7семестр / ЭСС_ (Барбашов)ЭЗ-31(12.06.14) / ТЛ-1_н

в период маловодья.

Синхронные компенсаторы, устанавливаемые на мощных ПС, представляют собой синхронный двигатель облегченной конструкции, предназначенный для работы на холостом ходу. При работе в режиме перевозбуждения СК является генератором реактивной мощности, а в режиме недовозбуждения − потребителем. Наибольшая мощность СК в режиме перевозбуждения называется номинальной мощностью. В режиме недовозбуждения СК по конструктивным особенностям обычно потребляет около 60 % номинальной мощности. Синхронные компенсаторы выполняются с явно полюсным ротором, горизонтальным расположением вала, частотой вращения 750 об/мин, с номинальной мощностью 50; 100; 160; 320 Мвар и номинальным напряжением 10,5; 11; 15,75 и 20 кВ.

Мощные БСК, установленные на понижающих ПС, комплектуются путем комбинирования параллельных цепочек, составленных из последовательно соединенных отдельных конденсаторов; БСК могут подключаться на напряжения 6, 10, 35 и 110 кВ.

Статические тиристорные компенсаторы, устанавливаемые на ПС электрических систем, состоят из нерегулируемой батареи конденсаторов и включенного последовательно или параллельно с ней регулируемого реактора и предназначены для плавной (регулируемой тиристорным блоком, входящим в систему управления) генерации или потребления реактивной мощности. Номинальные мощности СТК равны 100; 150; 250; 300; 450 Мвар, а номинальные напряжения − 10; 15,75; 20; 35; 38,5; 110 кВ.

Потребительские источники осуществляют генерирование реактивной мощности непосредственно в пункте ее потребления, обеспечивая наиболее полную разгрузку элементов энергосистемы от реактивных токов,

ипредназначены для улучшения коэффициента мощности отдельных потребителей.

Кпотребительским источникам реактивной мощности относятся конденсаторные установки (КУ) и синхронные двигатели (СД).

Конденсаторные установки выпускаются для внутреннего (серия КУ)

инаружного (серия КУН) размещения мощностью 240−425 квар на напряжения 6−10 кВ. Выпускаются также различные серии специальных комплектных КУ напряжением 0,38 и 6−10 кВ, состоящие из стандартных за-

31

водских шкафов с конденсаторами и соответствующими устройствами пуска и регулирования (серия ККУ). Комплектные КУ выпускаются нерегулируемые и регулируемые. Регулирование может быть одноили многоступенчатым. При одноступенчатом регулировании автоматически отключается вся установка, при многоступенчатом автоматически переключаются отдельные секции батарей конденсаторов.

Синхронные двигатели используются в электрических сетях промышленных предприятий и выпускаются на напряжения 0,38; 6 и 10 кВ. Они работают с опережающим коэффициентом мощности, что дает возможность применять их для выработки реактивной мощности в сети.

Использование рассмотренных источников реактивной мощности возможно в двух направлениях:

1)централизованное генерирование реактивной мощности на элек-

тростанциях энергосистем с последующей передачей ее потребителям. Преимуществом является отсутствие затрат на установку дополнительных устройств, генерирующих реактивную мощность, поскольку сами СГ рассчитаны на ее выработку. При этом еще повышается их устойчивость, так как они работают с увеличенными токами возбуждения. Однако централизованное генерирование реактивной мощности связано с передачей реактивной мощности по электрическим сетям, что сопровождается большими потерями активной мощности и неудовлетворительным режимом напряжения. Помимо этого, использование генераторов в режиме СК возможно только эпизодически и приводит к резкому возрастанию удельных потерь активной мощности;

2)децентрализованное генерирование реактивной мощности в раз-

личных точках системы, включая пункты ее потребления. Это позволяет существенно сократить потери активной мощности в сетях, обеспечивает благоприятный режим напряжений и сохраняет необходимые резервы реактивной мощности на электростанциях, однако требует значительных затрат на изготовление, установку и эксплуатацию дополнительного оборудования.

При выборе источников реактивной мощности должно приниматься решение, основанное на экономически целесообразном сочетании централизованного и децентрализованного ее генерирования.

