3.Схемы замещения вЛ СвН

При расчете режима работы электрической сети воздушная трехфазная ли- ния переменного тока напряжением ܷ ൑ 500 кВ и длиной до 300 км может быть представлена схемой замещения с сосредоточенными параметрами П-образ- ного или Т-образного вида (рис. 2.4)

Расчеты по схемам замещения для линий электропередачи дают результаты, резко отличающиеся от расчетных данных по схеме замещения (рис.4.2.1а и 4.2.1б.). Причина в том, что в передаче переменного тока очень незначительны поперечные активная и емкостная проводимости и почти нет фазовых сдвигов и затухания.

Нами предлагается для составления схемы замещения линии электропередачи емкость линии принимать как последовательно включенный элемент (рис.4.2.2). Обоснованием для этого является физика процесса резонанса на линии, который представляет собой резонанс напряжений. Момент резонанса соответствует режиму равенства нагрузки линии натуральному (S = S_НАТ), при котором имеет место равенство емкостного и индуктивного мощностей ( ).

Как известно, согласно законам электротехники, такой режим имеет место в последовательной схеме (рис. 4.2.2).

 

Рис. 4.2.2

 

При рассмотрении баланса реактивных мощностей не имеет значения способ включения источников реактивных мощностей (конденсаторов или других компенсирующих устройств): параллельное или последовательное. Линия, генерирующая реактивные мощности, может быть представлена как последовательно включенные емкостные и индуктивные источники. В схемах замещения (рис.4.2.3а и 4.2.3б) представлены просуммированные результаты реактивных сопротивлений.

Как нами было рассмотрено выше, линия сильно меняет свои свойства в зависимости от нагрузки. При Р < Р_НАТ в линии преобладает емкостная мощность, ей соответствует емкостное сопротивление и линия может быть замещена схемой (рис.4.2.3.а).

При S = S_НАТ схема замещения будет состоять только из активного сопротивления (рис.4.2.3.б).

При нагрузке S > S_НАТ в линии преобладает индуктивная мощность, ей соответствует индуктивное сопротивление Хл и схема замещения будет выглядеть как на рис. 4.2.3.в.

 

 

Рис. 4.2.3.

 

Подытоживая выше сказанное, можно сказать следующее: баланс реактивных мощностей на линии высокого напряжения сильно зависит от нагрузки. При малых передаваемых мощностях, на линии преобладает емкостная реактивная мощность, при натуральной мощности она равна 0, при больших мощностях на ней преобладает индуктивная реактивная мощность, соответственно линия должна иметь различную схему замещения.

Принятые схемы замещения линии сверхвысокого напряжения не соответствует реальному процессу в линии. Предлагается линию замещать последовательно включенными сопротивлениями. Правильность такого предложения подтверждается наличием места в ней резонанса напряжения.

4.Вторичное регулирование частоты

 

Регулирование частоты в энергетических системах требует изменения мощности, которую выдают генераторы. Мощность генераторов и ее изменения определяются мощностью турбин, которыми эти генераторы приводятся во вращение. Поэтому, рассматривая возможности регулирования частоты в энергетических системах, необходимо проанализировать характеристики первичных двигателей - тепловых и гидравлических турбин, изменяющих свою мощность под действием систем регулирования.

Регулятор скорости турбины может иметь астатическую или статическую характеристику (рис. 8.6). Под действием регулятора либо восстановится номинальная частота, либо установится некоторая новая частота    f₁, близкая к f_ном. Реальные регуляторы скорости имеют статическую характеристику. Добиться астатической характеристики у регулятора практически очень трудно.

 

 

Рис. 8.6. Астатическая (а) и статическая (б) характеристики регулятора скорости турбины

 

Наклон характеристики принято называть крутизной:

 

.

(8.10)

 

Для тепловых станций К=15-20%, для гидравлических К=25-50%.

Первичное регулирование частоты непрерывно осуществляется всеми электростанциями автоматически, персонал станции и диспетчер энергосистемы в этот процесс не вмешиваются.

На рис. 8.7 в точке 0 существовал баланс Р_г0 = Р_Н0 при f_ном. При увеличении нагрузки до Р_Н1 частота по статической характеристике снизилась доf₁ (точка 1). Если отсутствует регулирование скорости турбины, то баланс может установиться при частоте  f₁ : Р_г0 = Р_Н1, но регулятор скорости турбины увеличивает впуск энергоносителя и генератор набирает часть нагрузки: ΔР=Р_г1-Р_г0. Устанавливается новый баланс Р_г1 = Р_н1 при частоте f₂ (точка 2).

 

 

Рис. 8.7. Первичное регулирование частоты

 

При первичном регулировании большую нагрузку набирают генераторы с большей номинальной мощностью и крутизной характеристики.

 

Если отклонение частоты  f₂  от f_ном  больше допустимого, то для дополнительной корректировки частоты в системе применяется вторичное регулирование частоты. В процессе вторичного регулирования также осуществляется изменение мощности, развиваемой турбинами, в зависимости от частоты. Вторичное регулирование ведется либо автоматическими регуляторами частоты (вторичными регуляторами скорости), либо вручную обслуживающим персоналом станции, который контролирует частоту по показаниям приборов.

 В отличие от первичного регулирования частоты, в котором принимают участие все станции, для вторичного регулирования выбирают одну или несколько станций с большой крутизной характеристики регулятора скорости турбины. Все остальные станции получают задание поддерживать постоянное значение Р_Г и участвовать в первичном регулировании частоты.

В результате вторичного регулирования статическая характеристика турбины перемещается параллельно самой себе до тех пор, пока частота не станет номинальной (на рис. 8.8 точка 3), мощность генератора при этом увеличивается до  Р_г2.

 

 

Рис. 8.8. Первичное и вторичное регулирование частоты

 

Наилучшее качество частоты может быть достигнуто при автоматическом регулировании, если оно осуществляется совместно с экономическим распределением активных нагрузок между станциями.

Основная цель экономического распределения нагрузок между электростанциями заключается в том, чтобы требуемое количество энергии выработать с минимальными затратами. Основным критерием при эксплуатации электрических станций является себестоимость отпущенной потребителям электроэнергии, главной составляющей которой являются затраты на топливо, поэтому считают, что наивыгоднейшим режимом системы будет такой режим, который обеспечивает наименьший расход условного топлива.

При перераспределении нагрузок между станциями происходит перераспределение потоков мощности по линиям, а значит, меняются потери в линиях, следовательно, нужно выбрать такой режим, чтобы потери в сетях были наименьшими.

При выборе частоторегулирующих станций (наиболее подходящими для этой цели являются крупные ГЭС) необходимо учитывать пропускную способность линий электропередачи, связывающих электростанции энергосистемы.