Оценка способов регулирования напряжения на выводах электроприемников

^U = ^UЦРП <sup>-

Р</sup>н ^R + Он ^Хэ
^U ЦРП

(2)
Электрический режим участка сети характеризуется совокупностью параметров, исходными данными для расчета которых являются: схема электрических соединений участка сети; потоки мощности; значения напряжений в узлах. Когда напряжение в одном из узлов участка сети и токи в элементах, примыкающих к узлу, заданы, расчет электрического режима, в частности напряжение у потребителя, производится по формуле
где Uцрп - напряжение на шинах центральной распределительной подстанции
(ЦРП); R, Х_э - активные, реактивные сопротивления; Р_н, О_н - активная и реактивная мощности нагрузки потребителя, соответственно.
Из анализа вышеприведенной формулы видно, что теоретически влиять на напряжение потребителя можно путем изменения Uцрп , Р_н, R, 2_н и Х_э.
Однако практически Р_н и R₃ — величины заданные и, следовательно, влиять на напряжение у потребителя можно, воздействуя только на три параметра: Uцрп ,
2_н и Х_э . Кроме этих трех параметров для изменения напряжения у потребителя возможно так называемое местное регулирование напряжения непосредственно на шинах потребителя (регулирование путем изменения коэффициента трансформации трансформаторов на второй - 35/6; 10 кВ или третьей - 6; 10/0,4 кВ ступени понижения напряжения при питании от ЦРП).
Из анализа формулы (2) видно, что регулирование уровня напряжения у потребителя возможно путем варьирования основных трех указанных параметров: Uцрп , 2_н и Х_э .

1. 
   Регулирование напряжения путем изменения Uцрп .
   

Регулирование напряжения называется централизованным, если оно осуществляется на шинах электрических станций и в ЦРП.
Оценим эффективность указанного способа регулирования напряжения.







A K _Т = AK _Т =

^U ВНном ^U ННном

n • AU
100

= ^K Тном •

nAU
100

(3)
Регулирование на шинах станции может осуществляться двумя способами: либо за счет регулирования напряжения U_r на шинах генераторов, либо путем изменения коэффициентов трансформации повышающих трансформаторов. В первом случае, не меняя активную мощность генераторов, можно регулировать напряжение U_r в пределах 0,95-1,05U^m, т.е. 8U = ±5%. Во втором случае изменение коэффициента трансформации Kт при наличии п регулировочных ответвлений и ступенью регулирования AU% определяется выражением
Для повышающих трансформаторов, оснащенных ПБВ (переключение без возбуждения), стандартное исполнение которых характеризуется п = 0,±1,±2 и AU=2,5%, максимальное изменение Kt составит A Kt _max=±5%.
Приблизительно на столько же меняется напряжение Uвн на шинах высшего напряжения электрической станции. Таким образом, централизованное локальное регулирование напряжения электрических станций в общем случае оказывается недостаточно эффективным. Обычно регулирование напряжения на шинах генераторного напряжения, как и на шинах высшего напряжения станций, практически не ведется. Это вызвано тем, что генерирующие мощности (крупные ГРЭС на угольных разрезах, крупные гидроэлектростанции) находятся на значительном удалении от центров потребления и связаны с ними по линиям высоких и сверхвысоких напряжений (500, 750, 1150 кВ) значительной длины, и повышать напряжение на шинах высокого напряжения этих станций сверх 1,05 U™ нельзя по условиям работы изоляции. Длинные линии, связывающие электростанции с нагрузкой, и передача значительной мощности ведет к тому, что даже при напряжении на шинах высшего напряжения станции (в начале линии), равном 1,05 напряжения в центрах потребления (в конце линии), составляет немногим более 0,95 .
Регулирование напряжения в ЦРП осуществляется за счет изменения коэффициентов трансформации К_Т понижающих трансформаторов, оснащенных устройствами РПН (регулирование под нагрузкой). Наиболее глубокое изменение Kт , а следовательно и напряжения на шинах нагрузки достигается с помощью устройств РПН, обеспечивающих A K т =±16,02% или ± 9x1,78%. Трансформаторы с РПН используют для суточного регулирования напряжения (в отличие от трансформаторов с ПБВ, используемых для сезонного регулирования).
Кроме устройств ПБВ и РПН, в качестве устройств, регулирующих напряжение на шинах низшего напряжения, могут использоваться
трансформаторы двойного питания [5]. Они имеют четыре обмотки, две из которых первичные, а две - вторичные.
Процессы в четырехобмоточном трансформаторе в различных рабочих и аварийных стационарных режимах описываются системой нелинейных уравнений с комплексными переменными и коэффициентами. Нелинейность этой системы обусловлена зависимостью магнитных сопротивлений от изменения магнитной индукции в стержнях магнитопровода.
В четырехобмоточном трансформаторе нагрузка распределяется по вводам трансформатора соответственно их мощности: ввод с меньшим сопротивлением питающей системы принимает большую нагрузку. Отключение одного из них ведет к тому, что вся нагрузка принимается оставшимся в работе вводом, обеспечивающим приемлемое напряжение на ней. КЗ на одном из вводов трансформатора приводят к значительному (до 70 % при трехфазном металлическом КЗ) снижению напряжения на соответствующем выводе трансформатора и небольшому (не более 15 %) снижению напряжения на соседнем выводе.
Результаты исследований свидетельствуют о возможности использования трансформаторов двойного питания весьма ограниченной мощности для организации шин гарантированного питания средств защиты и автоматики, особенно питания приводов выключателей.

2. 
   Регулирование напряжения путем изменения реактивной мощности нагрузки Qh.
   

Следующим способом регулирования напряжения является компенсация реактивной мощности нагрузки в узлах сети путем установки компенсирующих устройств (КУ). В качестве устройств, компенсирующих реактивную мощность нагрузки, могут использоваться батареи статических конденсаторов, синхронные компенсаторы, СТК.
Рассмотрим влияние установки КУ в узле нагрузки на уровень напряжения в этом узле на примере простейшей схемы рис. 1.


Рис. 1. Схема узла сети с компенсирующим устройством

Мощность, передаваемая по линии из ЦРП при отсутствии КУ, равна

S = Рн + jQ = Рн + jQu. (4)





AU *

Рн R+Q_H X