1.8 Баланс реактивної потужності в електричній мережі

Однією з відмінних рис електричних систем є нерозривність процесу генерації і споживання електричної енергії. Електроенергія практично миттєво передається від джерел до споживачів у кількостях, необхідних у даний момент часу споживачами. В даний час не вирішена проблема накопичення виробленої електроенергії в кількостях, необхідних для промисловості. Єдність виробництва і споживання електроенергії потребує забезпечення балансів активних і реактивних потужностей:

(1.6)

Де і- генерація активної та реактивної потужності;і- втрати потужності в мережі;і- споживання навантаженням активної та реактивної потужності.

Потужності, що генеруються і споживаються є функціями частоти змінного струму і напруги. Відповідні залежності подають за допомогою статичних характеристик по частоті і напрузі. На рис. 13 приведені статичні характеристики споживаної потужності.

Рис. 1.13 Статичні характеристики

споживаної потужності

Математично доведено, що баланс активних потужностей у більшій мірі впливає на частоту змінного струму і в меншій мірі впливає на значення напруг у вузлах електричної системи, а баланс реактивних потужностей у більшій мірі впливає на значення напруг у вузлах мережі.

Задачею системи автоматизованого оперативного керування, робота якої заснована на використанні оперативного персоналу електричної системи, є забезпечення балансу потужностей при підтримані значень частоти і напруги, відповідно до нормативних показників якості електроенергії.

Напруга є локальним параметром. У кожному вузлі електричної системи значення напруги різна. При порушенні де-якого вихідного балансу реактивних потужностей для будь-якого вузла, через якийсь час установлюється новий режим, але при іншому значенні напруги.

Зниження згенерованої реактивної потужності, або ріст спожитої реактивної потужності призводить до небалансу виду:

< _(1.7)

При такому небалансі напруга у вузлі електричної системи зменшується (рис.1.14; штриховою лінією показане споживання реактивної потужності, у новому режимі, що більше чим у попередньому режимі). Як випливає з рис. 1.14 значення U₁<U_ном.

Рис. 1.14 Баланс реактивної потужності 1

Збільшення реактивної потужності що генерується, або зниження споживаної реактивної потужності призводить до небалансу виду:

> _(1.8)

При такому небалансі частота змінного струму в електричній системі росте (рис. 1.15; штриховою лінією показане споживання реактивної потужності, у новому режимі, що менше ніж у попередньому режимі). Як випливає з рис. 1.15 значення U₂>U_ном.

Рис. 1.15 Баланс реактивної потужності 2

До споживачів реактивної потужності відносяться асинхронні двигуни, трансформатори, різноманітні електричні печі і т.д., тобто устрої, що потребують для своєї роботи створення магнітних потоків. Для створення магнітних потоків потрібна реактивна потужність. Сумарні втрати реактивної потужності в елементах мережі великі і досягають 50 % потужності, що надходить у мережу. Основні втрати припадають на трансформатори.

До джерел реактивної потужності відносять:

1. Синхронні генератори електричних станцій.

2. Синхронні компенсатори – СК.

3. Статичні тиристорні компенсатори – СТК.

4. Батареї конденсаторів – БК.

5. Синхронні двигуни в режимі перезбудження – СД.

6. Повітряні лінії електропередач (зарядна потужність).

Пристрої 2-5 називаються компенсуючими пристроями чи установками – КП чи КУ.

Таким чином, існують декілька типів КП, кожне з яких може бути встановлене в будь-якому місці електричної системи. Вплив КП на режим роботи електричної системи залежить від місця установки пристрою. Тому існує проблема вибору типу, кількості і місця установки КП в електричній системі. Ефективне рішення проблеми неможливо без порівнянного аналізу визначених характеристик джерел реактивної потужності.