25. Общие сведения о регулировании напряжения в распределительных сетях. Способы и средства регулирования напряжения.

Регулированием напряжения называют намеренное изменение режима напряжения в электрической сети с целью поддержания напряжения и отклонений напряжения во всех характерных точках электрической сети в допустимых пределах. (Отклонение напряжения - это разность между измеренным (фактическим) напряжение и его истинным значением, отнесенная к номинальному).

Отклонение напряжения в некоторой точке электрической сети определяется по выражению

, (1)

где δU_П - отклонение напряжения на шинах источника питания (районной подстанции, ГПП и т.д.);

U_i - потеря напряжения на i-м элементе сети;

п - число элементов сети между рассматриваемой точкой электрической сети и шинами источника питания;

U_доб - добавочные напряжения, вносимые средствами регулирования напряжения;

т - число добавочных напряжений.

Для регулирования напряжения в электрических сетях промышленных предприятий применяются:

1) изменение тока возбуждения синхронных генераторов на электростанциях;

1) изменение коэффициента трансформации под нагрузкой применение понизительных трансформаторов на ГПП. Такое регулирование производится автоматически. Без отключения нагрузки и без отключения трансформатора от сети и называется РПН - регулирование под нагрузкой;

2) изменение коэффициента трансформации распределительных трансформаторов путем переключения ответвлений без возбуждения (ПБВ);

3) применение регулируемых БСК, устанавливаемых в непосредственной близости от электроприемников, напряжение которых требуется регулировать;

4) применение СД с автоматическим регулированием тока возбуждения в функции напряжения на шинах питания и имеющих резерв располагаемой РМ не менее 10 - 15 %.

При этом средствами регулирования напряжения в электрических сетях промышленных предприятий являются

1) Генераторы на электростанциях; 2) Трансформаторы с РПН на ГПП;

3) Трансформаторы с ПБВ на распределительных подстанциях;

4) Регулируемы источники реактивной мощности. в том числе6

4.1) БСК, оснащенные средствами регулирования мощности батареи;

4.2) СД. регулируемые в функции поддержания напряжения на шинах.

По назначению и роли средств регулирования в системе электроснабжения регулирование может быть централизованным и местным.

Централизованное регулирование - это регулирование напряжения на шинах центра питания (ЦП), под которым понимают шины низкого напряжения приемной подстанции (ГПП, ПГВ и т.п.). основным средством централизованного регулирования является автоматическое изменение коэффициента трансформации силовых трансформаторов с помощью РПН. При централизованном регулировании напряжение изменяется во всех точках электрической сети.

Местное регулирование применяется для изменения напряжения не во всей сети предприятия, а только у части потребителей. Основным средством местного регулирования напряжения является переключение ответвлений у трансформаторов с ПБВ. Используется для регулирования напряжения на шинах низкого напряжения (0,4 кВ).

26. Добавки и отклонения напряжения, вносимые трансформаторами с ответвлениями.

Для регулирования напряжения трансформаторов путем изменения коэффициента трансформации одну из обмоток двухобмоточного трансформатора (или две обмотки трехобмоточного трансформатора) выполняют с ответвлениями. Ответвления предусматривают, как правило, на стороне высшего напряжения, имеющей меньший рабочий ток. Одно из ответвлений, которому соответствует номинальный коэффициент трансформации, называют основным и обозначают буквой "О". Все другие ответвления называются дополнительными и нумеруются 1, 2, 3 и т.д. Для каждого дополнительного ответвления в паспорте трансформатора указывается отклонение V_i напряжения этого ответвления от первичного номинального напряжения трансформатора. Кроме того, в паспорте указывается число дополнительных ответвлений (число ступеней регулирования). Например, обозначение % означает, что обмотка высшего напряжения трансформатора имеет четыре дополнительных ответвления с шагом регулирования 2,5% от номинального напряжения.

Каждое дополнительное ответвление вносит по отношению к первичному номинальному напряжению отклонение

,

где п - число ступеней регулирования между дополнительным и основным ответвлениями;

V_CT - величина ступени регулирования в процентах.

