72. Способы регулирования напряжения в сети? Какие виды компенсирующих устройств вы знаете?

Напряжение в сети непрерывно меняется из-за изменения:

а) нагрузки,

б) сопротивления элементов сети,

в) режимов работы источников питания (ИП).

   Регулирование напряжения – это изменение уровня напряжения в характерных точках сети с помощью специальных технических средств.

Рис.4.8. Методы регулирования напряжения

Напряжение на шинах потребителя:   .

 Возможности изменения напряжения  :

 1) С помощью изменения напряжения   в центре питания (ЦП). Этот способ называется централизованным регулированием.

 2) С помощью линейного регулятора (ЛР, рис.4.8). Фаза и величина добавки ΔUлр  изменяются с помощью переключения концов вторичной обмотки и отпаек вольтодобавочного трансформатора.

3)   - изменение реактивной мощности путем подключения конденсаторных батарей. Этот способ называется «компенсация реактивной мощности» или «поперечная компенсация».

4)     Изменение реактивного сопротивления за счет последовательно включенных конденсаторов (Х – Хс). Этот способ называется «продольная компенсация». Он используется для ВЛ 6 кВ средней длины, для длинных линий высокого и сверхвысокого напряжения и для питания резкопеременной нагрузки (дуговые печи, прокатные станы, сварка).

а) регулирование на шинах электростанций и подстанций;

б) регулирование на отходящих линиях;

в) дополнительное регулирование.

К способам изменения напряжения в системах электроснабжения промыш­ленных предприятий относят:

а) изменение сопротивления элементов и участков сети;

б) изменение протекающей по сети реактивной мощности;

в) изменение коэффициента трансформации нерегулируемых (с переключением ответвлений без возбуждения, ПБВ) трансформаторов.

Регулирование на отходящих линиях. Регулирование напряжения на каждой отходящей от шин подстанции линии является более совершенными и эффективным способом по сравнению с регулированием на шинах. В этом случае смогут быть использованы трансформаторы с РПН, ЛР и конденсаторы для поперечной компенсации.

Этот способ регулирования получается дорогим при достаточно развитых системах электроснабжения из-за необходимости установки большого количества регулирующих устройств. В этом случае нельзя упускать возможности применения регулирования напряжения для группы линий.

Совместное регулирование напряжения включает в себя пер­вый и второй способы. Для его осуществления используются средства, перечис­ленные выше. Применяется совместное регулирование в том случае, когда невозможно создать требуемый режим напряжения в системе электроснабжения с помощью толь­ко одного из способов.

Дополнительное регулиро­вание применяется в том случае, когда с помощью указанных способов не удается обес­печить требуемое качество напряжения у не­которой части потребителей электроэнергии. В этом случае чаще всего используются такие средства, как ЛР и конденсаторы (поперечной и продольной компенсации).

Какие виды компенсирующих устройств вы знаете?

Различают следующие компенсирующие устройства (КУ): синхронные компенсаторы (СК), параллельно включаемые батареи силовых конденсаторов (БСК), шунтирующие реакторы (ШР).

Синхронный компенсатор (СК) представляет собой синхронный двигатель облегченной конструкции, работающий только в режиме холостого хода (рисунок 1). При работе в режиме перевозбуждения СК являет­ся генератором реактивной мощности. Наибольшая мощность СК в этом режиме называется его номинальной мощностью. При работе в режиме недовозбуждения СК является потребителем реактивной мощности.

СК потребляет относительно небольшую активную мощность, вызванную лишь потерями в статоре и роторе и трени­ем в подшипниках.

Основное достоинство СК — то, что при аварийном понижении напряжения в сети он способен увеличить выдаваемую реактивную мощность, особенно при автоматическом форсировании возбужде­ния, что способствует повышению напряжения в сети. Следова­тельно, СК обладает положительным регулирующим эффектом. Другим достоинством СК является возможность его работы в режиме потребления реактивной мощности и плавность регулирования изменения мощностьи. Таким образом, в одном агрегате совмещены возможности и конденсатора и реактора.

В установках с большей мощностью и на большее на­пряжение применяют батареи конденсаторов с параллельным и последовательно-параллельным включением отдельных банок. Уве­личение номинального напряжения батареи конденсаторов дости­гается последовательным соединением банок, а для увеличения мощности применяют параллельное соединение банок.

Конденсаторы (рисунок 2) — экономичный источник реактивной мощности. Их удельная стоимость невысока. Удорожа­ние низковольтных конденсаторов объясняется тех­нологическими особенностями их изготовления. Дело в том,  что при одинаковой мощности в конденсаторах меньшего номи­нального напряжения должна быть обеспечена большая емкость.

Повышение емкости БСК достигается в основном увеличением площади пластин конденсаторов, так как уменьшение слоя диэлек­трика снижает их электрическую прочность.

Более дорогие низковольтные конденсаторы дают, однако, боль­ший экономический эффект при компенсации по сравнению с высо­ковольтными, поскольку их устанавливают ближе к электроприемникам и они разгружают большие участки сети от перетоков реактивной мощности.

Основной технический недостаток конденсаторов заключается в том, что снижение напряжения в сети приводит к значитель­ному снижению их мощности, компенсирующий эффект падает, что способствует дальнейшему снижению напряжения. При повы­шении напряжения в сети (например, в ночное время) конденсаторы способствуют его дальнейшему росту. Следовательно, в отличие от СК конденсаторам свойствен отрицательный регулирующий эф­фект, и их чрезмерное сосредоточение у потребителей понижает устойчивость узлов нагрузок по напряжению.

Аналогичным конденсатору действием обладает синхронный двигатель. Основноеназначение синхронных двигателей (СД) — выполне­ние механической работы; генерирование реактивной мощности — их побочная хоти и важная функция. В этом отношении СД полно­стью аналогичны СК и также не являются экономичными КУ. по­скольку имеют значительные потерн на нагрев при работе с макси­мальным током возбуждения.

Шунтирующий реактор (ШР) — это устройство, обладающее большой индуктивностью и малым активным сопротивлением (рисунок 3). Реактор потребляет реактивную мощность, тем самым снижает напряжение в сети. Шунтирующий реактор применяют для повышения пропускной способности линий сверхвысокого напряжения разгружая их по реактивной мощности, а так же для регулирования реактивной мощности и напряжения. Шунтирующие реакторы рассчитаны на  высокие и сверхвысокие напряжения и могут присоединяться как к линии, так и подключаться к шинам подстанции.