- •4.1. Баланс активной мощности и его связь с частотой
- •4.2. Регулирование частоты вращения турбины
- •4.3. Регулирование частоты в электроэнергетической системе
- •4.4. Понятие об оптимальном распределении активных мощностей
- •4.5. Баланс реактивной мощности и его связь с напряжением
- •Суммарная реактивная мощность нагрузки
- •Суммарные потери реактивной мощности
- •4.8. Выработка реактивной мощности на электростанциях
- •При соединении конденсаторов треугольником мощность батареи
- •4.11. Расстановка компенсирующих устройств
- •4.12. Применение оптимизации и системного подхода при компенсации реактивной мощности
- •Вопросы для самопроверки
- •Качество электрической энергии и его обеспечение
При отключении линии 12 (рис. 3.17,г)
МВА;
МВА
кВ.
кВ
кВ
кВ
кВ
Наибольшая потеря напряжения в послеаварийном режиме имеет место при отключении линии 12, т. е. кВ, .
Вопросы для самопроверки
1. Чем различаются расчеты режимов разомкнутой ли- нии при представлении нагрузок токами и полными мощ- ностями?
2. В чем состоит различие между падением и потерей напряжения? Проиллюстрируйте это различие с помощью векторной диаграммы напряжений.
3. Чем различаются продольная и поперечная состав- ляющие падения напряжения и как они выражаются через потоки мощности в линии?
4. Как построить векторную диаграмму напряжении для линии 110 кВ с тремя нагрузками вдоль нее?
5. Как рассчитать в два этапа режим линии из двух участков при заданном напряжении в начале первого участка?
6. Как рассчитать напряжение на стороне НН под- станции?
7. Как рассчитывают режим электрических сетей двух номинальных напряжений?
8. Какие допущения применяют при расчете распредели- тельных сетей?
9. Как определить наибольшую потерю напряжения в сети?
10. Каково соотношение между потерями мощности и напряжения в линии с равномерно распределенной на- грузкой и с такой же суммарной нагрузкой в конце той же линии?
11. Какая разница в расчете распределения мощностей в линии с двухсторонним питанием без учета и с учетом потерь мощности?
12. Как определить наибольшую потерю напряжения в линии с двухсторонним питанием в нормальном и после- аварийном режимах?
ГЛАВА ЧЕТВЕРТАЯ
РАБОЧИЕ РЕЖИМЫ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМ
4.1. Баланс активной мощности и его связь с частотой
Особенность электроэнергетических систем состоит в практически мгновенной передаче энергии от источников к потребителям и невозможности накапливания вырабо- танной электроэнергии в заметных количествах. Эти свой- ства определяют одновременность процесса выработки и по- требления электроэнергии.
В каждый момент времени в установившемся режиме системы ее электрические станции должны вырабатывать мощность, равную мощности потребителей, и покрывать по- тери в сети — должен соблюдаться баланс вырабатываемой и потребляемой мощностей:
, (4.1)
где — генерируемая активная мощность станции (за вычетом мощности, расходуемой на собственные нужды); — суммарное потребление активной мощности; — суммарная активная мощность нагрузки потребителей; — суммарные потери активной мощности.
При неизменном составе нагрузок системы потребляе- мая ими мощность связана с частотой переменного тока. При нарушении исходного баланса частота принимает но- вое значение. Снижение генерируемой активной мощности приводит к уменьшению частоты, ее возрастание обуслов- ливает рост частоты. Иными словами, при < часто- та понижается, при >частота растет. Это станет понятным, если представить систему, состоящую из одного генератора и двигателя, вращающихся с одинаковой час- тотой. Как только мощность генератора начнет убывать, частота понизится. Справедливо и обратное. Аналогично и в электрической системе, например при > турби- ны начинают разгоняться и вращаться быстрее, f растет.
Причинами нарушения баланса мощности могут быть: а) аварийное отключение генератора; б) неожиданный (не- плановый, не предусмотренный расчетами) рост потребле- ния мощности, например увеличение потребления мощно- сти электронагревателями в результате сильного снижения температуры: в) аварийное отключение линий или транс- форматоров связи.
