Регулирование напряжения в электроэнергетических системах

 

Передача мощности в электрических сетях всегда сопровождается падением напряжения на элементах сети, что объясняется наличием активных и реактивных сопротивлений этих сетей. Вследствие падений напряжения на элементах сети уровни напряжения во всех узлах схемы отличаются.

Отклонения напряжения могут выходить за допустимые пределы. Причинами этого являются:

1. Падения напряжения на элементах сети, вызываемые токами нагрузки, протекающими по ним.

2. Неправильный выбор сечений токоведущих элементов и мощности силовых трансформаторов.

3. Неправильно построенные схемы сетей.

Рассмотрим участок распределительной сети между двумя узлами. Схема имеет вид

Рис. 2.15. Схема замещения участка сети

 

При известном напряжении в центре питания (ЦП) - точке 1 -напряжение в точке 2 определяется выражениями:

где	- продольная составляющая падения напряжения;
	- поперечная составляющая падения напряжения.

 

Известно, что поперечная составляющая падения напряжения обычно учитывается при расчетах сетей с номинальным напряжением 220кВ и выше, так как при более низких напряжениях имеет малую величину и существенно на результат не влияет.

Требования к качеству напряжения на зажимах электроприемников нормируются ГОСТ 13109-97.

ПУЭ (п.1.2.23) предъявляют следующие требования к уровню напряжения на шинах с номинальным напряжением 6-20 кВ подстанций, к которым присоединены распределительные сети:

¨ не ниже 105% номинального в период больших нагрузок;

¨ не выше 100% номинального в период наименьших нагрузок этих сетей (реально выбирают ближайшее к номинальному, но все-таки большее напряжение на шинах).

Выполнить требования ГОСТ и ПУЭ можно, используя централизованное - в характерных точках электрической системы - и местное - непосредственно у потребителя - способы регулирования напряжения.

Регулированием напряжения называют процесс изменения уровней напряжения в характерных точках электрической системы с помощью специальных технических средств.

В современных ЭЭС регулирование напряжения входит в комплекс задач, решаемых автоматическими системами диспетчерского управления. (АСДУ). Причём на низших иерархических уровнях АСДУ - это равноправная техническая задача, тогда как верхние уровни АСДУ решают задачу оптимизации режима энергосистемы в целом и реализуют координацию работы систем непосредственного (локального) регулирования напряжения.

В зависимости от формы графиков суточной нагрузки принято выделять три подтипа регулирования напряжения:

 

а)	б)	в)
Рис. 2.16. Три подтипа регулирования напряжения: а – стабилизация; б – двухступенчатый; в – встречное регулирование

 

1. Стабилизация напряжения (рис.2.16, а) - применяется для потребителей с практически неизменной нагрузкой, например, для трёхсменных предприятий, где уровень напряжения необходимо поддерживать постоянным.

2. Двухступенчатое регулирование (рис.2.16, б) - применяется для потребителей с ярко выраженной двухступенчатостью графика нагрузки, например, для односменных предприятий. При этом поддерживаются два уровня напряжения в течение суток в соответствии с графиком нагрузки.

3. Встречное регулирование (рис.2.16, в) – применяется в случае переменной в течение суток нагрузки. Для каждого значения нагрузки имеет место своё значение потери напряжения. Следовательно, и само напряжение будет меняться с изменением нагрузки.

Встречное регулирование состоит в изменении напряжения в зависимости не только от суточных, но и от сезонных изменений нагрузки в течение года. Оно предполагает поддержание повышенного напряжения на шинах источников питания в период наибольших нагрузок и его снижение в период наименьших нагрузок.

В литературе имеются оценки диапазонов изменения напряжений в сетях современных ЭЭС при характерных схемах, имеющих 3 - 4 ступени трансформации, при транспорте электроэнергии от генератора к потребителю.

В отдельных узлах схемы разница между напряжением в режиме максимальных и минимальных нагрузок, при условии полного отказа от регулирования, составила бы от 18 до 24%. В связи с этим является очевидной необходимость иметь в сетях ЭЭС целый спектр устройств регулирования напряжения с достаточными техническими возможностями.

В настоящее время используются различные технические решения задачи:

· на электростанциях - за счет изменения напряжения на генераторах и повышающих трансформаторах;

· на понижающих подстанциях - с помощью силовых трансформаторов различного типа и автотрансформаторов, изменением потоков мощности или изменением сопротивления отдельных элементов ЭЭС.