Файл: Шубенко, В. А. Применение компенсирующих устройств для регулирования напряжения в электрических сетях учебное пособие.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 01.11.2024
Просмотров: 33
Скачиваний: 0
Министерство высшего и среднего специального образования РСФСР
КРАСНОЯРСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ
В. А. ШУБЕНКО
ПРИМЕНЕНИЕ КОМПЕНСИРУЮЩИХ УСТРОЙСТВ ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ
В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЯХ
Учебное пособие
Красноярск, 1974 г.
1м ауч но -твхни чееьия
•б и б л и о . -:-ка
!Э К З Е М П Л Я Р
'ЧИТАЛЬНОГО З А Л А
Л/
м
© Красноярский политехнический институт, 1974 г.
§ 1. НЕОБХОДИМОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ И ТИПЫ КОМПЕНСИРУЮЩИХ УСТРОЙСТВ
( Понятие |
о к о м п е н с а ц и и р е а к т и в н о г о |
т о |
|
ка и м о щ н о с т и . |
На рис. 1а в конце линии, имеющей со |
||
противление Z='R-)-jX, |
включена нагрузка, потребляющая тою |
||
Jn= JHa—рнр, |
реактивная составляющая которого на |
вектор- |
|
|
|
и; п |
|
|
|
Х=J«c"j 3, |
|
Ц |
|
Hi *j&H |
|
|
|
3= 3„ +]3К |
|
S-SH-jQn
*j3K || 5K
• л
Рис. 1. Схема замещения линии с БК и векторная диаграмма напряжения и тока
ной диаграмме (рис. 16) .отстает по фазе на 90Qот векторa rtaпряжения U2 = U2; мощность нагрузки
SH=,УЗ и 24 = |
• |
Ш |
2—375
Коэффициент мощности нагрузки
cos фн = -Jp- = |
. |
(2) |
°н
Коэффициент реактивной мощности
v |
* |
W |
р |
|
• |
( 3 ) |
Крм |
— |
Фн — I — |
н |
|||
|
|
дна |
|
|
|
При подключении в пункте 2 линии батареи конденсато ров (БК) дополнительно потребляется ток -f-jJK, опережаю щий по фазе на 90° вектор напряжения U2. Активная состав ляющая тока БК и активная потребляемая мощность незна чительны.
Реактивная мощность батареи:
|
К з и л = - ] У |
з и 21к = - Щ - = —jQK, |
(4) |
где |
|
|
|
Хс = |
------реактивное |
сопротивление БК. |
|
Из векторной диаграммы (рис. 16) следует, что включение батареи конденсаторов снижает величину реактивного и пол ного тока в конце линии, повышает cos ср. Уменьшается так же величина реактивной и полной мощности
S = Sj, - }QK= Рн + j(QH— QK) = Р |
+ jQ , |
(5) |
которую необходимо передавать к пункту 2. |
Включение БК |
|
эквивалентно подключению источника реактивной мощности. Поэтому БК, потребляющая из сети ток, опережающий по фа зе напряжение сети, при' наличии потребителей отстающего тока, является генератором реактивной мощности.
Следует отметить, что в общем случае одинаковые рас четные действия с активной и реактивной мощностью оказы ваются недопустимыми. Например, .при расчете несиммет ричных и несинусоидальных режимов суммирование актив ных мощностей и потерь, соответствующих симметричным составляющим или гармоникам тока, допустимо, так как лю бой вид потерь активной'-мЬщностй-обеспечйвается генерато
рами станций. Аналогичное |
Суммирование |
для |
реактивной |
|
мощности «е имеет смысла. |
Имеет недостатки- |
.также поня |
||
тие и величина реактивной мощности. ■ |
|
Активная |
||
Ти п ы к о м п е н с и р у ю щ и х |
у с т р о й с т в . |
|||
^мощность в электроэнергетической |
системе |
вырабатывается |
||
4
на электрических станциях с расходом энергоносителя. Ре активная мощность, необходимая для работы многих электро: приемников, производится не только синхронными генерато-1 рами электрических станций, но может генерироваться в лю бом пункте сети, в том числе и на зажимах электроприемни ков, с помощью компенсирующих устройств (КУ), потребля ющих из сети ток, опережающий по фазе напряжение сети.
К числу КУ относятся конденсаторные установки, назы ваемые далее батареями конденсаторов (:Б.К), и синхронные компенсаторы (GK). В качестве КУ используются также пе ревозбужденные синхронные двигатели (С.Д), имеющие меха ническую нагрузку и потребляющие активную мощность. Исследуется возможность применения в качестве КУ специ-1 альных схем, которые имеют параллельно включенные БК и реакторы, а также управляемые электрические вентили.
Выпрямительные и инверторные агрегаты преобразова тельных подстанций можно снабжать схемой искусственной коммутации, снижающей или исключающей потребление от стающего реактивного тока.
Опережающий ток в электрической сети потребляется за счет емкости воздушных.и кабельных линий; они также явля
ются генераторами реактивной мощности, передача которой по длинным линиям в приемную систему при сниженных на грузках ЛЭП экономически нецелесообразна.