32

запном прекращении подачи электроэнергии, ЭП делятся на три категории. Для ЭП I категории перерыв электроснабжения может повлечь за собой опасность для жизни людей, значительный ущерб хозяйству, повре-

ждение дорогостоящего основного оборудования, массовый брак продукции, расстройство сложного технологического процесса, нарушение функционирования особо важных элементов коммунального хозяйства. К этой категории относятся ЭП операционных больниц, шахт, рудников, железных дорог, доменных и электролизных цехов, телевизионных центров, радиостанций, центральных узлов радиосвязи и телеграфа, телефонных станций, водопровода и канализации, метро, сооружений и объектов с массовым скоплением людей, действующих при искусственном освещении (театры, центральные универмаги, стадионы и т. п.), а также совокупность городских потребителей с общей нагрузкой более 10 МВА и животноводческие комплексы, производящие продукцию на промышленной основе.

Из состава ЭП I категории выделяется особая группа ЭП, бесперебойная работа которых необходима для безаварийного останова производства с целью предотвращения угрозы жизни людей, взрывов, пожаров и повреждения дорогостоящего основного оборудования.

Для ЭП II категории перерыв электроснабжения приводит к массовому недоотпуску продукции, массовым простоям рабочих, механизмов и промышленного транспорта, нарушению нормальной деятельности значительного количества городских и сельских жителей. К этой категории относятся ЭП цехов массового поточного производства машиностроительной промышленности, предприятия легкой промышленности, водопроводные и канализационные подкачки, крупные магазины, фабрики-прачечные, здания высотой более пяти этажей, многоквартирные дома с электроплитами, административно-общественные здания, лечебные, детские учреждения, школы и учебные заведения, группы городских потребителей с общей нагрузкой от 300 до 1000 кВА.

К ЭП III категории относятся все остальные ЭП, не подходящие под определение I и II категорий. Это ЭП вспомогательных цехов предприятий, небольших поселков и т. п.

Электроснабжение ЭП I категории должно обеспечиваться электроэнергией от двух независимых взаимно резервирующих ИП, и перерыв в

34

энергоснабжении может быть допущен лишь на время автоматического восстановления питания.

Независимым ИП называется источник, на котором сохраняется напряжение при его исчезновении на других источниках. К независимым ИП относятся две секции системы шин электростанции или ПС при одновременном выполнении следующих условий:

1)каждая из секций или систем шин в свою очередь имеет питание от независимого источника;

2)секции или система шин не соединены между собой или имеют связь, автоматически отключающуюся при нарушении нормальной работы одной из секций или систем шин.

Электроснабжение особой группы ЭП I категории должно предусматриваться от трех независимых взаимно резервирующих ИП. В качестве третьего независимого ИП для особой группы ЭП и в качестве второго независимого ИП для остальных ЭП I категории могут быть использованы местные электростанции, электростанции энергосистем (в частности, шины генераторного напряжения), специальные агрегаты бесперебойного питания, аккумуляторные батареи и т. п.

Электроснабжение ЭП II категории рекомендуется обеспечивать электроэнергией от двух независимых взаимно резервирующих ИП, и перерыв их электроснабжения может быть допущен на время, необходимое для включения резервного питания действиями дежурного персонала или выездной оперативной бригады.

Допускается питание ЭП II категории по одной ВЛ, в том числе с кабельной вставкой, если обеспечена возможность проведения аварийного ремонта этой линии за время не более 1 суток. Допускается питание ЭП II категории по одной КЛ, состоящей не менее чем из двух кабелей, присоединенных к одному общему аппарату. При наличии централизованного резерва трансформаторов и возможности замены повредившегося трансформатора за время не более 1 суток допускается питание ЭП II категории от одного трансформатора.

Электроснабжение ЭП III категории может выполняться от одного ИП при условии, что перерывы электроснабжения, необходимые для ремонта или замены поврежденного элемента, не превышают 1 суток.

