Регулирование напряжения на шинах нагрузки с помощью РПН и БК. Напряжение на шинах пункта питания в режимах наибольших и наименьших нагрузок

9. Регулирование напряжения на шинах нагрузки с помощью РПН и БК

Задача. Определить возможность регулирования напряжения на шинах низкого напряжения понижающей подстанции с помощью устройства РПН двухобмоточного трансформатора (рис.2). При необходимости определить мощность батареи конденсаторов (БК).

Исходные данные

1.  Параметры схемы замещения ЛЭП.

2.  Параметры схемы замещения трансформаторов и характеристики РПН.

3.  Мощность нагрузки в режимах наибольших и наименьших нагрузок.

4.  Напряжение на шинах пункта питания в режимах наибольших и наименьших нагрузок.

Краткие теоретические сведения

Основным средством регулирования напряжения в электрических сетях являются устройства регулирования трансформаторов. Различают трансформаторы с регулированием напряжения при снятой нагрузке (переключение ответвлений обмоток без возбуждения - ПБВ) и с регулированием напряжения под нагрузкой (РПН). Регулировочные ответвления у трансформаторов, как правило, устанавливаются на стороне высокого напряжения (ВН). На электрической схеме это отмечается стрелкой на изображении трансформатора.

Одним из принципов регулирования напряжения на шинах низкого напряжения понижающих подстанции является принцип встречного регулирования, в соответствии с которым  обеспечивается необходимый уровень напряжения в распределительной сети низкого напряжения в разных режимах работы. При этом напряжение на шинах низкого напряжения (НН) подстанции поддерживается в зависимости от величины мощности нагрузки. В режиме наименьших нагрузок величина отклонения напряжения от номинального должна быть равна нулю или нескольким десятым долям процента, а в режиме наибольших нагрузок она должна составлять величину от 5 до 10 %. В связи с этим вводится понятие желаемого напряжения U_жел:

U_жел^max = (1,05...1,10)U_ном – в режиме наибольших нагрузок;

U_жел^min = U_ном – в режиме наименьших нагрузок.

На стадии проектирования электрической сети возможность регулирования напряжения проверяется расчетным путем для режимов наибольших и наименьших нагрузок, а также послеаварийных (ремонтных) режимов.

Проверка возможности регулирования осуществляется выбором ответвлений регулирующей обмотки РПН, которая имеется на данном трансформаторе.

Для двухобмоточных трансформаторов рассчитывается U_н^(в) – напряжение на обмотке НН, приведенное к напряжению обмотки ВН – (это напряжение точки 2' (рис.3)).

Ориентировочное значение напряжения отпайки на стороне ВН оценивается по формуле:

затем по U_отп.ор. подбирается U_отп.ст. – стандартное напряжение ответвления – и оценивается величина действительного напряжения на стороне НН

Если не удается подобрать стандартную отпайку, чтобы обеспечить желаемый уровень напряжения, то следует рассмотреть вопрос об установке КУ. Чтобы использовать возможности РПН, выбирают крайнюю отпайку и при ней определяют необходимую мощность КУ. Выбор КУ можно сделать методом подбора, но существует способ, позволяющий для простых схем практически сразу вычислить требуемую мощность КУ. Ориентировочное значение мощности компенсации для получения желаемого уровня напряжения получается по формуле

где U₂ – действительное напряжение на шинах 2 с крайним значением коэффициента трансформации – k_т;

 – суммарное реактивное сопротивление от шин 2 до ЦП, приведенное к напряжению шин 2.

Полученное значение Q_КУ округляется до большего стандартного в соответствии с типом КУ, и расчет режима повторяется с новым значением мощности нагрузки Q_н - Q_КУ.

Указания к решению задачи

1.  Потерями холостого хода трансформаторов и зарядной мощностью ЛЭП с номинальным напряжением 110 кВ и ниже можно пренебречь.

2.  Приведение X_S  к напряжению шин 2 осуществляется через