Очевидно дефицит реактивной мощности также получается разным для различных узлов сети в одном и том же рабочем режиме. Больше того, в некоторых режимах в одном узле сети может обнаруживаться резерв реактивной мощности, а в дру гом— дефицит. Значения резерва для разных узлов сети, равно как и значения дефицита реактивной мощности, нельзя склады вать по сети в целом для одного и того же рабочего режима.
Таким образом, в сетях сверхвысоких номинальных напря жений баланс реактивной мощности должен составляться по отдельным узлам. В значительной мере он должен и удовлетво ряться за счет использования местных компенсирующих уст ройств. Передача реактивной мощности из соседних узлов воз можна далеко не всегда и практически в очень ограниченных раз мерах.
Поскольку в сетях сверхвысоких напряжений определяющи ми для режима распределения реактивной мощности являются значения напряжения (по модулю), то на первом этапе расчета рабочего режима целесообразно исходить из заданных значений напряжений в узлах. В предварительном расчете эти значения можно принять равными номинальному значению напряжения для данной сети. При этом необходимые значения генерируемой или потребляемой реактивной мощности по отдельным узлам определяются однозначно.
Такой расчет следует выполнить для разных режимов, ха рактерных для решаемой задачи. После этого целесообразно провести тщательный анализ полученных результатов в целях оценки необходимой мощности компенсирующих устройств (син хронных компенсаторов, батарей конденсаторов, поперечных ре акторов), а также пределов и ступеней их регулирования и уп равления.
Затем надо учесть другие условия работы сети— требования устойчивости работы электрической системы, возможные режи мы отключенного состояния, повышение технико-экономических показателей сети и т. д. На основании всех полученных данных надо принять некоторые решения, которые позволили бы обеспе чивать значения генерируемой или потребляемой реактивной мощности, достаточно близкие к найденным из предварительных расчетов (с учетом возможной вариации напряжений). Только после этого можно выполнять поверочные расчеты для опреде ления получаемого режима напряжений. При этом за исходные принимаются значения полной мощности нагрузок в узлах. По результатам этих расчетов уже можно сделать более четкие вы воды о необходимости внесения тех или иных дополнительных корректив в принятые решения. Поверочные расчеты должны быть выполнены и по другим условиям — устойчивости, эконо мичности и т. д.
Таким образом, баланс реактивной мощности, составленный по отдельным узлам сети, дает возможность наметить технически
приемлемые решения при выборе параметров компенсирующих устройств наряду с требованиями по другим показателям рабо ты электрической (и даже энергетической) системы. Однако при нимаемое решение получается только на основе последующего поверочного расчета рабочих режимов, так как требует учета ограничений по параметрам режима. Дополнительное уточнение решения требуется по условиям устойчивости и экономичности для системы в делом.
Суммарная потребная мощность компенсирующих устройств разных типов получается путем суммирования полученных зна чений их номинальной мощности по отдельным узлам — как результат расчета и окончательного проектного решения. Пред варительное определение этой мощности только по условиям ба ланса реактивной мощности для электрической системы в целом может привести к большим ошибкам и поэтому рекомендовано быть не может. Вряд ли можно с достаточной уверенностью пользоваться и некоторыми средними величинами, полученны ми на основе имеющихся решений для аналогичных электриче ских систем. Это обусловлено тем обстоятельством, что ограни чения по режиму напряжений имеют в значительной мере част ный характер и определяются параметрами сети, зависящими от конкретных условий.
Без конкретных условий не может быть определен и необхо димый резерв реактивной мощности по отдельным узлам и в си стеме в целом. При этом наиболее надежными приходится счи тать расчеты, основанные на вероятностно-статическом учете повреждаемости элементов рассматриваемой системы электро снабжения и энергетической системы в целом, а также вытека ющих отсюда возможностей нарушения электроснабжения по требителей.
14-3 ПРИМЕНЕНИЕ РЕГУЛИРУЮЩИХ И КОМПЕНСИРУЮЩИХ УСТРОЙСТВ
Регулирующие и компёнсйрующие устройства позволяют из менять параметры сети и улучшать условия их работы, в част ности, повышать их технико-экономические показатели. Однако, несмотря на возможность типовых решений, задача выбора типа, параметров и мест размещения этих устройств в сети остается и должна решаться каждый раз применительно к конкретным условиям проектирования.
