1. Пояснения к работе

На модели схемы замещения одной фазы ВЛ 35 кВ создана имитация режима работы устройства поперечной емкостной компенсации.

Следует знать, что при отсутствии компенсации по линии к нагрузке передается активная Р и реактивная Q мощности, определяемые зависимостями:

P=3I^{2 ·}r_h; (3)

Q=3I^{2 ·}X_H=3I^{2 ·}ωL_H, (4)

где I - ток нагрузки, A; R_H - активное сопротивление нагрузки, Ом; Х_н - реактивное сопротивление нагрузки, Ом; ω - угловая частота тока в сети, С^–1; L_H - индуктивность нагрузки, Гн.

Векторная диаграмма напряжений линии электропередачи без компенсации представлена рис. 1.

Передача по линии активной Р и реактивной Q мощностей сопровождается потерями напряжения ΔU и потерями мощности ΔР в линии:

, В (5)

, Вт (6)

где R_л - активное сопротивление линии электропередачи, Ом; Х_л -индуктивное сопротивление линии электропередачи, Ом; U_H - номинальное напряжение линии электропередачи, В.

Рис.1. Векторная диаграмма напряжений некомпенсированной ЛЭП

Передача по линии реактивной мощности сопровождается дополнительными потерями напряжения, называемыми потерями напряжения от реактивных нагрузок ΔU_P, равными

, В (7)

Уменьшение перетока реактивной мощности в линии (повышение коэффициента мощности) снижает потери напряжения и потери мощности в ней. Векторная диаграмма напряжений компенсированной линии показана на рис.2.

Рис.2. Векторная диаграмма напряжений компенсированной ЛЭП

При этом уменьшения перетока реактивной мощности в линии добиваются включением параллельно активно-индуктивной нагрузки устройств, потребляющих емкостный ток (работающих с опережающим cosφ).

Так батарея конденсаторов, включенная параллельно нагрузке и в непосредственной близости от нее, является генератором реактивной энергии для нагрузки. Реактивная мощность при этом не передается по линии от источника, а генерируется батареей конденсаторов. Ток емкости, протекающий в линии, компенсирует реактивную составляющую тока нагрузки, в результате чего ток в линии уменьшается.

При полной компенсации по линии к нагрузке передается только активная мощность.

Реактивная мощность Q_c, отдаваемая батареей конденсаторов в трехфазную цепь, определяется по формуле:

Q_c=3·U²·ω·^·С, ВАр . (8)

где U - линейное напряжение в точке включения батареи конденсаторов, В; С - емкость на фазе батареи конденсаторов, Ф.

Для полной компенсации реактивной мощности нагрузки необходимо, чтобы выполнилось условие:

(9)

откуда

(10)

Индуктивность нагрузки определим, зная параметры нагрузки Z_n и cosφ:

; Ом (11)

; Гн (12)

Полученное значение L_H подставим в формулу для определения емкости С_п на фазу:

; Ф (13)

Следует отметить, что независимо от того, с какой непосредственно целью применяется компенсирующее устройство, оно во всех случаях в той или иной степени будет вызывать улучшение коэффициента мощности, увеличение пропускной способности звена, повышение напряжения. В зависимости от конкретных условий могут применять индивидуальную компенсацию, групповую, централизованную или комбинированную.