Регулирования напряжения

Регулирования напряжения

Современные системы электроснабжения объектов характеризуются значительной протяженностью и многоступенчатой трансформацией напряжения. В каждой ветви системы электроснабжения (линии, трансформаторе) имеются потери напряжения. Они зависят от параметров схемы замещения и от ее нагрузки. В режимах наибольших нагрузок потери напряжения большие, в режимах малых нагрузок потери напряжения соответственно уменьшаются. Для иллюстрации рассмотрим изменение напряжения в системе электроснабжения, принципиальная схема которой представлена на рис. а.

От генераторов Г электростанции через трансформаторы Т1 электроэнергия поступает в линию Л1 питающей сети напряжением 110 кВ и далее в трансформаторы Т2 подстанции со вторичным напряжением 6... 10 кВ. Шины напряжением 6... 10 кВ этой подстанции являются источником питания ИП распределительных сетей. Для примера на схеме показана линия Л2 распределительной сети напряжением 6... 10 кВ, к которой в точках с, е, d присоединены распределительные трансформаторы РТ. От шин 1 вторичного напряжения РТ питаются линии распределительной сети напряжением 0,38 кВ, к которым присоединяются электроприемники.

Предположим, что на шинах высшего напряжения электростанции (точка а) поддерживается постоянное напряжение при всех режимах нагрузок Ua = const.

На рис.б изменение напряжения вдоль линии условно изображено прямыми линиями. Напряжение всех электрических ступеней приведено к напряжению одной ступени. Сплошными линиями показаны напряжения в режимах напряжения наибольшей и наименьшей

Принципиальная схема (а) и диаграммы напряжения: б - при отсутствии регулирования напряжения на шинах ИП; в - при встречном регулировании напряжения на шинах ИП

нагрузок при отсутствии в сети каких-либо средств для изменения напряжения. В этом случае в линиях распределительной сети возникают значительные отклонения от номинального напряжения (точки U'd и U"d). Очевидно, что это затрудняет, а в ряде случаев и не позволяет обеспечить допустимые отклонения напряжения у ЭП. Изменение коэффициента трансформации трансформатора Т2 в данном случае не улучшает режима напряжений в распределительной сети, так как напряжения на шинах ИП при этом увеличиваются на некоторую величину Е во всех режимах одинаково. Таким образом, разность отклонений напряженияот номинального остается прежней:

Режим напряжений в распределительной сети может быть улучшен, например с помощью автоматического регулирования коэффициента трансформации трансформатора Т2. При этом на шинах ИП будет обеспечено так называемое встречное регулирование напряжения. Под встречным регулированием напряжения понимают повышение напряжения в режиме наибольших нагрузок до +5 ...8% номинального в режиме наибольших нагрузок (U'встр на рис. в) и понижение напряжения до номинального (или ниже) в режиме наименьших нагрузок (U"встр) при линейном изменении в зависимости от нагрузки. Регулирование напряжения (штриховые линии на рис. 19. в) необходимо для обеспечения требуемого режима напряжений у ЭП.

Следует иметь в виду, что автоматическое регулирование коэффициента трансформации трансформаторов (а также автотрансформаторов и линейных регуляторов) производится не плавно, а с определенной зоной нечувствительности. Зоной нечувствительности называют некоторую полосу изменения напряжения, при которой не происходит срабатывания регулирующей аппаратуры. Ее значение зависит от ступени регулирования, которой называется напряжение между двумя соседними регулировочными ответвлениями трансформаторов с устройством РПН. Например, для трансформаторов напряжением ПО кВ ступень регулирования равна 1,78% напряжения среднего ответвления (115 кВ).

На трансформаторах напряжением 10/0,4 кВ нет регулирования под нагрузкой, и переключение ответвлений может осуществляться только при отключенном трансформаторе (без возбуждения). При изменении ответвления можно получить дополнительную добавку напряжения δUотв = ±2,5 или ±5%.

При проектировании сетей используют понятие допустимой потери напряжения, которая при наличии встречного регулирования может достигать ΔUдоп = 10... 12% номинального значения напряжения, и без встречного регулирования ΔUдоп = 6... 7%. В большинстве случаев реальные потери напряжения оказываются меньше допустимых, за исключением протяженных воздушных сетей низшего напряжения в сельских районах.

Под регулированием напряжения понимается автоматическое текущее изменение напряжения по желаемому закону. Необходимо подчеркнуть, что регулирование напряжения изменяет его значение только в системе прямой последовательности.

Принципиально способы регулирования напряжения можно разделить на две основные группы:
изменение потерь напряжения в элементах сети;
регулирование напряжения на питающем и приемном конце сети - регулирование возбуждения генераторов и коэффициента трансформации трансформаторов с РПН.

Целесообразность применения того или иного способа регулирования напряжения определяется местными условиями в зависимости от протяженности сети и ее схемы, резерва реактивной мощности и т.п. Ниже рассмотрены наиболее часто применяемые способы регулирования напряжений, для каждого из них указаны целесообразные области использования.

Изменение потерь напряжения в сети. Потери напряжения в линиях и трансформаторах

зависят от номинального напряжения, нагрузки элемента сети и ее электрического сопротивления. Номинальное напряжение сети выбирают на основании технико-экономических расчетов, учитывающих затраты на сооружение и эксплуатацию сети. Поэтому применение повышенных номинальных напряжений только из соображений уменьшения потерь напряжения в сети обычно не оправдывается.

Таким образом, изменять значения потерь напряжения в сети практически возможно только путем изменения сопротивления сети или ее нагрузки.