35

2.2.2. Характеристика основных типов электроприемников

Свойства ЭП, включенных в сеть, обусловливают характер нагрузки сети и ее технико-экономические показатели, оказывают непосредственное влияние на качество электроэнергии. Так, ЭП, создающие неравномерные по фазам нагрузки, вызывают несимметрию токов и напряжений; нелинейные ЭП, являясь источниками высших гармоник токов и напряжений в электрических сетях, увеличивают отклонения напряжения, потери мощности и энергии в сети, нагрев машин; из-за влияния токов высших гармоник, помимо этого, происходят повреждения конденсаторов.

Электроприемники с резкопеременной толчковой нагрузкой создают в сетях колебания напряжения, которые приводят к миганию ламп, отказу от работы электронной аппаратуры, ухудшению работы двигателей. Периодическая ударная нагрузка большой мощности может вызывать периодические колебания частоты вращения двигателей (качания). Если мощность двигателей соизмерима с мощностью системы, то возникают качания и генераторов.

Таким образом, для нормальной работы сетей, улучшения их техникоэкономических показателей и стабилизации параметров электроэнергии в зависимости от характера включенных ЭП должны приниматься те или иные технические меры. При этом в сетях с несимметричными нагрузками могут быть использованы симметрирующие устройства, в сетях с нелинейными установками − поперечные фильтры, настраиваемые на определенные частоты. Для снижения влияния колебаний напряжения могут быть применены быстродействующие статические тиристорные устройства либо установки продольно-емкостной компенсации, использованы рациональные схемы электроснабжения (например, раздельное питание силовых и осветительных ЭП). Чтобы избежать качаний, уменьшают электрическую удаленность двигателей мощных ударных нагрузок от ИП с постоянной частотой вращения. Для этого используют продольно-емкостную компенсацию.

Для сетей с ЭП, потребляющими значительную реактивную мощность, должна быть рассмотрена возможность применения соответствующих средств для ее компенсации.

Особенности работы ЭП должны учитываться при проектировании, анализе режимов, а также эксплуатации сетей, от которых питаются рас-

36

сматриваемые ЭП.

2.2.3. Графики электрических нагрузок

Электрическая нагрузка отдельных потребителей, а следовательно, и суммарная их нагрузка, непрерывно меняется, что отражается графиком нагрузки, т.е. диаграммой изменения мощности (тока) во времени. По виду фиксируемого параметра различают графики активной, реактивной, полной мощностей и тока потребителей. Графики отражают изменение нагрузки за определенный период времени. По этому признаку различают суточные графики различных типов суток (суббота, воскресенье, понедельник, рабочий день), недельные, месячные, сезонные осенне-зимнего и весенне-летнего (или зимнего и летнего) периодов года, годовые месячных максимумов нагрузок, а также годовые графики нагрузок по продолжительности.

На основании многолетнего опыта эксплуатации построены типовые суточные графики электрических нагрузок для характерных групп ЭП предприятий различных отраслей промышленности и городов.

Из типовых графиков активных нагрузок коммунально-бытовых потребителей следует, что осветительная нагрузка существенно зависит от времени года и имеет наибольшее значение в вечерние зимние часы. Летом суточный максимум нагрузки снижается по значению и длительности и наступает в более позднее время. Нагрузка от электробытовых приборов и бытовых двигателей также характеризуется резко выраженным максимумом в вечернее время, а утренний максимум нагрузки обусловлен увеличением электропотребления на бытовые нужды.

Для типовых графиков активных нагрузок промышленных предприятий снижение нагрузки среди смены обусловлено уменьшением потребления электроэнергии во время обеденных перерывов. В летнее время электрическая нагрузка несколько ниже, чем в зимнее, что объясняется ремонтом части оборудования и отключением специфических нагрузок зимнего периода работы предприятий (отопление, вентиляция и др.).

Нагрузка потребителей электроэнергии изменяется во времени под влиянием большого числа факторов. Эти колебания могут быть разделены на регулярные и случайные.

