27. Комплексность задачи компенсации реактивной мощности, регулирования напряжения и улучшения экономических показателей.

Сущность регулирования напряжения за счет воздействия на потоки реак­тивной мощности по элементам электрической сети заключается в том, что при изменении реактивной мощности изменяются потери напряжения в реактивных сопротивлениях. Так, для схемы сети, приведенной на рисунке связь между на­пряжениями начала U₁ и конца U₂ можно записать в виде:

Рисунок. Схема сети с компенсирующим устройством

В отличие от активной мощности, реактивную мощность в узлах сети мож­но изменять путем установки в них устройств поперечной компенсации, т. е. ком­пенсирующих устройств (КУ), подключенных параллельно нагрузке. В качестве таких компенсирующих реактивную мощность устройств, могут служить батареи конденсаторов, синхронные компенсаторы, шун­тирующие и управляемые реакторы, статические тиристорные компенсаторы.

Компенсирующие устройства могут быть нерегулируемыми и регулируе­мыми. При включении нерегулируемого компенсирующего устройства в сети создается постоянная добавка потери напряжения (отрицательная или положи­тельная). Если же компенсирующее устройство позволяет изменить свою мощ­ность в зависимости от режима сети, то добавка потери напряжения, как это сле­дует из формулы, оказывается переменной, в результате чего появляется возможность регулировать напряжение. Так, в схеме сети, приведенной на рисунке , при изменении компенсирующим устройством мощности Q_K от выдачи (знак «минус» в формуле () перед Q_K) до потребления (знак «плюс» перед Q_K) будет изменяться потеря напряжения, что при неизменном напряжении U₁ = const приведет также к изменению напряжения U₂ в конце сети, т. е. будет обеспечено регулирование напряжения.

Компенсирующие устройства поперечной компенсации оказывают ком­плексное положительное влияние на режим электрических сетей. Кроме возможности регулирования напряжения, они позволяют снизить потери активной мощ­ности и электроэнергии за счет разгрузки элементов сети от реактивной мощно­сти и соответственно снижения рабочих токов. В ряде случаев, когда передавае­мая активная мощность ограничивается допустимым током по нагреванию или допустимой потерей напряжения, за счет разгрузки сети от реактивной мощности можно увеличить пропускную активную мощность. Поэтому в общем случае во­просы выбора мощности и мест установки компенсирующих устройств должны решаться комплексно.

28

Виды и назначения устройств. Рассматриваются устройства, компенсирующие реактивную мощность: статические конденсаторные батареи, шунтирующие реакторы, статические тиристорные компенсаторы (СТК) и синхронные компенсаторы (СК), а также устройства, компенсирующие реактивные сопротивления сетей: конденсаторные установки и реакторы продольного включения.

Компенсирующие устройства (КУ) в зависимости от их типа и режима работы могут генерировать или потреблять реактивную мощность Q_Ky, компенсируя ее дефицит или избыток в электрической сети, уменьшать или увеличивать индуктивное сопротивление.

в результате включения КУ, генерирующих или потребляющих реактивную мощность (например, СК или СТК), изменяется передаваемая по участкам сети реактивная мощность и, следовательно, потери напряжения

создаются возможности регулирования напряжения в узлах сети и на зажимах электропотребителей:

Уменьшается передача реактивной мощности по участкам сетей:

снижаются потери активной и реактивной мощности в них:

Конденсаторная батарея (КБ) — батарея статических конденсаторов является источником реактивной мощности. Реактивная мощность, генерируемая конденсаторной батареей, квадратично зависит от напряжения:

где С_кб — емкость конденсаторной батареи, Ф; ω — угловая частота, рад.

Активная мощность, потребляемая КБ, пропорциональна генерации реактивной мощности:

и зависит от качества изоляции конденсаторов, определяемого тангенсом угла диэлектрических потерь (tgS). Величина tg8 составляет около 0,003—0,006 кВт/квар, поэтому собственное потребление (потери) активной мощности в КБ незначительны, что в итоге определяет их высокую экономичность.

Вследствие небольшой удельной стоимости (за 1 квар) и простоты обслуживания конденсаторные батареи и установки являются наиболее распространенными местными источниками реактивной мощности. Диапазон их применения весьма широк — от индивидуальной компенсации на зажимах отдельных потребителей (КБ в единицы, десятки квар) до централизованной компенсации на шинах главных понизительных подстанций энергосистем (КБ до 5—15 Мвар).