43. Технические средства для компенсации потерь напряжения.

46. Регулирование параметров напряжения. Продольно-емкостная и поперечная компенсация конденсаторами.

Регулирование напряжения — это процесс воздействия на его режим в соответствии с изменением мощности источников, мощностей нагрузок потребителей и параметров электрической сети Регулирование напряжения обеспечивает компенсацию потерь на­пряжения, возникших при изменении параметров источника и по­требителей, и поддержание у потребителей заданного уровня на­пряжения при необходимых технико-экономических показателях

Для выявления способов и средств регулирования рассмотрим выражение, определяющее напряжение у потребителей U₂ при напряжении источника питания U₁, добавочном напряжении U_ДОП, создаваемом регулирующими устройствами, мощностях нагрузок потребителя P_МАКС и Q_МАКС, наличии у него компенсирующих уст­ройств мощностью Q_K и параметров сети R, Хl, Х_С:

(11.1)

Анализ выражения (11.1) показывает, что при малоизменяю­щихся U₁, R, Хl, не прибегая к регулированию величин P_МАКС и Q_МАКС, напряжение у потребителей в основном можно регулировать средствами воздействия на добавочное напряжение источника пи­тания U_ДОП и компенсирующую мощность Q_K.

Продольная емкостная компенсация конден­саторами.

Установка последовательно включенных в линию конденсаторов (УПК) дает возможность компенсировать индуктив­ное сопротивление и потерю напряжения в линии (рис. 11.1). Величину I₁Х_С можно рассматривать как отрицательное падение напряжения или как дополнительную ЭДС, вводимую в цепь.

Для УПК отношение емкостного сопротивления конденсаторов Х_C к индуктивному сопротивлению линии Х_L, выраженное в процен­тах, называется процентом компенсации, т.е. с=(Х_С/Х_L)·100%. На практике применяют лишь частичную, или неполную, компенсацию (с<100%) реактивного сопротивления линии. Полная, или избы­точная, компенсация (с>100%) в сетях, непосредственно питаю­щих нагрузку, обычно не применяется, так как это связано с воз­можностью появления в сети напряжений выше допустимых. Осо­бенную опасность представляют случаи внезапного увеличения тока нагрузки (например, при пуске крупных электродвигателей), когда наблюдаются значительные перенапряжения, а также явления ре­зонансного характера. Поэтому на время пуска наиболее крупных электродвигателей параллельно конденсаторам включают активные сопротивления или закорачивают конденсаторы.

Поперечная компенсация конденсаторами.

Конденсаторы, подключаемые параллельно к сети (рис. 11.2, а, б), обеспечивают поперечную компенсацию. В этом случае конденса­торы, генерируя реактивную мощность, повышают коэффициент мощности и одновременно регулируют напряжение, так как умень­шают потери напряжения в сети. В периоды малых нагрузок, когда напряжение повышено, должно быть предусмотрено отключение части батарей конденсаторов БК. При отключенной нагрузке (рис. 11.2, в) ток линии чисто емкостный и напряжение в конце линии выше, чем в начале. При включении нагрузки (рис. 11.2, г) возникает потеря напряжения от тока . Без установки конденсато­ров напряжение в точке сети 1 было бы . При включе­нии конденсаторов появляется опережающий напряжение ток , который создает потерю напряжения , и в результате напря­жение источника будет . Вектор суммарного тока проходящего в цепи, отстает от вектора напряжения на угол φ₁. Следователь­но, наличие конденсаторной батареи уменьшает потерю напряже­ния в линии и увеличивает угол сдвига между напряжениями в начале и конце линии.

Реактивная мощность, генерируемая параллельно включенными конденсаторами, .

Следовательно, указанная реактивная мощность, завися от квад­рата напряжения сети, даже при незначительном его понижении снижается в значительной степени, что приводит к дальнейшему снижению напряжения в сети.

При выборе мощности конденсаторов исходят из необходимого повышения напряжения в линии при неизменной активной нагрузке, что определяется разностью между потерями напряжения в линии до и после включения конденсаторов:

(11.2) ,

где Р и Q – активная и реактивная мощности; r и х — сопротив­ления сети.

При установке конденсаторов введением дополнительной реак­тивной мощности Q снижается реактивная нагрузка сети (Q₂ = Q₁–Q). Так как Р₁=Р₂, то из (11.2) получим относительное повышение напряжения регулирования: , откуда .

Следовательно, мощность конденсаторов определяется напряже­нием сети и ее реактивным сопротивлением; при этом с уменьше­нием сопротивления сети возрастает потребная удельная мощность конденсаторов.

В отличие от продольной компенсации, при которой добавка напряжения, создаваемая последовательными конденсаторами, пря­мо пропорциональна току нагрузки линии, повышение напряжения в сети, создаваемое поперечной компенсацией, не зависит от тока нагрузки и определяется параметрами сети и емкостным током, так как снижение потери напряжения в сети пропорционально I_Кх_Л (рис. 11.2, г). Поэтому при постоянных значениях мощности кон­денсаторной батареи и тока конденсаторов повышение напряжения на участке сети будет наибольшим в конце линии (у потребителя), где х_Л=х_МАКС, и наименьшим в начале линии, где х_Л=0. Таким обра­зом, регулирующий эффект последовательно включенных конденса­торов проявляется плавно вдоль всей линии в отличие от парал­лельно включенных конденсаторов, изменяющих напряжения ступе­нями в точке их установки.