Файл: Шубенко, В. А. Применение компенсирующих устройств для регулирования напряжения в электрических сетях учебное пособие.pdf

путем включения на напряжение сети и разгона до подсин­ хронной скорости. По требованию заказчика СК снабжают пусковым двигателем. Возможен пуок через автотрансформа­ тор, который дает .на статор СК пониженное напряжение.

СК значительной единичной мощности устанавливаются на подстанциях ПО—220 кВ районных сетей, а также на конце­ вых и промежуточных подстанциях ЛЭП 220-У-750 кВ. СК имеют номинальные напряжения обмоток статора 6,3; 6 ,6 ; 10,5 и 11 кВ и подключаются к соответствующим обмоткам транс­ форматоров приемных подстанций системы. Распространен­ ной является схема подключения СК к обмотке низшего на­ пряжения трехобмоточного трансформатора или автотранс­ форматора. На подстанциях, где работают СК, необходимо устанавливать трансформаторы с РЛН, в противном случае возникают затруднения с передачей реактивной мощности от СК в систему.

5

Рис. 9. Линейные и векторные диаграммы ЭДС, напряжения и тока

36

Р е ж и м ы р а б о т ы СК. На рис. 9а показана схемазамещения С1< без учета потребления активной мощности на вращение ротора и покрытие потерь в обмотках статора, воз­ буждения, в стали, на вентиляцию и других.

В зависимости от величины тока возбуждения, регулируе­ мого автоматически (АРВ) или персоналом, изменяется э. д. с. статора, величина и фаза реактивного тока, значение и знак реактивной мощности. СК. может работать как генератором, так и потребителем реактивной мощности. Регулирование ре­ активной мощности СК позволяет изменяв напряжение в. пунктах сети.

Действующее значение реактивного тока СК

Eg - Uc

(25>

VTXq

где Eq — э. д. с. статора в поперечной оси;

Хч — реактивность СК в поперечной оси, приблизи­ тельно равная продольному синхронному ре­ актансу Ха;

Uc — напряжение сети.

дения) Eq>Uc. СК потребляет из сети ток, опережающий по. фазе на 90° напряжения сети (рис. 96), и является генерато­ ром реактивной мощности.

Номинальная мощность СК Qckh относится к режиму пе­ ревозбуждения при номинальном токе возбуждения и номи­ нальном напряжении. В таких условиях э. д. с. СК приблизи­ тельно в 2 раза выше UHc-

При сниженном токе возбуждения (режим недовозбуждения) Eq<Uc, GK потребляет из сети ток, отстающий по фаза­ на 90° от вектора Uc (рис. 9в), и соответствующую ему реак­ тивную мощность.

GK не может устойчиво работать без возбуждения. В пре­ дельных условиях при JD= 0 и Eq = 0:

37'

( 27)

(28)

Наибольшая потребляемая реактивная мощность СК при Xd*=il,6 -f- 2 и номинальном напряжении на выводах:

= 0,63 0,5 (28а

Работа СК с недовозбуждением нежелательна, так как со­ провождается увеличением потерь активной мощности и энер­

ках, при синхронизации генераторов станции, отдающей мощ­ ность в приемную систему по длинной линии).

Аварийные переходные процессы в электрической системе при к. з. сопровождаются большими токами, снижением на­ пряжения в пунктах сети с возможным нарушением устойчи­ вости работы.

СК, работающие с перевозбуждением, так же, как СД, при снижении напряжения сети, даже при неизменном токе возбуждения, увеличивают генерируемый реактивный ток, уве­ личивают или сохраняют неизменной реактивную мощность, повышают напряжение сети и устойчивость системы (особен­ но при наличии у СК АРВ «сильного» действия). Лишь при больших снижениях напряжения СК теряют это важное по­ ложительное свойство.

Положительное влияние СК на напряжение сети зависит от скорости возрастания тока возбуждения, которая ограни­ чивается значительной индуктивностью обмотки возбуждения. СК имеют высокий «потолок» возбуждения (не ниже 2 ), ко­ торым называют отношение наибольшего напряжения, под­ ключаемого к обмотке возбуждения в течение переходного процесса, к номинальному напряжению обмотки возбуждения. Возбудитель рассчитан на работу при 2JniI в течение 50 сек.

Повысить напряжение сети и устойчивость системы при к. з. можно за счет увеличения количества СК и общей уста­ новленной мощности их. В этом случае при данной скорости увеличения тока возбуждения достигается большее возраста­ ние в течение переходного процесса суммарной реактивной мощности СК и их регулирующего эффекта.

