Средства генерации и регулирования реактивной мощности

Эллипс - это такой круг, в который можно

вписать квадрат двадцать пять на сорок.

Средства генерации и регулирования реактивной мощности

Рассмотрим особенности различных источников реактивной мощности (рис. 7.5) и их возможности.

Генераторы электрических станций. Возможности генераторов как источников реактивной мощности поясним, используя рис. 7.6, где значения Р и Q характеризуют активную и реактивную мощности, линия S_СТ соответствует полной мощности, ограничиваемой током статора, а линия Sp — показывает ограничения по току ротора.

Рис. 7.5. Классификация источников реактивной мощности

Можно выделить несколько характерных режимов генератора. Линия 123 соответствует номинальной нагрузке генератора по активной мощности. В точке 2 реактивная мощность равна нулю, а в точке 3 активная и полная мощности равны номинальным, и генератор работает с номинальным cos(Фном). При уменьшении активной мощности относительно номинальной можно увеличить выдаваемую реактивную мощность. При этом на участке 34 ограничения наступают по току статора, а на участке 45—по току ротора. При активной мощности Р =0 (точка 5) генераторы в зависимости от их типа могут выдавать реактивную мощность Q= (0,85— 0,7) Sном.

В ряде случаев при больших избытках реактивной мощности в системе генераторы эксплуатируют в режиме недовозбуждения. При этом генератор потребляет из сети реактивную мощность. Возможности такого режима ограничиваются устойчивой работой генератора и характеризуются линией 216. В предельном режиме при Р == 0 потребляемая реактивная мощность составляет Q = 0,5 Sном.

Рис. 7.6. Характеристика возможностей регулирования реактивной мощности генераторов

Линии электропередачи. Воздушные и кабельные линии электропередачи могут быть в целом как источниками, так и потребителями реактивной мощности. Их режим зависит от соотношения зарядной мощности и потерь реактивной мощности:

(7.13)

При малых нагрузках q_b > Dq и линия является источником реактивной мощности, а при больших нагрузках q_b < Dq. В этом случае для покрытия потерь затрачивается вся зарядная мощность и часть реактивной мощности, поступающей из сети.

Как следует из формулы (7.13), зарядная мощность зависит от напряжения линии, воздействуя на которое в условиях эксплуатации, можно управлять режимом реактивной мощности линии. При этом наряду с изменением зарядной мощности изменяются и потери реактивной мощности.

Рис. 7.7. Принципиальная схема управляемой линии

Предложены и разрабатываются двухцепные компактные управляемые линии, в которых регулирование зарядной мощности дополнительно может осуществляться изменением угла фазового сдвига между векторами напряжений одноименных сближенных фаз различных цепей (рис. 7.7). Для таких линий емкость фазы одной цепи равна

где С₁₁ — емкость внутри данной цепи; С₁₂ — емкость между цепями; Q — угол сдвига между векторами напряжений попарно сближенных фаз разных цепей.

Изменением угла фазового сдвига Q с помощью фазосдвигающих устройств ФУ по концам линии можно изменять емкость и, следовательно, баланс реактивной мощности. Так, при равенстве напряжений цепей U₁== U₂  и Q =  0 Co =C₁₁—C₁₂, а при Q =180° С₀ = C₁₁+ C₁₂. Значит, наибольшая зарядная мощность будет иметь место при Q=180°, а наименьшая - при Q=0.

Компенсирующие устройства. Известны различные типы компенсирующих устройств, используемых в качестве средств поперечной компенсации, т. е. подключаемых параллельно нагрузке (рис. 7.8). Они могут быть предназначены только для генерации реактивной мощности, только для потребления избыточной реактивной мощности либо как для выдачи, так и для потребления.

Рис. 7.8. Классификация компенсирующих устройств

Рассмотрим кратко каждый тип компенсирующих устройств.

Синхронные компенсаторы (СК). Они представляют собой синхронные двигатели, работающие без механической нагрузки на валу.

Потребляя из сети активную мощность на вращение, путем регулирования тока возбуждения можно изменять режим реактивной мощности. Пренебрегая активным сопротивлением СК, для схемы замещения