2.3. Регулювання напруги в мережах зміною параметрів мереж

У деяких межах напругу можна регулювати, змінюючи опір живильної мережі. Так, якщо живильна мережа чи її ділянка складається з декількох рівнобіжних ліній, то, відключаючи в години мінімальних навантажень одну з таких ліній, можна збільшити втрату напруги в живильній мережі і тим понизити напругу у споживача.

Спосіб регулювання напруги шляхом зміни опору мережі практично можливо здійснити на підстанціях з декількома трансформаторами, що працюють паралельно: один чи декілька з них відключають у режимі мінімальних навантажень. Таке регулювання напруги вигідне тим, що підвищує економічність роботи трансформаторів. Вдаватися до подібних операцій можна лише у випадку, коли вони не знижують надійності електропостачання. Тому на підстанціях з двома трансформаторами встановлюють, як правило, автоматичне введення резерву (АВР), що діє при аварійному відключенні працюючого трансформатора.

Зниження реактивного опору кола і, отже, збільшення напруги при максимальних навантаженнях можна домогтися, застосовуючи подовжню компенсацію індуктивності лінії (рис.6).

Напруга на приймальному кінці ланки лінії при наявності подовжної компенсації з опором Х_с виражається формулою

.

З формули видно, що зміною величини Х_с (наприклад, шунтуванням конденсаторів при знижених навантаженнях) можна здійснювати східчасте регулювання напруги мережі.

Хоча подовжня компенсація прийнятна на лініях передачі всіх напруг, що мають більш-менш значне індуктивне навантаження, але економічно вона ефективніша на лініях з проводами з кольорового металу великого перерізу чи зі сталевими проводами всіх перерізів у місцевих мережах.

У лініях далеких передач подовжню компенсацію використовують для підвищення їх пропускної здатності. Число конденсаторів у батареї для поздовжної компенсації визначається необхідним рівнем напруги на приймальній підстанції і максимальним навантаженням лінії.

В електропередачах високої напруги звичайно компенсують не більше 40…50% індуктивності лінії, тому що великий ступінь компенсації може привести до помилкових дій релейного захисту, а за відомих умов і до коливального режиму (саморозгойдування) синхронних генераторів.

2.4. Регулювання напруги в мережах зміною величини реактивної потужності в них.

Ефективно регулювати напругу шляхом зміни реактивної потужності в мережі можна за допомогою синхронних компенсаторів чи батарей конденсаторів при включенні їх паралельно до навантаження.

Синхронний компенсатор (СК) встановлюють на приймальній підстанції і приєднують до шин НН підстанції чи до обмотки НН автотрансформатора. Такий компенсатор являє собою синхронний електродвигун і при перезбудженні є ємнісним навантаженням для мережі (генератором реактивної індуктивної потужності), а при недозбудженні стає споживачем реактивної потужності. Таким чином, змінюючи збудження синхронного компенсатора, безпосередньо впливають на величину реактивної потужності, що протікає по мережі, і отже, на напругу у споживача.

Регулювання напруги за допомогою СК відбувається плавно. Діапазон регулювання залежить від потужності СК і величини реактивного навантаження лінії.

Номінальною потужністю синхронного компенсатора вважається потужність при генеруванні ним реактивної (індуктивної) потужності, тобто при роботі з перезбудженням. При роботі компенсатора з недозбудженням чи без збудження, тобто в режимі споживання реактивної потужності (що потрібно при мінімальних навантаженнях), його максимальна потужність становить 40…60% від номінальної. Це пояснюється тим, що струм збудження СК зменшується, наближаючись у міру збільшення споживання реактивної потужності до нуля. Для збільшення потужності СК у режимі споживання реактивної потужності вдаються до застосування на ньому негативного збудження. У цьому випадку його потужність гарантується не нижчою 0,65 від номінальної.

Синхронні компенсатори виготовляються на потужність 10 МВА і 16 MBА напругою 6,3…10,5 кВ і 25…100 MBА напругою 10,5 кВ. СК потужністю понад 25 MBА виготовляються з водневим охолодженням. Великі СК звичайно використовуються за графіком генерації реактивної потужності в системі і тому служать для централізованого регулювання напруги.

