать, так и поглощать реактивную мощность (синхронные компенсаторы, статические тиристорные компенсаторы).
    
    Компенсирующие устройства могут быть нерегулируемыми и регулируемыми. При включении нерегулируемого компенсирующего устройства в сети создается постоянная добавка потери напряжения (отрицательная или положительная). Если же компенсирующее устройство позволяет изменить свою мощность в зависимости от режима сети, то добавка потери напряжения, как это следует из формулы (1), оказывается переменной, в результате чего появляется возможность регулировать напряжение. Так, в схеме сети, приведенной на рис. 1, при изменении компенсирующим устройством мощности Q_K от выдачи (знак «минус» в формуле (1) перед Q_K) до потребления (знак «плюс» перед Q_K) будет изменяться потеря напряжения, что при неизменном напряжении U₁ = const приведет также к изменению напряжения U₂ в конце сети, т. е. будет обеспечено регулирование напряжения.
    
    Как следует из формулы (1), эффективность регулирования напряжения с помощью поперечных компенсирующих устройств повышается в сетях с относительно большими» реактивными сопротивлениями по сравнению с активными, например, в воздушных сетях по сравнению с кабельными. При этом наибольший эффект достигается при установке компенсирующих устройств в наиболее удаленных от центров литания узлах нагрузки.
    
    С помощью поперечного компенсирующего устройства можно создать режим, в котором напряжение в конце сети окажется больше напряжения в начале (U₂ > U₁). Это произойдет тогда, когда потеря напряжения в формуле (1) станет отрицательной:
    
    Отсюда мощность компенсирующего устройства для такого режима
    
    Физическую сущность регулирования напряжения с помощью поперечных компенсирующих устройств дополнительно поясним на векторных диаграммах. Для этого связь между напряжением U1 и U₂ запишем через падение напряжения:
    
    При установке компенсирующего устройства, выдающего реактивную мощность,
    
    Для случая, когда генерируемая мощность компенсирующего устройства полностью компенсирует реактивную нагрузку потребителей (Q_K = Q₂)
    
    На рис. 2, а показана векторная диаграмма напряжений без компенсирующего устройства и с компенсирующим устройством при Q_K < Q₂, построенная по формулам (3) и (4). Здесь ∆ U_a-падения напряжения от передачи активной мощности, a ∆ U_p— реактивной мощности без компенсирующего устройства. Из диаграммы видно, что при установке компенсирующего устройства значение ∆ U_a не изменяется, а вектор ∆ U_p занимает положение ∆ U_p.k. В результате исходный вектор напряжения ∆ U₁ в начале линии уменьшается по модулю и становится равным ∆ U_1k. Таким образом, для получения заданного напряжения U₂ за счет установки компенсирующего устройства потребуется меньшее напряжение ∆ U₁ в результате снижения падения напряжения.
    
    На рис. 2, б показан случай, когда полностью скомпенсирована реактивная мощность потребителей (Q_K = Q₂), в результате чего падение напряжения ∆ U_p.k от передачи реактивной мощности полностью отсутствует (формула (5). И, наконец, на рис. 2, в показан исходный режим без компенсирующего устройства и режим, когда мощность компенсирующего устройства Q_K > Q₂ и удовлетворяет условию (2). В этом случае падение напряжения в активном и реактивном сопротивлениях изменяет знак, а напряжение U₂ становится больше U_1k.
    
    Компенсирующие устройства поперечной компенсации оказывают комплексное положительное влияние на режим электрических сетей. Кроме возможности регулирования напряжения, они позволяют снизить потери активной мощности и электроэнергии за счет разгрузки элементов сети от реактивной мощности и соответственно снижения рабочих токов. В ряде случаев, когда передаваемая активная мощность ограничивается допустимым током по нагреванию или допустимой потерей напряжения, за счет разгрузки сети от реактивной мощности можно увеличить пропускную активную мощность. Поэтому в общем случае вопросы выбора мощности и мест установки компенсирующих устройств должны решаться комплексно. Здесь же, однако, рассмотрим подход к выбору мощности компенсирующего устройства по условию регулирования напряжения [3,16, 24].
    
    Пусть при U₁=const напряжение U₂ по каким то причинам не удовлетворяет потребителей (рис. 1), и его надо повысить до U_2ж с помощью выбора соответствующей мощности компенсирующего устройства, устанавливаемого в конце сети При расчете в общем случае следует учесть, что при повышении напряжения U₂ до U_2ж произойдет изменение потребляемых нагрузок P₂ и Q₂ до P_2ж и U_2ж в соответствии с их статическими характеристиками P₂=f(U₂) и Q₂=f(U₂). Этот фактор может не учитываться в том случае, если нагрузка подключена на вторичной стороне трансформатора, имеющего устройство РПН, которое позволяет сохранить напряжение на шинах низшего напряжения неизменным.
    
    До и после установки компенсирующего устройства мощностью Q_K связь между напряжениями начала и конца сети можно соответственно представить в виде:
    
    Приравнивая правые части данных уравнений вследствие условия U₁=const, найдем мощность компенсирующего устройства
    
    Здесь мощности P₂, Q₂, P_2ж, Q_2ж находятся по соответствующим статическим характеристикам
    
    Если в качестве компенсирующего устройства выступает батарея конденсаторов, то ее мощность зависит от подводимого напряжения:
    
    где Q_б.н номинальная мощность батареи конденсаторов при номинальном напряжении U_б.н
    
    С учетом этой зависимости номинальная мощность батареи конденсаторов для изменения напряжения U₂ до U_2ж должна быть равна
    
    Рис. 2. Векторные диаграммы напряжений при выдаче реактивной мощности компенсирующим устройством: а — при Q_K < Q₂; 6 — при Q_K = Q₂; в — при Q_K > Q₂ и U₂ > U, С
    
    В случае неучета статических характеристик нагрузки P_2ж=P₂ и Q_2ж=Q₂. Тогда необходимая мощность компенсирующего устройства из формулы (6) получается в виде:
    
    Для компенсирующего устройства в виде батареи конденсаторов из формулы (7) соответственно получим:
    Похожие публикации: