3.Взаимная связь режимов напряжения и реактивной мощности в электрических сетях.

Напряжение в различных точках системы различно и зависит от передаваемой мощности Р и Q и сопротивлений R и X . Для рассматриваемых сетей значение X > R (примерно на порядок).В этом случае потеря напряжения возрастает и напряжение снижается

иногда в недопустимых пределах. Большие отклонения напряжения нельзя допускать по условиям статической устойчивости. Они приводят к завышенным потерям мощности и неэффективному использованию электроэнергии.

Поэтому жесткие требования к поддержанию напряжения, в определенных пределах вызывают необходимость его автоматического регулирования. Напряжения в ограниченных районах электрической сети поддерживаются регулированием в определенных узлах питающей сети, называемых контрольными точками.

Автоматическое регулирование напряжения. Первичным устройством управления напряжением является быстродействующий автоматический регулятор возбуждения (АРВ) синхронных машин. Измерительный орган этого регулятора контролирует отклонение напряжения на выводе машин от заданной величины, а в переходных процессах реагирует, в ряде случаев еще и на другие параметры режима, скорости и ускорении их изменения. Отклонение напряжения компенсируется изменением тока возбуждения, влияющим на эдс и, следовательно, на генерируемую реактивную мощность.

Как видно из кривой 1, при увеличении потребляемой реактивной мощности происходит снижение напряжения. Режим по напряжению устанавливается в точке n₁ пересечения характеристик при равенстве генерируемой и потребляемой реактивной мощности, соответствующей напряжению Uо. Рост реактивной мощности до значения Q₁ вызывает уменьшение напряжения до значения U₁ (точка n₂). На главных шинах электростанции напряжение может снизиться настолько, что приходится менять уставку АРВ так, чтобы сместить его характеристику до зависимости, изображенной линией 2. Тогда пересечение характеристик перемещается в точку n₃, соответствующую мощности Q'₁ и приемлемого напряжения в допустимой области U_o. Изменением уставки можно перераспределять также реактивную мощность между параллельно работающими синхронными машинами при сохранении напряжения в допустимых пределах.

Таким образом, баланс реактивной мощности сводится к удовлетворению равенства генерируемой и потребляемой мощностей:

Q_Г = Q_ПОТР

при поддержании требуемого напряжения в контрольных точках сети, т. е. при ∆U_К= 0.

Система вторичного управления режимом напряжения и реактивной мощности. На установочные устройства (уставки) АРВ может воздействовать либо персонал, либо медленнодействующий вторичный регулятор напряжения АРН, который координирует работу АРВ всех генераторов электростанции. С помощью вторичного регулятора устраняется отклонение напряжения на главных шинах станции от заданного значения. Однако при автоматических изменениях возбуждения генераторы могут перегреваться как при перегрузках, так и при чрезмерном снижении возбуждения. Во втором случае возможно и выпадение из синхронизма. Поэтому персонал, опасаясь переходов генераторов в недопустимые режимы, поддерживает их на значительных дистанциях от предельных значений, что приводит к недоиспользованию реактивной мощности генераторов более чем на 25%. Чтобы избежать таких явлений, применяются автоматические ограничители возбуждения.

Таким образом, система вторичного управления представляет собой комплекс устройств: вторичный регулятор напряжения, ограничители верхнего и нижнего пределов возбуждения и устройство, управляющее распределением реактивной мощности между генераторами. Этот комплекс может выполняться как с помощью устройств аналогового типа, выпускаемых промышленностью, так и с помощью микропроцессоров.

Централизованное управление может проводиться координацией работ вторичных регуляторов напряжения электростанций в каждой энергосистеме отдельно по методу декомпозиции. Такое управление может устранять нежелательные отклонения напряжения в контрольных точках с целью минимизации потерь мощности в сети.

Для минимизации потерь мощности во внутрисистемной

сети определяется доля участия генерирующих источников реактивной мощности в регулировании напряжения. При решении этих задач используются математические модели электрической сети, с помощью которых производятся операции оптимизации режима. Результаты реализуются затем в электрической системе.

В распределительных сетях поддержание напряжения на шинах центров питания производится местным регулированием. Это регулирование напряжения производится воздействием на коэффициент трансформации трансформаторов с РПН.

На измерительном органе местного регулятора сравнивается напряжение U_y (уставки) с разностью напряжений шин _ш и составляющей, пропорциональной нагрузке трансформатора или подстанции I, т. е. U_Ш – kI = U_У

где k - постоянный коэффициент, выражающийся в единицах сопротивления.

Как видно из выражения, возрастание тока нагрузки вызывает уменьшение значения U_Ш - kl. Чтобы сохранить неизменным это значение, регулятор должен воздействовать

на увеличение другой составляющей этой разности, т. е. на U_Ш. Увеличение напряжения U_ш на шинах центра питания с ростом нагрузок называется встречным регулированием. С помощью местных регуляторов производится также управление режимом конденсаторных батарей, работающих в распределительной сети, изменением числа секций, в зависимости от протекающей реактивной мощности по питающему участку сети.

Задача:

Билет 1,22,23,24

Вариант 1