Снижение сопротивления сети. Практически изменение сопротивления сети связывают с изменением режима напряжений только в двух случаях:
при выборе сечений проводов и жил кабелей по допустимой потере напряжения;

Последовательное включение конденсаторов в линию: а - принципиальная схема; б - схема замещения; в - векторная диаграмма

при применении последовательного включения конденсаторов с воздушной линией.
Последовательное включение конденсаторов К (продольная емкостная компенсация) показано на рис., где приведены схемы замещения линии и векторная диаграмма токов и напряжений. Вектор падения напряжения на конденсаторе Uk = -jIXk (отрезок cc1) сдвинут по фазе на 180 ° от вектора падения напряжения на индуктивном сопротивлении линии Uл = -jIXл (отрезок bc). Соответственно этому потери напряжения в линии определяются отрезком ad1 (вместо ad в линии без конденсаторов) и могут быть вычислены по формуле, которая выводится аналогично:

Таким образом, последовательно включенные конденсаторы компенсируют часть индуктивного сопротивления линии, тем самым уменьшается слагающая ΔUp в линии и создается как бы некоторая добавка напряжения в сети, зависимая от нагрузки.

Последовательное включение конденсаторов целесообразно лишь при значительной реактивной мощности нагрузки при коэффициенте реактивной мощности tg > 0,75... 1,0. Если коэффициент реактивной мощности близок к нулю, потери напряжения в линии определяются в основном активным сопротивлением и активной мощностью. В этих случаях компенсация индуктивного сопротивления нецелесообразна.

Последовательное включение конденсаторов очень эффективно при резких колебаниях нагрузки, так как регулирующий эффект конденсаторов - величина добавки напряжения - пропорционален току нагрузки и автоматически изменяется практически безынерционно. Поэтому последовательное включение конденсаторов следует применять в воздушных линиях напряжением 35 кВ и ниже, питающих резкопеременные нагрузки с относительно низким коэффициентом мощности. Их используют также в промышленных сетях с резкопеременными нагрузками.

Изменение нагрузок сети. Нагрузка сети определяется мощностью, одновременно потребляемой присоединенными к ней электроприемниками и теряемой в элементах сети. Активная мощность вырабатывается генераторами электростанций, что является наиболее экономичным. В связи с этим оказывается невозможным изменять активную нагрузку сети только ради изменения потерь напряжения в ней.

В противоположность этому реактивная мощность может вырабатываться не только генераторами электростанций, но и специальными источниками реактивной мощности.

Относительное повышение напряжения в конце линии при наличии поперечно включенных (т. е. параллельно нагрузке) батарей конденсаторов мощностью QБК, квар, приближенно равно

Отсюда может быть определена удельная мощность батареи конденсаторов QБКд необходимая для повышения напряжения на 1%:

Из формулы видно, что удельная мощность поперечно включенных батарей конденсаторов, необходимая для повышения напряжения в конце линии на 1 %, зависит от номинального напряжения и индуктивного сопротивления передачи.

Регулирование возбуждения генераторов электростанций позволяет изменять напряжение в сети в относительно небольших пределах. Генератор выдает номинальную мощность при отклонениях напряжения на его выводах не более ± 5 % от номинального. При больших отклонениях мощность генератора должна быть снижена. Практически этот способ регулирования может обеспечить необходимый режим напряжения для близлежащих потребителей, питающихся от шин генераторного напряжения электростанций.

Регулирование коэффициента трансформации трансформаторов, автотрансформаторов и линейных регуляторов. Изменение коэффициента трансформации трансформаторов, автотрансформаторов под нагрузкой производят при наличии встроенного устройства для регулирования напряжения. При этом коэффициент трансформации можно менять в широких пределах.

При помощи трансформаторов с РПН достаточно просто и экономично осуществляется встречное регулирование напряжения на шинах подстанции.

Трансформаторы с ПБВ должны отключаться от сети для изменения коэффициента трансформации. В связи с этим изменение коэффициента трансформации производят крайне редко, например при сезонном изменении нагрузки. Для них очень важно правильно выбрать коэффициент трансформации таким образом, чтобы режим напряжений при изменениях нагрузок был по возможности наилучшим.

Выбор коэффициентов трансформации двухобмоточных трансформаторов производят в соответствии с принципиальной схемой, изображенной на рис.

Принципиальная схема трансформатора с номинальной мощностью Sном.т. с коэффициентом трансформации kном.т

Нагрузка трансформатора характеризуется полной мощностью S2 и коэффициентом мощности cos φ или активной и реактивной мощностью. Трансформатор характеризуется номинальной мощностью Sном.т, номинальными напряжениями регулировочных ответвлений первичной обмотки Uном1, номинальным напряжением вторичной обмотки Uном11 и номинальным коэффициентом трансформации:

Напряжение на первичной стороне трансформатора U1 на вторичной U2.

Допустим, что из расчета или на основании измерений известно напряжение U1 на стороне первичного напряжения трансформатора. Известно также напряжение U2ж, которое желательно иметь на вторичной стороне трансформатора. Требуется выбрать коэффициент трансформации трансформатора или, что то же, подобрать номинальное напряжение соответствующего регулировочного ответвления на первичной обмотке трансформатора при заданной его нагрузке.

Определяем потерю напряжения ΔUт в трансформаторе, например, при приведении к стороне ВН трансформатора. Вычитая ΔUт из U1 , получаем напряжение на вторичной стороне трансформатора, приведенное к первичной стороне и соответствующее режиму нагрузок:

Желаемое значение напряжения на вторичной стороне трансформатора

откуда может быть найдено расчетное значение Uрасч1 регулировочного ответвления первичной обмотки:






Рекомендуемый контент




Copyright © 2010-2020 housea.ru. Контакты: info@housea.ru При использовании материалов веб-сайта Домашнее Радио, гиперссылка на источник обязательна.