В электрических системах применяются другие КУНа электропередачах 220-f-750 кВ значительной протяженности при сниженных нагрузках возникает необходимость компенса ции весьма значительных емкостных токов с помощью реакто-; ров, которые включаются в начале и в промежуточных точках линии и 'называются ,реакторами поперечной компенсации (ВДК). РНК понижают до допустимой величины напряжение, снижают потери активной ,мощности и энергии от емкостных токов, исключают работу генераторов электростанций с опе режающим током и повышают устойчивость работы системы. При мощности, передаваемой по линии, близкой к натураль ной, РДК отключаются.
На дальних электропередачах 500, 750 кВ применяется продольная компенсация части индуктивного сопротивления линии с помощью последовательно включенных батарей кон денсаторов, называемых установками продольной компенса ции (УДК). УПК повышают предельную передаваемую мощ
ность ■по условиям статической устойчивости. |
В некоторых |
2* |
5 |
случаях УПК используют на линиях с напряжением ниже ПО кВ, например, на линиях, питающих мощные электропри емники с ударной нагрузкой.
§ 2. ПОЛОЖИТЕЛЬНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ, ПОЛУЧАЕМЫЕ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ КОМПЕНСИРУЮЩИХ УСТРОЙСТВ
Баланс реактивных мощностей в объединенной энергоси стеме обеспечивается только при наличии КУ. Поэтому при менение их является обязательным.
Включение КУ дает положительные технико-экономиче ские результаты, основой которых является снижение реак тивного и полного тока, а также мощности в элементах систе мы от пункта включения КУ.
•При включении КУ уменьшаются потери активной мощно
сти АР в активном сопротивлении Ri, п элементов |
системы, |
||
на которых происходит снижение тока Ji и мощности Qi: |
|||
др = 2 др, = |
3 2 |
^ , |
|
1=1 |
1=1 |
|
|
^ (Pj2 + Qia)Rj = |
п |
Pj2Ri (1 + tg*q>i) . |
( 6) |
2 |
|||
и,’ |
|
|
|
Расчеты показывают, что около 1/7 суммарных потерь ак тивной мощности от тока нагрузки вызваны реактивным то ком.
Снижение потерь активной мощности уменьшает актив ную нагрузку и мощность собственного расхода электростан ций, несколько повышает их резервные возможности или оп ределяет снижение установленной мощности и капитальных вложений в электростанции. Собственное потребление актив ной мощности КУ, особенно БК, незначительно.
Потери энергии в сети
ДА. = У. APjtj = |
V 2 |
Pij2(i + tg4> j)tjR i |
(7) |
j=i |
1i =l |
Uij2 |
|
снижаются при использовании КУ и повышении cos tp. |
разли |
||
В (7) к — количество характерных режимов работы, |
|||
чающихся по величине нагрузки Pjj, фазовому углу тока уча стка сети <pij и напряжению Uij.
На величину уменьшения потерь энергии снижаются энер гия, вырабатываемая на станциях системы, и расход топлива.
Уменьшение величины полного тока в некоторых случаях позволяет снизить на одну ступень стандарта сечение прово дов воздушных линий и токоведущих жил кабелей, если оно определяется по экономической плотности тока или по току, допускаемому из условий нагревания. В этом случае снижа ется стоимость линии.
Уменьшение сечения провода F для постоянной активной
мощности Р и плотности тока |
j, |
при условии |
повышения |
cos ср вследствие применения КУ, |
сопровождается |
снижением |
|
потерь активной мощности: |
|
|
|
ДР = 312R = __ Е!__ fL |
= jPlp V T . |
(8) |
|
U*cos' 9 |
F |
U cos ф |
|
Использование КУ в пункте эксплуатируемой сети повы шает пропускную способность ее, позволяет подключить но вые электроприемники.
4. Снижение полной мощности при использовании КУ и, частности, БК в некоторых случаях позволяет уменьшить ус тановленную мощность и стоимость трансформаторов на под станции или количество цеховых трансформаторных подстан ций.
5. |
Использование КУ снижает суммарные потерн напряж |
||||||
ния |
в сети: |
|
|
|
|
|
|
\ |
|
ди = v |
PjRi + QiXi |
+. (PjX; - |
QiRi)2 |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
i = 1 |
-Uj |
Pi2Xi2; |
2Uj3 |
|
|
= |
2 |
PjRi |
|
1 |
+ -^ 7 tg <Pi |
.(9) |
|
Uj |
|
2Uja |
|||||
|
f=l |
|
|
|
|
||
Изменением мощности КУ регулируют потерю напряже ния в сети и напряжение в ее пунктах.
Применение КУ уменьшает общую потерю напряжения в сети. В некоторых случаях может быть увеличена составля ющая потери напряжения за счет активного сопротивления, то есть снижено сечение кабелей (проводов), расход' цветно го металла и стоимость сети. Изменение потока реактивной мощности оказывает большее влияние на напряжение сети с воздушными линиями и трансформаторами, чем в сети ка бельной с сравнительно меньшими реактивными сопротивле
ниями. |
- |
6. |
Потери реактивной мощности в сети с несколькими ст |
пенями трансформации соизмеримы с потребляемой реактив-
3—375- 7