У тих випадках, коли розрахункова потужність компенсуючої установки менша за мінімальну потужність СК чи коли не потрібна її робота в режимі споживання реактивної потужності, встановлюють керовані батареї конденсаторів (КБК), що розділені на ряд секцій. Найбільша потужність секцій визначається припустимою величиною відхилення напруги на вторинних шинах приймальної підстанції. КБК мають більшу економічність, ніж СК, і тому мають поширення.

КБК великої потужності (100 і більш MBА) встановлюють також і на великих районних підстанціях енергосистем, що мають достатню кількість СК для роботи в режимі споживання реактивної потужності в нічний час, КБК великої потужності включаються безпосередньо на шини високої напруги – 110 кВ.

Для місцевого регулювання напруги на великих промислових підприємствах, особливо в тих випадках, коли їх електропостачання здійснюється по лініях з великим реактивним опором, ефективно ви-користовуються синхронні електродвигуни потужністю 1…10 МВА. При звичайному коефіцієнті завантаження двигунів (0,7 Р_н) реактивна потужність їх при напрузі на затискачах 0,9…1,0 U_н становить від 1,3 до 1,5Q_н. Регулювання, як і синхронними компенсаторами, відбувається плавно, і цей процес може бути автоматизований.

На тих промислових підприємствах, де маються КБК, встановлені для компенсації реактивної потужності, вони можуть використовуватися і як засоби для регулювання напруги, не вступаючи при цьому в протиріччя з їх основним призначенням.

На рис. 7 наведена типова схема електричних мереж різної напруги з різними елементами регулювання напруги. В електричних мережах надвисоких напруг, лінії яких мають велику зарядну потужність, як пристрої, що споживають реактивну потужність, використовуються реактори Р1-РЗ. Реактори в залежності від режиму можуть бути ввімкнені або вимкнені.

Керування режимом таких реакторів здійснюється ступінчато (дискретно). Споживання реактивної потужності реактором може змінюватися підмагнічуванням його осердя. Індуктивність реакторів з підмагнічуванням змінюється плавно у функції струму керування.

Підмагнічені реактори можуть працювати в поєднанні з батареями конденсаторів (БК), що у даному випадку виконують роль джерела реактивної потужності. Потужність батарей конденсаторів регулюється ступінчато зміною числа працюючих секцій батарей. Реактор з підмагнічуванням і конденсаторною батареєю, що має ступінчате керування, складають у цілому плавно регульований агрегат - статичний компенсатор реактивної потужності.

Як джерело реактивної потужності використовують батареї конденсаторів. Установки великої потужності (БК1) можуть приєднуватися до живильної мережі енергосистеми, менш потужні установки (БК2, БКЗ) - до розподільних електричних мереж і різних вузлів цієї мережі, включаючи мережу низької напруги.

Зміна режиму вказаних елементів регулювання напруги призводить до зміни потокорозподілу реактивної потужності і, як наслідок, до зміни напруги у вузлах і до зміни втрат потужності в EEC.

Особливе місце серед засобів регулювання напруги в електричних мережах займають трансформатори з РПН. Перемикання відгалужень трансформаторів приводить до зміни вторинної напруги на його виводах. Якщо мережа, що живиться через нього (наприклад, трансформатор Т1), радіальна і не містить великих джерел реактивної потужності, то практично це не призводить до зміни потоків реактивної потужності. Перемикання відгалужень трансформаторів зв'язку електричних мереж різних напруг або працюючих паралельно (наприклад, AT1), приводить до перерозподілу реактивної потужності між цими мережами. Регулювання напруги трансформаторами здійснюється дискретно.

ВИСНОВКИ.

Таким чином, характеристики елементів, за допомогою яких здійснюється регулювання напруги в електричних мережах можна відобразити у вигляді таблиці:

Режим елементу	Елемент енергосистеми
	Плавне (неперервне) регулювання	Ступінчате (дискретне) регулювання
Генерування реактивної потужності	Генератори, СК, синхронні двигуни в режимі перезбудження, а також джерела на основі перетворювачів. Реактори з підмагніченням в поєднанні з батареями конденсаторів	Батареї конденсаторів
Споживання реактивної потужності	Генератори, СК, синхронні двигуни в режимі недозбудження, реактори з підмагніченням.	Звичайні реактори
Перерозподіл потоків реактивної потужності між мережами різних напруг		Трансформатори з РПН