Если первичное и (или) вторичные номинальные напряжения трансформатора отличаются от соответствующих номинальных напряжений сети, к которой они подключены (6 кВ, 10кВ, 35 кВ, 110 кВ и т.д.), то даже на основном ответвлении трансформатор будет вносить отклонения напряжения, которые обозначаются V_Н и определяются по следующим формулам [29]. Отклонение, вносимое основным ответвлением первичной обмотки

100% (2)

и отклонение, вносимое основным ответвлением вторичной обмотки

100%, (3)

где U_номI и U_номII - номинальные напряжения первичной и вторичной обмоток трансформатора;

U_Iном и U_IIном - номинальные напряжения сетей, к которым подключены первичная и вторичная обмотки соответственно.

Суммарное отклонение, вносимое трансформатором с ответвлениями, называют добавка напряжения, обозначается Е или U_доб и определяется по выражению

Е = V_HII - V_отв - V_HI (4)

Пусть, например, для питания сети 6 кВ установлен трансформатор с U_ном1=35 кВ и U_2ном=6,3 кВ и регулированием напряжения в диапазоне %. Найдем вносимые им добавки напряжения Е. Для этого сначала найдем отклонение, вносимое за счет U_номII U_CIIном по (3)

%=5%.

Тогда для каждого ответвления, добавка напряжения будет определяться по выражению (4), из которого при V_HI = 0 и V_HII = 5% получаем

Е = 5% -V_отв (5)

Расчеты по (5) представлены в таблице 1.

Таблица 1.

Номер ответвления	1	2	0	3	4
Отклонение, вносимое ответвлением, %	5	2,5	0	-2,5	-5
Отклонение VHII, %	5	5	5	5	5
Добавочное напряжение, вносимое трансформатором Е, %	0	2,5	5	7,5	10
Напряжение на обмотке низшего напряжения при напряжении сети U1 = Uном	6,0	6,15	6,3	6,45	6,6

При известной добавке напряжения Е, вносимой трансформатором, отклонение напряжения на зажимах обмотки низшего напряжения определяется по выражению

δU_II = δU_I + E - U_T, (8.6)

где V_I - отклонение напряжения сети, подводимого к обмотке высшего напряжения;

U_T - потеря напряжения в трансформаторе

, (8.7)

где Р и Q - активная и реактивная мощности, передаваемые через трансформатор;

R_T и Х_Т - активное и реактивное сопротивления трансформатора, которые можно найти по выражениям

и (8.8)

где P_K - номинальные потери мощности КЗ;

I₁ном - номинальный ток первичной обмотки;

(8.9)

где Z_T- полное сопротивление трансформатора;

U_K и S_ном - напряжение КЗ и номинальная мощность трансформатора.

Для трансформаторов ГПП обычно R_T <<Х_Т и

. (8.10)

Применение источников реактивной мощности (ИРМ) для регулирования напряжения

Регулирование напряжения с помощью ИРМ основано на изменении потерь напряжения в элементах электрической сети при изменении передаваемой по ним реактивной мощности (РМ). В общем случае потери напряжения в элементе сети сопротивлением Х от передачи реактивной мощности Q определяются по выражению

где U – напряжение сети.

При этом изменение реактивной мощности БСК или СД на величину O приведет к изменению потери напряжения в электрической сети на величину

(3.1)

где Х_Σ – суммарное сопротивление электрической сети от источника до места установки ИРМ.

При этом напряжение в месте установки ИРМ также изменится на величину U по (3.1). Величину U называют добавкой напряжения, которая может быть как положительной, так и отрицательной.

Напряжение в месте установки ИРМ снизится на величину U, если изменение реактивной мощности БСК или СД приведет к увеличению потребления реактивной мощности из питающей сети на величину O. И наоборот, напряжение в месте установки ИРМ увеличится на величину U, если изменение реактивной мощности БСК или СД приведет к снижению потребления реактивной мощности из питающей сети,

Если известна требуемая добавка напряжения, на которую необходимо изменить напряжение в месте установки ИРМ, то требуемое изменение реактивной мощности ИРМ (БСК или СД) может быть найдено по выражению

Пример.