7. Активная и реактивная мощность электроэнергетических систем. Баланс мощности.
При выработке и потреблении энергии на переменном токе равенству вырабатываемой и потребляемой электроэнергии в каждый момент времени отвечает равенство вырабатываемой и потребляемой не только активной, но и реактивной мощности. Эти условия можно записать так:
SPГ = SPП = SPН + SDP, (4.12)
SQГ = SQП = SQН + SDQ, (4.13)
где SPГ и SQГ — генерируемые активная и реактивная мощности станций за вычетом собственных нужд; SPН, SQН — активная и реактивная мощности потребителей; SDP, SDQ — суммарные потери активной и реактивной мощностей в сетях; SPП , SQП — суммарное потребление активной и реактивной мощностей.
Уравнения (4.12) и (4.13) являются уравнениями балансов активной и реактивной мощностей. Баланс реактивной мощности по всей системе в целом определяет некоторый уровень напряжения. Напряжения в узловых точках сети электрической системы в той или иной степени отличаются от среднего уровня, причем это отличие определяется конфигурацией сети, нагрузкой и другими факторами, от которых зависит падение напряжения.
Необходимость в оценке баланса реактивной мощности возникает прежде всего при проектировании подсистемы регулирования напряжения - реактивной мощности АСДУ (автоматизированной системы диспетчерского управления). В ряде случаев оценка изменений условий баланса производится и в практике эксплуатации, например при вводе новых регулирующих устройств, установленных мощностей электростанций, изменениях схемы сети.
Нарушение баланса реактивной мощности приводит к изменению уровня напряжения в сети. Если генерируемая реактивная мощность становится больше потребляемой (SQГ>SQП), то напряжение в сети повышается. При дефиците реактивной мощности (SQГ<SQП), напряжение в сети понижается.
В дефицитных по активной мощности энергосистемах уровень напряжения, как правило, ниже номинального. Недостающая для выполнения баланса активная мощность передается в такие системы из соседних энергосистем, в которых имеется избыток генерируемой мощности.
Обычно энергосистемы дефицитные по активной мощности, дефицитны и по реактивной мощности. Однако недостающую реактивную мощность эффективнее не передавать из соседних энергосистем, а генерировать в компенсирующих устройствах, установленных в данной энергосистеме.
8. Электрическая система. Структура. Свойства. Схема замещения
9. Возможности первичного и вторичного регулирования частоты тока в электрических схемах
При выполнении регуляторов скорости турбин со статическими характеристиками первичное регулирование частоты не обеспечивает поддержание номинальной частоты в системе. Поэтому дополнительно применяют вторичное регулирование. Оно заключается в смещении характеристик регуляторов скорости турбин параллельно самим себе. Вторичное регулирование может осуществляться вручную или автоматически.
Известны усредненная характеристика регуляторов скорости генераторов системы Рго и статическая характеристика нагрузки Рно. В точке О соблюдается баланс активных мощностей при частоте fн. Если отсутствуют первичные регуляторы скорости, то при росте нагрузки потребителей мощность генераторов Рг остается неизменной и частота снизится до f1, а характеристика нагрузки переместится в точку 1 и займет положение Рн.
При включенных регуляторах скорости генераторы наберут часть нагрузки, и пересечение характеристик Рго и Рн окажется в точке 2, а частота станет f2, причем f1 < f2 < fн. При включении регуляторов вторичного регулирования характеристика генераторов Рго будет смещаться до тех пор, пока частота не станет равной номинальной fн (точка 3, характеристика Рго'). В результате весь прирост нагрузки ∆Р примут на себя генераторы станций.
Для выполнения вторичного регулирования частоты в системе обычно выделяют одну или несколько станций, а все остальные поддерживают постоянную нагрузку и участвуют только в процессе первичного регулирования частоты.