8. Регулирование напряжения изменением параметров сети. Продольная компенсация.

0

Q1

Z1

Q2

1

2

Q5

Q7

T1

6-10 кВ

Z2

Q3

Q4

Q6

Q8

Q9

T2

Рисунок 8.1 – схема электрической сети

В некоторых пределах напряжение можно регулировать, изменением сопротивления питающей сети. Например, в минимальном режиме можно отключить одну линий (Q3 и Q4), заведомо увеличить потерю напряжения в линии

(8,1)

Тогда , тогда напряжение в конце уменьшится.

На подстанциях можно в минимальном режиме отключить один трансформатор(Q5 и Q8). Такое регулирование выгодно тем, что повышается экономичность работы трансформаторов(потери электроэнергии в обмотках и в стали трансформаторов уменьшится). Прибегать к подобным можно, лишь в том случае, если не снижается надежность питания потребителей. По этому на подстанциях с двумя трансформаторами АВР(автоматический ввод резерва), действующий при аварийном отключении работающего трансформатора.

В режиме максимальных нагрузок включают все параллельные линии и трансформаторы, уменьшая сопротивление электрической сети, соответственно уменьшается потере напряжения и повышается напряжение у потребителей.

Снижение реактивного сопротивления электрической сети и следовательно, увеличение напряжения при максимальных нагрузках можно добиться, применяя продольную компенсацию индуктивности линии.

Рисунок 8.2 – Схема замещения линии с продольной компенсацией для местной сети.

(8,2)

Продольную компенсацию применяют в линиях передачи всех напряжении, имеющих значительную индуктивную нагрузку, но экономически она всего эффективнее на линиях с проводами из цветного металла большего сечения или со стальными проводами всех сечений в местных сетях.

Рассмотрим продольную компенсацию индуктивности линии для местной электрической сети.

43

V1-?

Дана 3х фазная линия, известно в конце линии V2, I – активно-индуктивный, cosφ – коэффициент мощности, известны сопротивления R x_i и x_c линия симметричная

V2

R x_i и x_c

I

cosφ

Рисунок 8.3 – схема линии

Определить V1- в начале линии т.к. линия симметричная, рассмотрим одну фазу и составим схему замещения линии.

Vср-?

Vср2

I

cosφ

8.1 Построим векторную диаграмму при отсутствии конденсаторов и при условии x_i > x_c - режим не декомпенсации.

+j

φ

I

c

Vср₁

-j

0

Vср₂

А

Vср⁽¹⁾₁

IZ

IZ⁽¹⁾

δ Vср

+

D

δ Vср⁽¹⁾

ΔVср

ΔVср⁽¹⁾

E

B

Рисунок 8.5 - векторная диаграмма при условии Xj> x_c

При отсутствии конденсаторов

(8,3)

- продольная составляющая падения напряжения при отсутствии конденсаторов. (8,4)

- поперечная составляющая падения напряжения при отсутствии конденсаторов. (8,5)

Составим уравнение с конденсаторами

(8,6)

Где Ixc – падение напряжения но емкость, отстает по фазе вектора тока на Π/2.

Vср⁽¹⁾ – напряжение в начале линии уменьшилось, т.к. ΔVср⁽¹⁾ и δ Vср⁽¹⁾ снизились благодаря уменьшению реактивного сопротивления линии.

Вывод: при включенной емкости последовательно уменьшается продольная и поперечные составляющие падения напряжения, следовательно падение напряжения в линии уменьшилось.

Iz > Iz⁽¹⁾

44

8.2. Построим векторную диаграмму при условии Х_i=Х_с – полная компенсация индуктивного сопротивления линии Ix_i= Ix_c

+

B

+

c

∆Vcp

Ix_i

Vcp2

Ix_c

0

A

φ

δVcp

φ

IR

I

Vcp1

Рисунок 8.6. Векторная диаграмма при условии Х_i=Х_с

Vcp= IRcosφ

δVcp= IRsinφ

Вывод: IR=Iz- падение напряжения определяется только активным сопротивлением, уменьшились продольная и поперечные составляющие падений напряжений.

8.3 Построим векторную диаграмму при условии Х_i< Х_с – режим перекомпенсации, емкости подберем такой величины, чтобы Iz= 0 и Vcp₁ = Vcp₂

+

+

φ

Vcp2

Ix_i

Ix_c

0

IR

I

Vcp1

Рисунок 8.7- векторная диаграмма при условии Х_i< Х_с .

Т.к потеря напряжения в местных сетях определяется только продольной составляющей падения напряжения, определим емкостное сопротивление

∆ Vcp = IRcosφ+I(x_i- x_с)sinфφ=0 (8,9)

Т.е.

(8,10)

Реактвиное сопротивление конденсаторов в этом случае компенсирует не только индуктивное сопротивление линии, но в некоторой степени и падение напряжения на активном сопротивлении.

Мощность конденсаторов определится по формуле

(8,11)

На практике компенсируют индуктивное сопротивление линии на 40-50% с помощью конденсаторов, т. к большая компенсация может привести:

1. Мощность конденсаторов получается значительной и затраты на их установку не оправдывают получаемой экономии в сечении проводов

2. В электрической сети могут появиться резонансные явления, сопровождающиеся появлением перенапряжения, что опасно для изоляции электрооборудования

3. Резонансные явления могут вызывать качание роторов электродвигателей, генераторов, мигания света лампы накаливания

4. Включение конденсаторов в линию увеличивают токи короткого замыкания

5. Более серьезным недостатком является опасность появления на зажимах конденсаторов недопустимо высокого напряжения при сквозных коротких замыканиях в линии (I_кз* Х_с), что может привести к повреждению конденсаторов и выходу установки из строя

6. Отмеченные обстоятельства требуют для продольной компенсации специальных конденсаторов, допускающих кратковременные перенапряжения( до 5 кратности).

Схема включения конденсаторов для продольной компенсации

Qш

линия

Qs2

C

TV

ОПН

Rg

Qs1

КИЛ и аввтоматика

Рисунок 8.8 – схема установки продольной компенсации