Реактивная электрическая нагрузка ЭЭС

Электроприемники ЭЭС потребляют как активную, так и реактивную мощность. В отличие от активной мощности, выполняющей полезную работу, реактивная рассматривается как характеристика скорости обмена энергией между генератором электроэнергии и магнитным полем электроприемника. Поэтому реактивная мощность не выполняет полезной работы, а создает лишь магнитные поля в электродвигателях, трансформаторах и электрических сетях. Соотношение между величиной реактивной мощности ЭЭС, необходимой для поддержания той или иной величины напряжения, и суммарной реактивной нагрузкой потребителей определяют по балансу реактивной мощности:

,

где ΣN_p — суммарное поступление реактивной мощности от ее источников; ΣP_p — суммарная реактивная нагрузка потребителей, учитывающая и реактивную нагрузку агрегатов собственных нужд электростанций; Σ — суммарные потери реактивной мощности в электрических сетях; Σ — суммарные потери реактивной мощности в трансформаторах.

Нарушение баланса реактивной мощности в ЭЭС сопряжено с нарушением устойчивости нагрузки потребителей. Это нарушение обусловливает остановку и отключение электродвигателей (реактивная нагрузка асинхронных электродвигателей составляет от реактивной мощности ЭЭС более 50%).

Источниками реактивной мощности в ЭЭС являются генераторы тепловых электростанций; гидрогенераторы, работающие в режиме синхронных компенсаторов; линии электропередачи; синхронные компенсаторы районных подстанций. В ЭЭС для соблюдения нормальных значений частоты и напряжения необходим баланс активной и реактивной мощностей. Небаланс мощностей приводит к изменению параметров электроэнергии, а следовательно, к ущербу в народном хозяйстве.

Реактивная мощность в ЭЭС, так же как и активная, непрерывно изменяется. Это обусловлено вводом мощностей генерирующего оборудования (новых или после ремонта), выводом оборудования в ремонт, сезонным изменением активной и реактивной мощностей электростанций. Сезонное изменение активной мощности происходит за счет изменения теплофикационных нагрузок, вакуума в конденсаторах турбин, напора воды на гидравлических станциях, а реактивной — за счет изменения условий охлаждения генераторов, изменения напряжения и частоты и т. д. Отличие изменения реактивной мощности от изменения активной состоит в различной конфигурации графиков этих мощностей. При этом график реактивной мощности определяется конфигурацией графика активной. Он формируется на базе соответствующего графика активной мощности посредством умножения его ординат на tg φ. Значение tg φ может быть получено из соотношения величин активной и реактивной мощностей. Различия в конфигурациях графиков активной и реактивной мощностей обусловлено различием статических характеристик нагрузки электроприемников по напряжению. Поскольку реактивная нагрузка определяется мощностью работающих асинхронных двигателей, коэффициентом их загрузки и нагрузкой электрических сетей, то максимум реактивной нагрузки обычно наблюдается утром. Это обусловлено включением всех асинхронных двигателей потребителей. Максимальная реактивная нагрузка может наблюдаться и вечером, что связано с увеличением переменных потерь реактивной мощности в электрических сетях.

Соотношение между утренним и вечерним пиками реактивной нагрузки определяется соотношением пиков активной. Например, утренний пик реактивной нагрузки превышает вечерний. Эта закономерность наблюдается в ЭЭС, имеющих пики активных нагрузок в течение суток, близкие по величине. Пик реактивной нагрузки больше вечером, чем утром. Это происходит в случаях, когда максимум активной нагрузки вечером больше, чем утром.

Кроме того, наблюдается характерное отличие графика реактивной нагрузки от графика активной. Оно состоит в том, что: годовой график реактивной нагрузки не имеет летнего провала и какраз в этот период достигает своего максимума; коэффициент не­равномерности графика реактивной нагрузки характеризуется значительно большей величиной, чем у графика активной нагрузки, и достигает величины порядка 0,8.