Методы и средства регулирования напряжения и частоты в электрических сетях

их роль в электрических сетях
2. Рассмотреть виды регулирования напряжения, их подвиды, функции и применения в разных областях энергетических систем
3. Изучить ГОСТ 13109 97 на ограничения отклонений напряжений от их номинальных значений
4. Рассмотреть актуальные методы и средства регулирования напряжения и частоты, их функции и область их применения
5. Изучить преимущества и недостатки, а также уровень сложности каждого из методов регулирования напряжения и частоты

сетях электроэнергетических систем с целью обеспечения экономичной и надежной работы энергетического оборудования и поддержания напряжений в узлах сети в технически допустимых границах. Таким образом, регулирование напряжений производится как в системах электроснабжения потребителей, так и в сетях электроэнергетических систем

Под регулированием напряжения и частоты понимается комплекс технических мероприятий по ограничению отклонений напряжений от их номинальных значений на шинах потребителей электроэнергии в допустимых ГОСТ 13109 97 пределах

в питающем узле одновременно поддерживаются допустимые уровни напряжения в целом для группы потребителей близлежащего района. Местное регулирование предполагает поддержание требуемых уровней напряжения непосредственно на шинах потребителя

Местное регулирование напряжения можно подразделить на:
1. групповое;
2. индивидуальное.
Групповое регулирование выполняется одновременно для группы потребителей, индивидуальное регулирование - для одного конкретного, как правило, особого потребителя. Централизованное регулирование напряжения в зависимости от характера графиков нагрузок можно условно разбить на три типа: стабилизация напряжения; двухступенчатое регулирование; встречное регулирование напряжения

оборудованы устройствами автоматического регулирования возбуждения (АРВ). Генератор вырабатывает номинальную активную мощность при отклонениях напряжения от номинального не более ± 5%. При больших отклонениях мощность генератора должна быть снижена, по этой причине пределы регулирования напряжения с помощью генераторов ограничены

При работе электрической станции изолированно, ее генераторы, подключенные к шинам ГРУ с присоединенной к ним распределительной сетью (рис. 1, а.) относительно малой протяженности, осуществляют регулирование напряжения изменением возбуждения.
Этот способ регулирования напряжения на таких станциях является основным средством обеспечения заданного режима напряжения у нагрузок

Рис. 1. Генераторы: а) генераторы электрической станции; б) генераторы в блоках с трансформаторами связи; в) генераторы на электростанциях, объединенных в энергетическую систему

регулирования напряжения с помощью трансформаторов необходимо иметь возможность изменять соотношение витков обмоток трансформаторов. Трансформаторы с переключенном ответвлений без возбуждения (ПБВ) не позволяют регулировать напряжение в течение суток, так как это связано с необходимостью отключения трансформатора для каждого переключения. Современные трансформаторы с ПБВ позволяют регулировать напряжение в пределах ± 5% с шагом 2,5% от номинального. Устройства ПБВ устанавливаются на трансформаторах мощностью не более 630 кВА. Схема одной фазы трансформатора с ПБВ приведена на рисунке (рис. 2, а.).

Рис. 2. Регулирование напряжение трансформаторов: а) схема одной фазы трансформатора с ПБВ; б) регулирующее устройство РУ; в) регулирование автотрансформаторов; г) схема включения ЛР в цепь автотрансформатора

Трансформаторы с РПН позволяют регулировать напряжение под нагрузкой, т. е. без отключения от сети, без перерыва электроснабжения потребителей. Устройства РПН устанавливаются на мощных трансформаторах с напряжением выше 20 кВ.

напряжения, характеризующая изменение напряжения у потребителей, при пренебрежении поперечной составляющей падения напряжения определяется зависимостью. Регулируя потери напряжения, можно поддерживать требуемый уровень напряжения на шинах потребителей. Реактивная мощность вырабатывается не только генераторами электростанций, но и другими источниками: синхронными компенсаторами (СК), синхронными двигателями (СД), батареями конденсаторов (БК), статическими источниками реактивной мощности (ИРМ), тиристорными компенсирующими установками (ТКУ) и др. При наличии источников реактивной мощности, или, как их еще называют, компенсирующих устройств, потери напряжения можно записать в следующем виде (рис. 3.):

Рис. 3. Формула потерь напряжения

Регулирование напряжения с помощью СК осуществляется плавно. Синхронные компенсаторы обычно устанавливают на мощных понижающих подстанциях и включают на шины 6 ... 10 кВ (рис. 4, а.) или подключают к обмотке НН автотрансформатора, либо к компенсационной обмотке трансформатора с РПН.

Рис. 4. Регулирование напряжения с помощью СК: а) подключение СК на мощных понижающих подстанциях или к обмотке НН автотрансформатора; б) управляемые батареи конденсаторов; в) схема тиристорного компенсатора типа ТК

пределах напряжение можно регулировать изменением активного и реактивного сопротивлений питающей сети. При нескольких параллельно работающих линиях или трансформаторах (рис. 5, а, б.) в часы минимальной нагрузки, когда снижаются потери напряжения, можно отключить одну из линий или трансформатор, что приведет к увеличению потерь напряжения в питающей сети и, следовательно, к понижению напряжения у потребителя. Такое регулирование, несмотря на ступенчатость, повышает экономичность передачи, однако его можно использовать только в том случае, если не снижается надежность электроснабжения.

Рис. 5. Параллельно работающие линии или трансформаторы: а) параллельно работающие линии; б) параллельно работающие трансформаторы

Рис. 6. Последовательное включение емкостного сопротивления и его диаграмма

Продольная емкостная компенсация индуктивного сопротивления передачи возможна при последовательном включении в линию обратного по знаку емкостного сопротивления (рис. 6, а.), при этом результирующее реактивное сопротивление передачи определится как: Xi=XL-ХC.

электрической энергии, являются значение частоты в электрической сети и уровни напряжения в узлах сети. Напряжение у потребителя или отдельного приемника никогда не остается постоянным в течение суток. Многочисленные исследования подтверждают, что поддержание напряжения на уровне номинального или в пределах допустимых отклонений его от номинального имеет большое хозяйственное значение. При некачественном чрезмерно низком или высоком напряжении потребители и энергосистемы несут прямые убытки от порчи продукции, нарушения технологического процесса, потерь электроэнергии, износа изоляции.

Непрерывное в течение суток изменение режима работы энергосистемы и потребителей делает задачу удержания напряжения в заданных пределах практически осуществимой только при наличии автоматически действующих средств регулирования напряжения.