В суточном разрезе нагрузка регулярно снижается в ночные часы и

37

повышается в утренние и вечерние. В недельном разрезе регулярные снижения нагрузки происходят в нерабочие (выходные и праздничные) дни, в годовом разрезе происходит регулярное снижение нагрузки в летний период. Указанные колебания определяются устойчивыми циклами природных явлений (ночь, лето и т. д.), технологическими особенностями режима электропотребления, а также длительностью рабочих смен, их организацией, числом и регулярной последовательностью нерабочих дней и т. д. На регулярные колебания накладываются нерегулярные, вызываемые случайными изменениями электрических нагрузок вследствие разновременности включения и отключения отдельных приемников электроэнергии, изменения метеорологических условий и других случайных факторов. Эти колебания, не изменяя общего характера регулярного режима электропотребления, приводят к дополнительной изменчивости потребительской нагрузки и, в частности, к случайным набросам и сбросам нагрузки по отношению к средней нагрузке. При решении вопросов перспективного развития энергосистем возникает необходимость учитывать практически все виды неравномерности режима электропотребления. В связи с этим при прогнозировании режимов электропотребления предусматривается разработка как графиков регулярных изменений нагрузки, так и вероятностных характеристик ее случайных отклонений.

Различают отчетные графики, используемые для анализа режимов работы энергосистемы в процессе эксплуатации, и расчетные (перспективные) графики, необходимые для планирования работы и проектирования отдельных энергетических объектов и энергосистем. Отчетные графики, получаемые с применением самопишущих приборов или на основании периодических замеров нагрузки, изображаются в виде непрерывной кривой или ломаной линии. Перспективные графики, получаемые расчетным путем, принято для удобства их использования изображать в виде ступенчатой линии, состоящей из 24 горизонтальных участков, соответствующих нагрузке каждого часа (суточный график), или из 12 участков, соответствующих максимальной или средней нагрузке каждого месяца (годовой график). При разработке перспективных годовых графиков различают статические графики, отображающие изменение нагрузки в течение года при заданном постоянном составе потребителей, и динамические графики,

38

учитывающие рост нагрузки, обусловленный вводом в эксплуатацию новых потребителей.

Суточный график характеризуется следующими показателями

(рис. 2.1):

−максимальная и минимальная нагрузка Рнб и Рнм;

−среднесуточная нагрузка

Рисунок 2.1 − Суточный график нагрузки

Суточный график условно делится на три характерные зоны: базисную 3, расположенную ниже линии минимальной нагрузки; полупиковую 2 – между линиями минимальной и среднесуточной нагрузок; пиковую 1 – выше линии среднесуточной нагрузки. Аналогичные показатели могут применяться также для характеристики недельных, месячных, годовых графиков.

По типовым графикам отдельных потребителей строится суммарный график группы потребителей, питающихся от данной ЛЭП, и суммарный

39

график нагрузок ПС. Потребители, у которых графики нагрузок носят одинаковый характер, называются однородными, и их суммарный график по конфигурации аналогичен графикам рассматриваемых потребителей. Потребители, у которых графики нагрузок по характеру не совпадают, называются разнородными, и их суммарный график зависит от преобладания того или иного вида нагрузки. При построении суммарного графика нагрузки ПС, от которой отходит ряд ЛЭП, считают, что имеет место линейная неоднородность, если каждая ЛЭП питает разнородных потребителей (например, коммунально-бытовые, одно- и двухсменные предприятия), и межлинейная неоднородность, если разнородные потребители, питающиеся от данной ПС, сгруппированы так, что к каждой отдельной ЛЭП подключены однородные потребители (например, к одной ЛЭП − односменные предприятия, к другой − двухсменные, к третьей − коммунальнобытовые и т. д.).

По суточным графикам нагрузок для различных сезонов года строят годовые графики нагрузок по продолжительности (годовые упорядоченные графики нагрузки). Эти графики (рис. 2.2) представляют собой диаграммы постепенно убывающих значений мощности, каждому из которых соответствует время, в течение которого данная мощность в продолжении года требуется потребителю.

Рисунок 2.2 − Годовой график нагрузки по продолжительности

Другой важной формой годового графика следует считать годовой график максимумов нагрузки (рис. 2.3). На таком графике на оси абсцисс откладываются дни года или месяцы в календарном порядке, а по оси ор-

40