21. Регулирование напряжения путем изменения потерь напряжения

Потерю напряжения в каком-либо элементе сети приближенно можно определить как продольную составляющую падения напряжения:

.

Из этой формулы вытекают следующие способы регулирования потерь напряжения (активная мощность является нерегулируемой):

1) изменением сопротивлений элементов сети;

2) изменением передаваемой реактивной мощности.

Сопротивления можно изменить следующими способами:

1. Путем использования проводов большего сечения. Этот способ эффективен только в распределительных сетях напряжением 10 кВ и ниже, поскольку в сетях более высокого напряжения линии обладают большим индуктивным сопротивлением, которое мало зависит от сечения;

2. Увеличением числа цепей линий (при замене одноцепной линии на двухцепную с проводами того же сечения активное и индуктивное сопротивления уменьшатся в два раза);

3. Путем продольной компенсации, под которой понимается включение специальной емкости (устройства продольной компенсации УПК) в рассечку линии (рис. 4.11). При этом результирующее реактивное сопротивление уменьшается, вследствие чего уменьшается потеря напряжения.

Реактивная мощность регулируется путем поперечной компенсации, под которой понимается включение источника реактивной мощности, например, батареи статических конденсаторов, на полное напряжение сети (рис. 1.4.12). При этом потеря напряжения будет равна

.

22 Основы проектирования электрических сетей

22. Общие положения

Спроектировать электрическую сеть – значит разработать сеть, удовлетворяющую заданным требованиям при соответствующих исходных данных. Требования к электрическим сетям рассматриваются в разделе 5.2. Исходными данными для проектирования является информация о нагрузках (местоположение, максимальная потребляемая мощность, коэффициент мощности, категории потребителей по надежности, а также графики нагрузок или их характеристики) и характеристика региона (рельеф местности, климатические условия и т.д.).

К проектированию объектов существуют следующие подходы:

1. Оптимизационный подход. Оптимизацией называется поиск экстремального (минимального или максимального) значения некоторой функции. Эта функция называется целевой, а переменные, от которых она зависит, – оптимизируемыми переменными. На эти переменные могут накладываться ограничения в виде равенств и неравенств, которые называются техническими ограничениями. Так, при проектировании электрических сетей целевой функцией являются приведенные затраты на строительство и эксплуатацию сети. Оптимизируемые переменные – параметры сети (сечения линий, мощности трансформаторов, класс напряжения и т.д.). К техническим ограничениям относятся ограничения на сечения линий по максимально допустимому току, допустимые нагрузки трансформаторов и т.д.

Достоинство оптимизационного подхода – точность решения задачи проектирования. Недостаток – большая сложность расчета. В полной мере решить оптимизационную задачу проектирования удается лишь для некоторых объектов. В остальных случаях используются упрощенные способы.

2. Итерационный подход. Весь процесс проектирования разбивается на несколько этапов, причем в процессе расчета с целью уточнения результатов осуществляется возврат от последующих этапов к предыдущим. Недостаток данного способа состоит в том, что он позволяет получить лишь квазиоптимальное решение. Достоинство – упрощение расчетов, достигаемое разделением большой задачи на ряд обособленных более простых задач (этапов).

3. Последовательный подход. Процесс проектирования также разбивается на этапы, однако в процессе расчета возврат от последующих этапов к предыдущим не осуществляется. Данный подход является самым простым, но из-за низкой точности решения применяется очень редко.

На практике чаще всего используются смешанные подходы, включающие элементы трех рассмотренных. В частности, при проектировании электрических сетей применяется последовательно-итерационный подход с элементами оптимизации.

Этапы проектирования электрических сетей следующие:

1. Выбор конфигурации сети (намечается несколько вариантов).

2. Предварительный расчет потокораспределения.

3. Выбор номинального напряжения.

4. Выбор сечений проводов линий электропередачи.

5. Выбор силовых трансформаторов.

6. Предварительный расчет потерь мощности и энергии, составление баланса мощностей и выбор источников реактивной мощности.

7. Технико-экономическое сравнение вариантов.

8. Точный электрический расчет основных режимов сети. Регулирование напряжения.

9. Определение основных технико-экономических показателей спроектированной сети.

10. Механический расчет воздушных линий.

11. Организация эксплуатации сети.

12. Выбор мероприятий по снижению потерь энергии.

13. Проектирование релейной защиты и автоматики.