3.7. Баланс реактивной мощности в сети

При курсовом проектировании принимается, что электрическая станция или система полностью удовлетворяет потребность в активной мощности. Поэтому баланс активной мощности в сети не рассматривается.

Установленная активная мощность генераторов на электростанциях Р_эс сети может быть приближенно определена по активной суммарной нагрузке в пунктах потребления энергии (Р_{н сум}) и с учётом потерь активной мощности в сети (6…8 %) несколькими трансформаторами, т.е.

Р_эс = 1,08Р_{н сум}.

При курсовом проектировании составление баланса реактивной мощности сводится к тому, чтобы обеспечить приемлемые условия работы электросети. В соответствии с принципом встречного регулирования напряжения целесообразно поддерживать на шинах СН и НН подстанций такие уровни напряжения:

(1,05 - 1,08)U _ном- в режиме максимальных нагрузок,

U _ном- в режиме минимальных нагрузок.

Для послеаварийных схем сети при максимальных нагрузках напряжение на шинах СН и НН всех подстанций не должно быть ниже U_ном (желательно иметь это напряжение больше U_ном).

Реактивная составляющая собственных нужд электростанций с учетом потерь мощности в трансформаторах собственных нужд электростанций определяется исходя из cos= 0,7.

Основными составляющими расходной части баланса реактивной мощности (Q_п) являются нагрузка потребителей (Q_н) и потери в трансформаторах (Q_т) и линиях электропередачи (Q_л).

Q_л=Р_н·tg_н+Q_т+Q_л. (13)

Реактивная составляющая нагрузки Q_н= Р_н·tg_н  потребителей определяется исходя из средне статических значений tg_н  (табл.1 к примеру 1).

Потери реактивной мощности в трансформаторах и автотрансформаторах (Q_т) определяются по их параметрам и ожидаемой загрузке. При приближенных (оценочных) расчетах можно принять равными: (0,07 - 0,065) S_ном для двухобмоточных трансформаторов; 0,09S_ном для трехобмоточных трансформаторов; 0,07S_ном для автотрансформаторов.

При выполнении расчетов Т.Э. эффективности принятых решений сетевого развития следует при определении  Q_т воспользоваться графиками потерь реактивной мощности [4], рис. 5 и 6.

При более точных расчетах потери в трансформаторах  Q_т следует определить из выражения:

, (14)

 

где Q_ктр  - реактивные потери в трансформаторах, вызванные потоками рассеяния;

  Q_хтр - реактивные потери, обусловленные намагничивающей мощностью трансформатора;

x_тр и b_тр0- соответственное реактивное сопротивление и реактивная проводимость трансформатора.

При курсовом проектировании для предварительной оценки потерь в линиях можно принять: в линиях 35-110 кВ  ΔQ_л= 0,09Ри 0,15Рв линиях 220 кВ и выше [8].

При точных расчетах следует использовать выражение:

  , (15)

где х_л - индуктивное сопротивление линии.

В приходной части баланса реактивной мощности учитывается:

- располагаемая реактивная мощность электростанций Q_эс, исходя из активной мощности и tg_г генераторов (при отсутствии подробных данных tg_г = 0,62 для ГРЭС, АЭС и tg_г = 0,75 для ГЭС и ТЭЦ).

Q_эс = 1,08· P_{н сум} ·tg_г ; (16)

- зарядная мощность ВЛ Q_с, при приближенных расчетах на первом этапе можно принять, что на каждые 100 км одно-цепной линий, зарядная реактивная мощность составляет при напряжении 110кВ -- 3,4…3,8 Мвар, при 150кВ -- 5,5…6,1 Мвар, при 220кВ – 14…14,6 Мвар, при 330кВ -- 40,6…42 Мвар, при 500кВ -- 91  99 Мвар, при 750 кВ – 211…232 Мвар.

При более точных расчетах на II этапе зарядная мощность ВЛ определяется по формуле:

Q_с= U²·b₀·l_л; (17)

где b₀ - удельная емкостная проводимость, см / км ;

l - длина ВЛ, км.

Напряжение линии, кВ  110 - 220    330 - 500    750

b₀, см/км   2,7·10^-6     3,7·10^-6  4,2·10^-6

Зарядная мощность - реактивная (емкостная) мощность, которая генерируется линией, определяется в основном напряжением линии и принимает существенные значения для ВЛ напряжение 110 кВ и выше.

Величина мощности компенсирующих устройств Q_ку определяется из условия обеспечения баланса реактивной мощности в электрической сети

Q_эс + Q_{с сум}+ Q_ку P_н tg_г+ Q_т+Q_л. (18)

Суммарная мощность компенсирующих устройств при максимальной нагрузке

Q_{ку сум} Q_{н сум} -(Q_эс + Q_{с сум}) ;    (19)

Выбор типа компенсирующих устройств и места их установки в сети при проектировании решается на основе расчетов вариантов для ТЭ сравнения с учетом обеспечения условий регулирования напряжения.

Внутри сети одного напряжения размещение КУ с целью обеспечения наиболее эффективного повышения напряжения и снижения потерь производится в точках наиболее удаленных от источников питания. Технические данные КУ приведены в литературе ([4], табл.9,26…9,30; [3], табл. 6,91…6,92).

В питающих сетях напряжением до 200 кВ распределение реактивной мощности обычно ограничивается параметрами режима.

Обычно определяющими оказываются послеаварийные режимы работы сети. При этом необходимо считаться с влиянием распределения реактивной мощности на режим напряжений и изменения режима напряжений на потери активной мощности в сети [6].

В качестве примера (пример 4) покажем сводный баланс реактивной мощности в вариантах развития сети по заданию 1-1, в таблице 11.

Т а б л и ц а 11