При проектировании сетей сверхвысоких напряжений суще ственные требования накладываются условиями обеспечения устойчивости работы электрической системы. Это обусловлено достаточно большой протяженностью таких сетей, приводящей
к большим значениям реактив ных сопротивлений эквива лентных продольных ветвей между источниками питания.
Для получения общего представления о росте этого сопротивления по мере уве личения длины на рис. 14-1 показан график изменения
X 9 — lm È = Zc sin уI
Рис. М-1. График изменения эквивалентно го продольного сопротивления линии «без потерь» в зависимости от ее длины.
для идеализированной линии «без потерь». Для линии 1500 км оно численно равно сопротивлению нагрузки, определяющей на туральную мощность в линии. Оно остается почти таким же на достаточно большом диапазоне длин — около 1 000—2 000 км. Поэтому первоочередной является задача снижения этого со противления. Для этого применяются батареи конденсаторов и реакторы, которые в определенном сочетании эквивалентны рассмотренной выше идеализированной линии (если не считать ся с потерями активной мощности в самих устройствах). При этом может быть получена и условная линия «отрицательной» длины.
Отсюда и возникли две возможные задачи: компенсация па раметров линии и настройка на полуволну. В первом случае до стигается уменьшение эквивалентной длины линии (рис. 14-2), а во втором — увеличение (рис. 14-3). В принципе первое реше ние целесообразно при длине линии меньше 1 500 км, а второе — при большей длине. Однако практически условия работы линии с компенсирующими устройствами и ее стоимость настолько сильно изменяются, что в каждом случае требуется соответству ющее технико-экономическое обоснование принимаемого ре шения.
Таким образом, как правило, в сетях сверхвысоких напряже ний батареи конденсаторов и реакторы применяются одновре менно в определенном сочетании. Если конденсаторы включают ся продольно, то реакторы — поперечно (рис. 14-2) и наоборот (рис. 14-3). В первом случае линии называются компенсирован ными, а во втором — настроенными (на полуволну). Исследова ния показали, что практически требуется настройка на несколь ко большую длину — до 20%.
Как известно, компенсированные линии уже освоены и имеются в эксплуатации (надежность их работы в настоя щее время уже является достаточной), в то время как настроен ные линии находятся еще в стадии научно-проектной разра ботки.
Выбор параметров компенсирующих устройств и мест их включения в линию связан с решением ряда специальных вопро сов и еще не имеет законченной методики.
Рис. 14-2. Схема компенсации линии |
Рис. 14-3. Схема «настройки» линии электро- |
электропередачи. |
передачи. |
Вторым достаточно важным является техническое требова ние по обеспечению допустимого режима напряжений во всех рабочих режимах сети. Наибольшие трудности возникают при этом в режимах холостого хода или близких к ним — при отклю чениях, в условиях синхронизации отдельных частей системы, при восстановлении нормальной схемы после ликвидации ава рийного состояния и т. д.
Причиной возникающих при этом трудностей являются боль шие емкостные проводимости сети и большие индуктивные со противления линий. Нарушение условий компенсации реактив ной мощности на месте приводит к резкому нарушению режима напряжений — обычно к резкому повышению напряжений у от крытых концов. Допустимое повышение напряжения в основ ном ограничивается условиями работы электрических аппа ратов.
В настоящее время единственным средством борьбы с недо пустимыми повышениями напряжений в возможных режимах работы сети является применение реакторов. Имеется предло жение и о применении реакторов поперечного включения с ис кровыми промежутками; нормально такой реактор отключен и включается только при возникновении повышенного напря жения.
Сложность регулирования напряжения в сети реакторами и батареями конденсаторов связана с необходимостью их вклю чения и отключения в зависимости от параметров режима. При этом нужно достаточно часто пользоваться выключателями, ко торые имеют сравнительно большую стоимость и недостаточно надежны в эксплуатации. Кроме того, при этом требуется си стема автоматического контроля за параметрами режима и ав томатического управления устройствами.
Некоторые дополнительные возможности появляются в слу чае применения регулирующих устройств (по-видимому, в ос новном — вольтодобавочных трансформаторов). При этом в сетях сверхвысоких напряжений требуются повышенные диа пазоны регулирования. Отечественная промышленность таких устройств еще не выпускает, хотя надобность в них уже ощуща ется и технико-экономические обоснования имеются.
Регулирование напряжения может осуществляться как во всей сети одновременно (путем изменения уровня напряжения),
