Регулирование напряжения в сельских электрических сетях: Предмет и цели изучения модуля № 3

Предмет и цели изучения модуля № 3

3. РЕГУЛИРОВАНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ В СЕЛЬСКИХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЯХ

Пример 3.1

Пример 3.2

Пример 3.3

Лабораторная работа № 3.1·

Предмет и цели изучения модуля № 3

В требованиях к качеству электрической энергии, (ГОСТ 13109 - 97), указываются технически допустимые пределы отклонений значений от номинальных параметров (см. раздел11).

Указанный ГОСТ задает допустимые отклонения напряжения на зажимах электроприемников.

Чтобы поддерживать напряжение у потребителя в допустимых ГОСТом пределах необходимо иметь в сети регулирующие напряжения средства. Изучению способов регулирования напряжения в сельских электрических сетях и посвящен этот раздел.

В результате изучения данного модуля вы будете знать:

-способы и средства повышения качества электрической энергии;

-способы регулирования реактивной мощности и повышения cosφ передачи;

-способы регулирования напряжения в электрических сетях.

Уметь:

-определять допустимую потерю напряжения в сети;

-выбирать регулировочные ответвления трансформаторов;

-выбирать конденсаторные установки для регулирования напряжения в сети.

3. РЕГУЛИРОВАНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ В СЕЛЬСКИХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЯХ

Для улучшения режима напряжений у потребителей, увеличения допустимой потери напряжения в сети, повышения качества электроэнергии в электрических сетях применяется регулирование напряжения.

Регулирование напряжения позволяет не только улучшить эксплуатацию сети в техническом отношении, но и уменьшить стоимость ее сооружения (за счет уменьшения сечения проводов).

Если отклонения напряжения у электроприемников выходят за пределы допустимых, то в соответствии Правилами устройства электроустановок [10], для электрических сетей следует предусматривать технические мероприятия по обеспечению качества электрической энергии для выполнения требований [13].

Регулирование напряжения в электрических сетях может осуществляться следующими способами:

1. Синхронные генераторы электростанций как основные источники реактивной мощности являются также одним из основных средств регулирования напряжения. Возможности генератора как регулирующего устройства определяются его исполнением (гидро- или турбогенератор), тепловым режимом, системой возбуждения и автоматическими регуляторами возбуждения.

Регулирование возбуждения генераторов электростанций позволяет изменять напряжение в сети в относительно небольших пределах. Генератор выдает номинальную мощность при отклонениях напряжения на его выводах не более ± 5% от номинального. При больших отклонениях мощность генератора должна быть снижена. Практически этот способ регулирования может обеспечить необходимый режим напряжения для близлежащих потребителей, питающихся от шин генераторного напряжения электростанций.

2. Регулирование коэффициента трансформации трансформаторов, автотрансформаторов и линейных регуляторов. Изменение коэффициента трансформации трансформаторов, автотрансформаторов под нагрузкой производят при наличии встроенного устройства для регулирования напряжения (РПН). При этом коэффициент трансформации можно менять в широких пределах.

При помощи трансформаторов с РПН достаточно просто и экономично осуществляется встречное регулирование напряжения на шинах подстанции. Для электроснабжения сельскохозяйственных районов применяют трансформаторы типа ТМН мощностью 630-6300 кВ×А с диапазоном регулирования напряжения ±6х1,5% и ±6x1,67% номинального. Такие трансформаторы целесообразно применять на удаленных участках сети, где необходимый уровень напряжения нельзя достигнуть за счет применения других средств регулирования, и для питания потребителей, графики нагрузок которых не совпадают с графиком нагрузки распределительной сети.

Для регулирования напряжения в узловых точках распределительной сети напряжением 10-35 кВ при росте нагрузок целесообразно применять линейные регуляторы (линейные регулировочные автотрансформаторы – вольтодобавочные автотрансформаторы).

В настоящее время промышленностью выпускаются регуляторы следующих серий:

- трехфазные 400-630 кВА, РПН ±10%, число ступеней ±6, напряжением 6 - 35 кВ;

- трехфазные 1600-6300 кВА, РПН ±10%, число ступеней ±8, напряжением 6-10 кВ;

- трехфазные 16-100 МВА, РПН ±15%, напряжением 6-35 кВ;

 - трехфазные 63 и 125 МВА, РПН ±15%, число ступеней ±6; напряжением 110 кВ;

С экономической точки зрения устанавливать такое регулирование напряжения целесообразно в случае компенсации ими потерь напряжения в сети не менее 4-5 %.

В сельском электроснабжении широко применяются трансформаторы с переключением без возбуждения (ПБВ), которые должны отключаться от сети для изменения коэффициента трансформации. В связи с этим изменение коэффициента трансформации производят крайне редко, например, при сезонном изменении нагрузки. Для них очень важно правильно выбрать коэффициент трансформации таким образом, чтобы режим напряжений при изменениях нагрузок был по возможности наилучшим.

В таблице 3.1 приведены добавки напряжения для трансформаторов с ПБВ, применяемых в системах сельского электроснабжения.

Таблица 3.1

Добавки напряжения трансформаторов с ПБВ с коэффициентом трансформации 10/0,4 кВ

3. Изменением параметров сети, которые изменяют:

а).    При наличии параллельных линий, (в периоды минимума нагрузки одна из линий отключается, сопротивление цепи увеличивается, напряжение у потребителя уменьшается). Однако этот способ практически не применим для потребителей первой категории, если отключаемая линия является вторым источником питания, да и строительство второй линии только из соображения изменения напряжения нецелесообразно.

б).   Компенсацией индуктивного сопротивления линии электропередачи путем последовательного включения в рассечку линии (в каждую фазу) емкостного сопротивления в виде конденсаторов. Такая компенсация называется продольной емкостной компенсацией.

На рис. 3.1 приведена схема замещения линии без компенсации и векторная диаграмма напряжений и токов линии без компенсации потерь напряжения. На рис. 3.2 приведена схема замещения и векторная диаграмма сети с продольной компенсацией. Емкостное сопротивление частично или полностью компенсирует индуктивное сопротивление линии, вследствие чего в ней уменьшаются потери напряжения, что, в конечном итоге приводит к повышению напряжения у потребителей.