Грунин О. М, Савицкий Л.В. Электроэнергетические системы и сети. Сборник задач

Подождите немного. Документ загружается.

161

Контрольные вопросы

1. Что понимается под параметрами режима и параметрами сети?

2. Какова последовательность расчета режима кольцевой сети?

3. Что такое "перенос" нагрузки и как он производится?

4. Как формируется матрица узловых проводимостей

электрической сети?

5. Перечислите основные методы решения систем линейных и

нелинейных алгебраических уравнений установившегося режима

электрической сети.

6. В какой последовательности производится расчет местной

разомкнутой сети?

7. Как могут быть представлены нагрузки в расчетах сети?

8. Как производится расчет сетей нескольких номинальных

напряжений?

9. Приведите алгоритм расчета замкнутой сети методом

последовательных приближений.

10. Как записывается в матричной форме уравнение узловых

напряжений?

11. Напишите формулы переноса промежуточной нагрузки в

соседние узлы схемы сети.

12. Что такое уравнительная мощность и как определяется ее

значение?

13. Чем характеризуется точка потокораздела в кольцевой сети?

14. Какие упрощения делаются при расчете замкнутых сетей

методом преобразования схемы сети?

15. Каковы преимущества и недостатки замкнутых сетей по

сравнению с разомкнутыми?

16. В чем состоит метод наложения при расчете потоков

мощности в электрической сети?

162

17. Напишите соотношения для вычисления мощностей на

головных участках линии с двусторонним питанием.

18. Как выполняется приведение сопротивлений к базисному

напряжению в сети с несколькими номинальными напряжениями?

19. Напишите формулы для преобразования треугольника

сопротивлений в эквивалентную звезду.

20. Как вычисляется собственная проводимость узла схемы сети

в методе узловых потенциалов?

163

6. РЕГУЛИРОВАНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ И КОМПЕНСАЦИЯ

РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЯХ

Анализ рабочих режимов позволяет наметить меры по

регулированию напряжения и компенсации реактивной

мощности для обеспечения требуемого качества электроэнергии и

снижения потерь мощности и энергии в электрической сети.

Задачи регулирования напряжения и компенсации

реактивной мощности взаимозависимы и их разделение условно.

Регулирование напряжения в сети

может осуществляться следующими основными способами:

1) регулированием напряжения на шинах электростанций;

2) изменением коэффициента трансформации регулируемых под

нагрузкой трансформаторов и автотрансформаторов;

3) изменением величины реактивной мощности, протекающей в

сети;

4) изменением параметров сети.

Основными средствами регулирования напряжения в электрических

сетях являются трансформаторы и автотрансформаторы с РПН,

батареи статических конденсаторов, синхронные компенсаторы,

статические тиристорные компенсаторы, линейные регуляторы.

Технические данные конденсаторов и синхронных компенсаторов

(СК) приведены в табл. П 2.11, П 2.12.

6.1. Выбор регулировочных ответвлений трансформаторов

В соответствии с ''Правилами устройства электроустановок" на шинах

генераторного напряжения и шинах НН 6-20 кВ понижающих

подстанций, являющихся центрами питания (ЦП) распределительных

сетей, должно осуществляться встречное регулирование напряжения.

164

Устройства регулирования напряжения должны обеспечивать

поддержание напряжения в ЦП в пределах не ниже 105 % номинального

в период наибольших нагрузок и не выше 100 % номинального в период

наименьших нагрузок этих сетей. Встречное регулирование является

частным случаем централизованного регулирования напряжения. На

шинах НН понижающих подстанций встречное регулирование

осуществляется путем изменения под нагрузкой коэффициентов

трансформации трансформаторов.

Рассмотрим выбор регулировочных ответвлений на примере двухобмоточного

трансформатора, схема замещения которого изображена на рис. 6.1.

