Анализ напряжения в сети.
Технические средства регулирования напряжения:
генераторы электростанций;
силовые трансформаторы;
линейные регуляторы, ЛР;
управляемые БК;
синхронные двигатели с АРВ;
синхронные компенсаторы и специальные синхронные компенсаторы;
быстродействующие статические компенсирующие устройства.
Генераторы электростанций обычно связаны линиями с приемниками электроэнергии и шинами ЦП через повысительные и понизительные подстанции. Отклонение напряжения на выводах генератора более 5% приводит к необходимости снижения его мощности. Поэтому использование генераторов в качестве средств регулирования напряжения ограничено.
Силовые
трансформаторы с РПН устанавливаются
на понижающих подстанциях с Uнн=
6-20 кВ. В настоящее время все массовые
серии трансформаторов (автотрансформаторов)
выпускаются с РПН. Расширен диапазон
их регулирования и одновременно увеличено
число и уменьшены отдельные регулировочные
ступени. Так, силовые трансформаторы
мощностью
имеют диапазон регулирования
,
число ступеней
относительно
номинального напряжения, величину
ступени (шаг регулирования) 1,78%.
По условиям работы переключающих устройств силовые трансформаторы с РПН могут быть разделены на следующие основные группы:
силовые трансформаторы с автоматическим регулированием напряжения, АРН, напряжением 35-220 кВ на понижающих подстанциях, питающих промышленные сети, имеющие не менее 20-30 переключений в сутки;
индивидуальные стабилизирующие силовые трансформаторы малой мощности для специальных потребителей, требующих особо высокого качества напряжения, характеризующиеся очень частыми переключениями. В этих случаях приходится применять переключающие устройства, работающие с существенной недогрузкой. В наиболее тяжелых случаях целесообразно применять бесконтактные устройства с плавным регулированием, например силовые трансформаторы с подмагничиванием, с подвижными обмотками и так далее;
силовые трансформаторы с РПН в промышленных установках для питания электрических печей и электролизных ванн, где частота переключения достигает 200 переключений в сутки.
Автотрансформаторы
Автотрансформаторы могут иметь устройство регулирования напряжения под нагрузкой в нейтрали или со стороны среднего либо со стороны высшего напряжения (см. рис.). В автотрансформаторах регулирование напряжения во всех случаях осуществляется только на средней стороне. Чтобы получить желаемое напряжение на стороне НН автотрансформатора, нужно установить линейный регулятор со стороны низкого напряжения либо включить его в нейтраль автотрансформатора.
Расположение
устройства РПН в автотрансформаторе:
а) устройство РПН расположено в нейтрали
б) устройство РПН расположено в обмотке СН
в) устройство РПН расположено в обмотке ВН
Установка линейного регулятора со стороны НН автотрансформатора
Линейные
регуляторы
трехфазные мощностью 0,4÷100 МВА, напряжением
6-35 кВ, РПН ±8% или
10%
с шагом регулирования 1,2% или 1,5%. Например,
регуляторы мощностью 400÷630 кВА имеют
регулировочный автотрансформатор,
последнюю обмотку которого включают в
рассечку линии так, что один её зажим
подсоединен к стороне регулируемого
напряжения, а другой зажим – к стороне
отрегулированного напряжения. Возбуждающая
обмотка питается от обмотки низкого
напряжения автотрансформатора. Зажим
на этой обмотке подключают к линии со
стороны отрегулированного напряжения.
Управляемые БК выпускаются в виде комплектных конденсаторных установок напряжением 0,38; 6; 10 кВ. Установки серии ККУ напряжением 0,4 кВ с автоматическим регулированием мощности предназначаются для внутренней установки, если их мощность находится в пределах 50-600 квар. У них одноступенчатое автоматическое регулирование. Оно может осуществиться с помощью АРН, отключающего установку с выдержкой времени 2-3 мин. Широко распространена также серия КУ-0,38 кВ, предназначенная для компенсации реактивной мощности и регулирования напряжения в промышленных сетях.
Компенсирующие устройства напряжением 6-10 кВ выпускают внутренней и наружной установки. Их мощность находится в пределах 150-1350 квар.
Установки имеют ступенчатое регулирование. Для регулирования мощности КУ применяют различные автоматические устройства.