38

'Применение СК в электрических системах необходимо в основном для выполнения баланса реактивной мощности, вме­ сте с тем, СК, установленные на крупных районных подстан­ циях, используются для регулирования напряжения, снижа­ ют потери активной мощности и энергии в сети, повышают напряжение и устойчивость системы при к. з.

'Номинальные величины эксплуатируемых и выпускаемых GK даны в табл. 6 . Компенсаторы типа КС имеют воздушное охлаждение, а КОВ — водородное. Водород по сравнению с воздухом имеет более высокую теплоемкость.. Улучшаются ус­ ловия охлаждения GK, что позволяет увеличить ток статора и обмотки возбуждения без превышения длительно допускае­ мой температуры (для обмотки возбуждения +90° С, обмо­ ток статора СК и возбудителя + 65°С). СК с водородным ох­ лаждением имеют меньшие потери активной мощности, глав­ ным образом за счет снижения вентиляционных потерь.

Некоторые типы GK устанавливают вне помещений. Они работают в составе автоматизированного агрегата на подстан­ циях.

Стоимость 1 кВАр установленной мощности и относитель­ ные удельные потери в QK (кВт/кВАр) снижаются при увели­ чении номинальной мощности GK. Поэтому экономически це­ лесообразно использовать СК большей единичной мощности,

СК способны обеспечить номинальную реактивную мощ­ ность при отклонении напряжения и частоты в пределах

-Н 5 % ■

П о л о ж и т е л ь н ы е с в о й с т в а и н е д о с т а т к и СК и БК. 1. Активная мощность, потребляемая БК, не зависит от нагрузки и равна 0 ,3-М),5% от номинальной реактивной мощ­ ности. Активные потери в СК с воздушным охлаждением при номинальной нагрузке QCKh составляют 1,8-т-5,8%. а при на­ грузке 0,25 Qckh— 5-н14%. Меньшие потери относятся к бо­ лее мощным СК. Потери в СК с водородным охлаждением на 10-^3% ниже указанных. Таким образом, потери в БК во мно­ го раз меньше потерь в СК.

2. Стоимость 1 кВАр мощности БК почти не зависит от суммарной установленной мощности; для СК эта зависимость резко выражена. Чем меньше номинальная мощность СК, тем дороже 1 кВАр. В связи с указанным не рекомендуется при­ менять GK с малой единичной мощностью.

3. БК по сравнению с СК не имеют вращающихся частей, проще обслуживаются, надежны в эксплуатации, несложны в изготовлении.

39

4.СК по сравнению с Б:К имеют -важное преимущество— повышают напряжение сети в течение переходного процесса при к. з. и устойчивость работы системы.

5.Плавное изменение тока возбуждения GK дозволяет так­ же плавно регулировать реактивную мощность и напряжение сети. Мощность BJK и напряжение сети (регулируются ступе­ нями 1 -4-2 ,5 %, что -практически является приемлемым.

6. СК в отличие от БК могут работать как генераторами,

так и потребителями реактивной мощности и в случае необ­ ходимости снижать напряжение в пунктах сети.

7. СК, имеющий разгонный двигатель, можно использо­ вать как генератор для испытания изоляции сети после ре­ монта путем плавного увеличения напряжения с нулевого значения.

§ 8. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ КОМПЕНСИРУЮЩЕГО УСТРОЙСТВА

ИЗ УСЛОВИЙ РЕГУЛИРОВАНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ

Предполагается, что в конце линии с сопротивлением Z=iR+jX (рис. 10) при максимальной нагрузке S2 = P2+ jQ 2 и напряжении в начале Uj получается недопустимо низкое на­ пряжение U2, которое за счет включения компенсирующего устройства необходимо повысить до заданной желаемой ве­ личины U2)K-

Реактивная мощность компенсирующего устройства QKоп­ ределяется из уравнения

которое относительно неизвестной величины является квад­ ратным.

41

Без учета поперечной составляющей падения напряжения (29) имеет вид:

'В расчетах при проектировании линий 35—ПО кВ приме­ няется другая формула для определения QK, получаемая из

обходима установка компенсирующего устройства, мощность которого определяется по (31), где U2 — напряжение в пунк­ те 2 при работе сети без компенсации, приведенное к ступени высшего напряжения; Х=ХЛ1+ Х Л2+ Х Т2 — суммарное реак­ тивное сопротивление между пунктами 0 и 2 . Включение КУ в пункте 2 повышает напряжение и в других пунктах сети.

л,- - й О >

тч - 5 ,

-й х н м .

Рис. 11. Разомкнутая разветвленная сеть

42