Рис. 6.1

Из расчета рабочего режима сети известны напряжение U

мощность S на входе трансформатора. Вычисляют значение S

как

=S - S

, или S

+S, продольную U и поперечную U

составляющие падения напряжения в трансформаторе

U

P R Q X

P X Q R









1 1

; ,

а также напряжение U



U U U U

2 1

2 2'

( ) .   

Определив U



, приступают к решению вопроса: какое выбрать

регулировочное ответвление трансформатора с тем, чтобы на шинах

НН иметь желаемое значение напряжение U

2жел

? Номер

регулировочного ответвления n вычисляют по формуле

165

U E

НН

жел

ВН







100

(6.1)

где U

ВН

- напряжение основного ответвления, численно равное

номинальному напряжения обмотки ВН трансформатора; U

НН

номинальное напряжение обмотки НН; Е

- ступень регулирования

напряжения, %; n - положительный или отрицательный номер

искомого регулировочного ответвления. Значение n, полученное по

формуле (6.1), округляют до ближайшего целого, причём n не должно

превосходить имеющийся диапазон  m регулировочных ответвлений

трансформатора. Значения U

ВН

, U

НН

и Е

принимают по паспортным

данным трансформатора.

Напряжение ответвления U

отв

определяют по формуле

отв

= U

ВН

+ n E

ВН

/100.

Коэффициент трансформации трансформатора равен

отв

НН

, a действительное напряжение на шинах НН подстанции

вычисляют как

НН

отв

 

6.2. Поперечная компенсация реактивной мощности

При установка параллельно нагрузке компенсирующего

устройства (КУ), генерирующего реактивную мощность Q

, достигают

уменьшения реактивной мощности, передаваемой по сети (рис. 6.2).

Такое включение КУ называют поперечной компенсацией реактивной

мощности.

166

Рис. 6.2

Рис. 6.3

В качестве КУ для этих целей используют батареи конденсаторов

и работающие в режиме перевозбуждения синхронные компенсаторы.

Для уменьшения перетоков реактивной мощности по линиям и

трансформаторам источники реактивной мощности следует

размещать вблизи мест её потребления. Поперечная компенсация

обеспечивает снижение потерь мощности и потерь напряжения, то

есть способствует улучшению уровня напряжения и повышению

экономичности режима работы электрической сети.

Поперечно включаемые батареи конденсаторов, снабжённые

коммутирующими и регулирующими аппаратами, являются

экономичным средством местного регулирования напряжения.

Синхронные компенсаторы устанавливаются, как правило, на

районных подстанциях и в ряде случаев у мощных

электроприемников с резкопеременной нагрузкой - дуговых печей,

приводов прокатных станов и др. На мощность меньше 5 Мвар

применение СК экономически нецелесообразно.

При включении батареи конденсаторов (или синхронного

167

компенсатора) мощностью Q

реактивная нагрузка сети снижается и

повышение напряжения U=U

- U

конце электропередачи составит

U

Q X

ном





где U

, U

- напряжение в конце электропередачи до и после включения

КУ соответственно; Х



- реактивное сопротивление электропередачи.

Это же повышение напряжения в процентах номинального

напряжения составит

U

Q X

ном

.



100

Удельная мощность КУ, необходимая для повышения

напряжения в конце электропередачи на 1 % , определяется по

формуле

Х100

ном











Потери активной мощности в сети без КУ равны

Р=(Р



ном

, а при наличии КУ составляют





P Q Q

ном

( )

,

 

2 2

где R



- активное сопротивление электропередачи.

За счёт компенсации реактивной мощности на величину Q

снижение потерь активной мощности составит





Р Р Р

Q Q Q R

c c

ном

  



 



Уменьшение потерь активной мощности на единицу мощности КУ

составит

Q Q

ном

 







При Q>>Q

значение k

стремится к величине 2QR



ном

называемой экономическим эквивалентом реактивной мощности.