Для пояснения последней причины рассмотрим систему из двух частей, соединенных линией связи. При связанной работе обеих частей соблюдается баланс мощности:
+=+.
Однако в первой части системы генерация больше по- требления: >, а во второй, наоборот, < <. Если линия связи аварийно выйдет из строя, обе части системы будут работать изолированно и баланс Р в каждой из них нарушится. В первой частота возрастет, во второй понизится.
Частота в системе оценивается по показателю отклоне- ния частоты (ГОСТ 13109-87).
Отклонение частоты — это отличие ее фактического значения f от номинального в данный момент времени, выраженное в герцах или процентах:
= ; (4.2)
. (4.3)
Отклонение частоты допускается: нормальное—в пре- делах ±0,2 Гц и максимальное — в пределах ±0,4 Гц.
Приведенные кормы отклонений частоты относятся к нормальному режиму работы энергосистемы и не распро- страняются на послеаварийные режимы.
В послеаварийных режимах работы электрической сети допускается отклонение частоты от плюс 0,5 Гц до минус 1 Гц общей продолжительностью за год не более 90 ч.
К поддержанию частоты в электрических системах предъявляются повышенные требования, так как следстви- ем больших отклонений могут являться выход из строя обо- рудования станций, понижение производительности двига- телей, нарушение технологического процесса и брак про- дукции.
Превышение над , приводящее к росту часто- ты, можно ликвидировать, уменьшая мощность генераторов или отключая часть из них. Понижение частоты из-за пре- вышения над требует мобилизации резерва мощ- ности или автоматической частотной разгрузки (АЧР). В противном случае понижение частоты может привести не только к браку продукции у потребителей, но и к повреж- дению оборудования станций и развалу системы.
Во всех режимах должен быть определенный резерв мощности, реализуемый при соответствующем росте нагру- зок. Резерв может быть горячим (генераторы загружаются до мощности меньше номинальной и очень быстро набира- ют нагрузку при внезапном нарушении баланса Р) и хо- лодным, для ввода которого нужен длительный промежу- ток времени,
Суммарный необходимый резерв мощности энергосисте- мы складывается из следующих видов резерва: нагрузочно- го, ремонтного, аварийного и народнохозяйственного. На- грузочный резерв служит для покрытий случайных колеба- ний и непредвиденного увеличения нагрузки сверх учтенной в балансе регулярного максимума нагрузки. Ремонтный ре- зерв должен обеспечивать возможность проведения необ- ходимого планово-предупредительного (текущего и капи- тального) ремонта оборудования электростанций. Аварий- ный резерв предназначен для замены агрегатов, выбывших из работы в результате аварии. Народнохозяйственный ре- зерв служит для покрытия возможного превышения элек- тропотребления против планируемого уровня.
Кроме резерва мощности на электростанциях системы необходим резерв по энергии. На ТЭС должен быть обес- печен соответствующий запас топлива, а на ГЭС—запас воды. Если резерв станций исчерпан, а частота в системе не достигла номинального значения, то в действие вступа- ют устройства АЧР, которые предназначены для быстрого восстановления баланса мощности при ее дефиците путем отключения части менее ответственных потребителей. Все потребители электрической энергии по надежности их элек- троснабжения делятся на три основные категории. В пер- вую очередь АЧР отключает потребителей третьей катего- рии (см. § 6.4). Для них допускаются перерывы электро- снабжения на время, необходимое для ремонта или замены поврежденного элемента сети, но не более одних суток. В последнюю очередь отключаются наиболее ответственные потребители.
Автоматическая частотная разгрузка—дискретная си- стема регулирования, отключающая потребителей ступе- нями (или очередями). При снижении частоты на величину срабатывает реле частоты, входящее в состав устройст- ва АЧР, и отключает часть потребителей с мощностью . Система АЧР состоит из комплектов автоматики, установ- ленных на энергетических объектах. В каждом комплекте реле частоты имеет свою уставку по частоте, при которой оно срабатывает и отключает часть линий, питающих по- требителей; АЧР отключает потребителей так, чтобы час- тота не снизилась ниже предельно допустимой по условиям работы технологического оборудования электростанций ве- личины 46 Гц.