5.6. Регулирование напряжения изменением сопротивления сети

Напряжение у потребителя зависит от величины потерь напряжения в сети, которые в свою очередь зависят от со­- противления сетей. Например, продольная составляющая падения напряжения в линии на рис. 5.6, а равна

(5.5)

где P₁₂^K, Q₁₂^K, U₂, — потоки мощности и -напряжение в конце линии; r₁₂, x₁₂ — ее активное и реактивное сопротивления.

На рис. 5.6, б показан характер зависимости сопротив­- ления сети от сечения проводов. Из графика видно, что со­- отношение активного и реактивного сопротивлений для распределительных и питающих сетей различно.

В распределительных сетях активное сопротивление

Рис. 5.6. Регулирование на­- пряжения изменением парамет­- ров сети:

а — схемы замещения: б — зависи- мость сопротивления сети от сече­- ния проводов

Рис. 5.7. Продольная компенса­- ция:

а — схема включения УПК; б— век- торная диаграмма

больше реактивного, т. е. r₀> x₀ (см, пример 2.1). В (5.5) основную роль играет первое слагаемое числителя P₁₂^Kr₁₂. При изменении сечения линий в распределительных сетях существенно меняются r₀ и r₁₂ и изменяются U₁₂ и напря­- жение потребителя. Поэтому в этих сетях сечение иногда выбирается по допустимой потере напряжения.

В питающих сетях, наоборот, r₀<x₀ (см. пример 2.2), поэтому U₁₂ в значительной степени определяется реак­- тивным сопротивлением линий, которое мало зависит от се- чения. Выбирать сечение линий в питающих сетях по до- пустимой потере напряжения экономически нецелесообраз­- но. Изменение реактивного сопротивления применяют для регулирования напряжения. Чтобы изменить реактивное сопротивление, необходимо включить в линию конденсато- ры. Продольная составляющая падения напряжения в ли­- нии до установки конденсаторов определяется выражением (5.5). Предположим, что напряжение в конце линии ниже допустимого:

U₂ = U₁ – U₁₂ <U_2ДОП .

Включим последовательно в линию конденсаторы так, чтобы повысить напряжение до допустимого U_2ДОП.

Предыдущее выражение запишем в следующем виде:

(5.6)

где x_К — сопротивление конденсатора.

Последовательное включение конденсаторов в линии называют продольной компенсацией (см. § 4.10). Установ­- ка продольной компенсации (УПК) дает возможность ком­- пенсировать индуктивное сопротивление и потерю напря­- жения в линии (рис. 5.7, а).

Векторная диаграмма такого регулирования представ­- лена на рис. 5.7, б, из которого следует

U₂ = U₁ –I₁₂ (r₁₂+jx₁₂) ,

U_2ДОП = U₁ – I₁₂ (r₁₂+jx₁₂) – I₁₂(–jx_K) ,

где I₁₂ — ток в линии.

Величину I₁₂jx_K ,можно рассматривать как отрица­- тельное падение напряжения или как дополнительную ЭДС, вводимую в цепь.

Зная U₁, U_2ДОП, r₁₂, x₁₂, P₁₂^K, Q₁₂^K, можно найти x_K из (5.6) и выбрать нужное количество последовательных и па- раллельных конденсаторов. При этом напряжение на кон­- денсаторах U_K и ток в них I_K равны

U_K = I₁₂ x_K,

Если номинальное напряжение одного конденсатора U_K.НОМ< U_K/, то ставят последовательно несколькоконден- саторов в одной фазе. Число подключенных конденсаторов определяют по выражению

n = U_K/(U_K.НОМ).

В паспорте конденсатора указывается его мощность Q_K. Зная эту величину, можно определить номинальный ток I_K.НОМ:

I_K.НОМ= Q_K/U_K.НОМ.

Если I_K.НОМ< I_K, то ставят параллельно m конденсато­- ров, причем

m=I₁₂/I_K.НОМ.

Для УПК отношение емкостного сопротивления конден­- саторов к индуктивному сопротивлению линии, выра­- женное в процентах, называется процентом компенсации:

На практике применяют лишь частичную компенсацию (с<100 %) реактивного сопротивления линии. Полная или избыточная компенсация (с>100%) в распределительных сетях, непосредственно питающих нагрузку, обычно не при- меняется, так как это связано с возможностью появления в сети перенапряжений.

Применение УПК позволяет улучшить режимы напря­- жения в сетях. Однако следует учитывать, что повышение напряжения, создаваемое такими конденсаторами, зависит от значения и фазы тока, проходящего через УПК. Поэтому возможности регулирования последовательными конденса­- торами ограничены. Наиболее эффективно применение УПК для снижения отклонений напряжения на перегруженных радиальных линиях.

В питающих сетях УПК — сложные в эксплуатации и дорогие установки. Необходимо применять специальные меры для их защиты от перенапряжений во время корот­- ких замыкании. Отметим, что УПК применяют не только для регулирования напряжения, но и для повышения про­- пускной способности линий.