Синхронные двигатели с АРВ должны быть с уставкой по заданному напряжению. Не все типы двигателей используют в качестве средств регулирования напряжения, например из-за низкого кпд нельзя использовать тихоходные двигатели.
Синхронные компенсаторы (СК) могут работать в перевозбужденном и недовозбужденном режиме. Отстающая мощность СК составляет 0,6-0,65 опережающей, что связано с меньшей устойчивостью при работе с отстающей мощностью. СК имеют схемы АРВ в виде быстродействующего регулятора возбуждения, реагирующего на отклонение напряжения. СК рекомендуют ставить на ГПП, подстанциях связи с энергосистемой, на крупных узловых подстанциях энергосистем.
При анализе режима напряжений в распределительных сетях определяют требуемые законы регулирования управляемых компенсирующих и регулирующих устройств, устанавливаемых в сетях, допустимые значения потерь напряжения в сетях низкого напряжения (НН), целесообразные значения ступеней и диапазонов регулирования.
Анализ режима напряжения ведут одновременно для всех распределительных сетей, присоединенных к ЦП и состоящих из разветвленных сетей среднего напряжения СН (напряжение 6-10 кВ), всех распределительных трансформаторов (РТ) и всех сетей НН, присоединенных к ним. При этом предполагают, что в любом пункте сети СН могут быть включены РТ и что в любой точке сети НН может быть присоединен ЭП.
В качестве критерия правильности решения вопросов регулирования напряжения принимают следующее условие: отклонение напряжения от номинального значения всех ЭП, присоединенных к рассматриваемой сети, не должно выходить за пределы технически допустимых значений (положительного отклонения напряжения δU+ и отрицательного отклонения напряжения δU-).
Рассматривают
два предельных рабочих режима: наибольших
и наименьших нагрузок. Разность между
отклонениями
в
режиме наибольшей нагрузки и
в режиме наименьшей нагрузки для данного
пункта сети называют диапазоном
отклонений напряжения d.
Условия обеспечения требуемого режима напряжения
Для обеспечения желаемого напряжения у ЭП необходимо выполнить ряд требований:
со стороны питающей сети и к выходным зажимам понижающих СТ должно быть подведено напряжение, находящееся в допустимых пределах;
автоматический регулятор напряжения, управляющий устройствами РПН, должен иметь специально выбранные уставки;
в распределительных сетях СН потеря напряжения не должна быть больше допустимого значения;
РТ должны быть включены на специально подобранные рабочие регулировочные ответвления;
в сетях НН наибольшие потери напряжения не должны выходить за допустимые пределы.
Допустимые пределы для подведенного со стороны питающей сети напряжения определяются располагаемым диапазоном регулирования у понижающих СТ.
Требуемое рабочее положение регулировочного ответвления у РТ определяется местом включения данного СТ в сеть СН. Сеть СН разделяют на зоны по 2,5% потерь напряжения в режиме наибольших нагрузок. В каждой зоне присоединенные РТ включены на одно и то же рабочее ответвление.
Независимо от действительных потерь напряжения в сети СН потери напряжения в сети НН ограничиваются прежде всего предельно допустимыми отклонениями напряжения у ЭП. Кроме того, приходится учитывать влияние ступени регулировочных ответвлений у РТ.
С помощью средств регулирования напряжения, установленных в ЦП, осуществляют встречное регулирование напряжения, при котором в часы максимальных нагрузок на шинах ЦП поддерживается повышенный уровень напряжения, а в часы минимальных нагрузок уровень напряжения – пониженный. Диапазон регулирования напряжения на шинах ЦП определяется диапазоном изменения напряжения в сети.
Выбор закона регулирования напряжения на шинах ЦП производят для предельных режимов совместно с выбором регулировочных ответвлений РТ.
В статических компенсирующих устройствах, источниках реактивной мощности (ИРМ) применяется ступенчатый характер изменения реактивной мощности и плавное регулирование.
Для плавного регулирования напряжения и реактивной мощности используются статические ИРМ с параллельным соединением БК и управляемых реакторов. Управление мощностью реакторов осуществляется либо с помощью встречно-параллельно включаемых управляемых тиристоров, либо путем изменения продольного или поперечного подмагничивания. Плавность регулирования достигается с помощью тиристорного блока путем изменения угла коммутации тиристоров.
Лекция 7