6.3. Продольная компенсация индуктивного сопротивления

168

Батарея конденсаторов, включенная в рассечку линии

последовательно с нагрузкой (рис. 6.3), называется установкой

продольной компенсации (УПК). При наличии УПК потери

напряжения в сети уменьшаются вследствие появления добавки

напряжения Е на батарее конденсаторов, а также потому, что часть

линии разгружается по реактивной мощности на величину Q

=3I

Добавка напряжения Е (или отрицательная по знаку величина потери

напряжения в УПК) равна

.sinIX3Еили

ном



При бросках тока в линии, вызванных включением двигателей,

работой сварочных аппаратов и дуговых печей, увеличивается и

мощность УПК, что позволяет смягчить резкие колебания напряжения в

сети.

Если обозначить напряжение в конце линии без УПК через U , а

с УПК -U", то добавку напряжения U = U"-U' можно рассматривать и

как величину, на которую снизились потери напряжения в линии за

счёт установки УПК.

Зная величину U, на которую надо поднять уровень

напряжения в конце линии, можно определить сопротивление Х

батареи конденсаторов по формуле:











(6.2)

Вместо (6.2) можно использовать приближенные соотношения

sinI3

ном













(6.3)

169

При выборе числа и мощности конденсаторов, из которых

комплектуется УПК, вычисляют по формулам (6.2) или (6.3) значение

Пользуясь значением Х

, намечают тип конденсаторов,

паспортные величины тока и напряжения которых равны

соответственно I

пасп

и U

пасп

. Ток в линии I сравнивается c I

пасп

; при

этом необходимо, чтобы I I

пасп

. Если это условие нарушено, то УПК

следует укомплектовать из нескольких параллельных ветвей. Фазное

напряжение на конденсаторной установке U

=IX

не должно

превышать U

пасп

В замкнутых неоднородных сетях установки продольной компенсации

можно использовать для снижения неоднородности параметров сети,

что позволяет уменьшить величину уравнительной мощности и, как

следствие, снизить потери мощности и потери напряжения в контуре.

Напомним, что в однородной сети отношение X/R одинаково для всех

ветвей контура, а естественное распределение мощностей по участкам

является экономичным. Для отыскания экономичного распределения в

неоднородной сети значения мощностей по участкам вычисляют с

использованием только активных сопротивлений ветвей. Для снижения

неоднородности параметров УПК включают, как правило, в рассечку

той линии, для которой отношение X/R наибольшее. Сопротивление

конденсаторов Х

выбирают так, чтобы (Х-Х

)/R для линии с УПК

примерно равнялось отношению Х/R для других линий.

6.4 Примеры решения задач

Пример 6.4.1. На районной ПС 220/110/10 кВ установлены два

автотрасформатора мощностью по 63 МВ·А. Необходимо решить

вопросы регулирования напряжения, если заданы желаемые

напряжения на шинах 110 и 10 кВ: кВ117

жел

U  , кВ2,10

жел

U  .

170

Нагрузка на шинах среднего и низшего напряжения соответственно

равна: АМВ35j65

S  , АМВ12j65S







. Напряжение на шинах

высшего напряжения кВ226

U  .

Решение. Для АТДЦТН – 63000/220/110 по табл. П 2.6 имеем:

230U

вн

 кВ; %26121U

сн

 кВ; 11U

нн

 кВ; 104j43,1Z

 Ом;

6,11j43,1Z

 Ом; 196j86,2Z

 Ом. Так как на ПС установлены два

АТ, то определим эквивалентные сопротивления обмоток. Например,

52j71,02)104j43,1(nZZ

 Ом. Схема замещения, числовые

значения сопротивлений обмоток, а так же распределение мощностей

и напряжения узлов указаны на схеме рис 6.4.

Рис 6.4.

Расчет потокораспределения выполнен «по данным начала». Итогом

предварительного этапа является вычисление напряжений на шинах

среднего и низшего напряжения, приведенных к высшему:

кB4,214

U  ; кB8,207

U  .

Автотрансформаторы имеют РПН на стороне среднего напряжения,

поэтому

жел

U)nE1(

U 



 , откуда

расчетный номер регулировочного ответвления определится как

86,102,0)1

1214,214

230117

(E)1

жел

(n 



 .