РЕГУЛИРОВАНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ ИЗМЕНЕНИЕМ ПОТОКОВ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ

Продольная составляющая падения напряжения в сети определяется выражением

, (6.3)

где P_н, Q_н – потоки мощности;

r_с, x_с – активное и реактивное сопротивления сети.

Из (6.3) видно, что по линии должна передаваться такая активная мощность, какая нужна потребителю. Активную мощность в линиях изменять нельзя. Наряду с этим в питающих сетях именно произведение оказывает решающее влияние на падение напряжения в сетях при регулировании U за счет изменения потоков мощности.

Изменение потоков реактивной мощности обеспечивают компенсирующими устройствами:

а) батареями конденсаторов (БК);

б) синхронными компенсаторами (СК);

в) статическими источниками реактивной мощности (ИРМ).

Использование СК иллюстрируется на рис. 6.5.

Пусть U₂ ниже допустимого. После включения СК, работающего в перевозбужденном режиме, в конце линии U₂ определяется

. (6.4)

До включения СК в конце линии U₂ определялось

. (6.5)

Из сравнения (6.4) и (6.5) очевидно, что . Находим мощность СК, обеспечивающую допустимый уровень . Для этого запишем

.

При допущении имеем

. (6.6)

Синхронные компенсаторы представляют собой синхронные машины, которые в режиме перевозбуждения генерируют реактивную мощность, а при недовозбужденном таковую потребляют. Соответственно при перевозбуждении СК позволяют повысить напряжение у потребителей, а при недовозбуждении – понизить. Для обоих этих режимов векторные диаграммы представлены на рис. 6.5,б, в.

До включения СК

После включения СК

Из векторной диаграммы для режима перевозбуждения СК (рис. 6.5,б) видно, что опережает на 90⁰ напряжение , а модуль напряжения повышается с U₂ до U_2,доп.

В режиме недовозбуждения ток и реактивная мощность СК изменяют свои знаки на противоположные, а модуль напряжения понижается со значения U₂ до U_{2,доп,нм} (рис. 6.5,в).

Включение в качестве компенсирующего устройства батарей конденсаторов позволяет, в отличие от СК, только повышать напряжение, так как конденсаторы могут лишь вырабатывать реактивную мощность. Конденсаторы, подключенные параллельно к сети (рис. 6.5,г), обеспечивают поперечную компенсацию, что надо понимать лишь в том смысле, что в данном случае компенсирующие устройства на схеме замещения линии электропередачи включены в её поперечную ветвь. В этом случае БК, генерируя реактивную мощность, повышают коэффициент мощности сети и одновременно регулируют напряжение, поскольку уменьшаются потери напряжения в сети. В период малых нагрузок, когда напряжение в сети повышено, должно быть предусмотрено отключение части БК, чтобы уровни напряжений не превышали допустимых значений.

Векторная диаграмма при поперечной компенсации с помощью БК аналогична векторной диаграмме с участием СК в режиме перевозбуждения (рис. 6.5,б). Наблюдается тот же результат уменьшения потери напряжения в сети, увеличение напряжения и угла сдвига между напряжениями в начале и в конце линии.

Естественно, что определения реактивной мощности БК применимо (6.4), т.е

.

Представив относительное повышение напряжения U₂ при поперечной компенсации за счет применения БК в виде

и допустив , имеем

.

Следовательно, мощность БК определяется напряжением сети и её реактивным сопротивлением; при этом с уменьшением реактивного сопротивления сети возрастает необходимая мощность БК.

При продольной компенсации повышение напряжения, создаваемое УПК, прямо пропорционально току нагрузки линии. В отличие от УПК повышение напряжения в сети от поперечной компенсации не зависит от тока нагрузки и определяется параметрами сети (x_c) и ёмкостным током, т.е. ёмкостью БК. Это подтверждается и векторной диаграммой (рис. 6.5,б), где снижение потери напряжения в сети определяется величиной .