Регулирование напряжения при помощи перераспределения потоков реактивных мощностей

При невозможности обеспечения удовлетворительных напряжений трансформаторами с регулированием под нагрузкой следует воспользоваться способом перераспределения потоков реактивных мощностей. Этот способ заключается в установке на подстанциях синхронных компенсаторов или батарей статических конденсаторов.
Применение синхронных компенсаторов и конденсаторов уменьшает потоки реактивной мощности по линиям сети. В результате этого уменьшаются потери мощности и энергии, а также мощность электрических станций, необходимая для покрытия потерь мощности в сети. Поэтому установка этих средств регулирования напряжения в некоторых случаях может оказаться выгоднее, чем применение трансформаторов с РПН.
Вследствие общего уменьшения потоков реактивной мощности в сети установка синхронного компенсатора или батарей статических конденсаторов в одном пункте сети позволяет получить нужные напряжения у ряда потребителей.
Предварительно, до того как приступить к выбору компенсирующего устройства и определению его мощности, необходимо правильно подобрать ответвления понижающих трансформаторов на подстанции, где предполагается установка синхронного компенсатора или батареи статических конденсаторов. При этом мощность компенсирующих устройств получится наименьшей.
Как известно, для повышения напряжения в режиме наибольших нагрузок синхронный компенсатор должен работать с перевозбуждением. Номинальная мощность синхронного компенсатора указывается для режима перевозбуждения. Если требуется понизить напряжение, как это обычно бывает в режиме наименьших нагрузок, синхронный компенсатор должен работать с не до возбуждением. При этом его мощность уменьшается. Заводы гарантируют устойчивую работу синхронного компенсатора с не-довозбуждением с мощностью не менее 50—60% номинальной, т. е. той мощности, которую он дает в режиме перевозбуждения.
Для получения наименьшей мощности синхронного компенсатора следует подобрать напряжения ответвлений трансформаторов таким образом, чтобы соблюдалось условие, где Uo и Uо — напряжения, которые должны быть скомпенсированы синхронным компенсатором соответственно в режимах наименьшей и наибольшей нагрузок. Очевидно, что £/о — f/min—
— ^н.ж и £/о = £Лпах — Чк.*г1 c/mfn и с/щах — приведенные к высокой стороне напряжения на шинах низшего напряжения подстанции соответственно в режимах наименьших и наибольших нагрузок; ЦНшЖ — желаемый уровень напряжения на шинах низшего напряжения. Величина £/н.ж также приведена к высокой стороне, т. е. умножена на выбранный коэффициент трансформации.
Мощность синхронного компенсатора можно определить по следующей формуле:
в режиме перевозбуждения
где Xs — суммарное индуктивное сопротивление электропередачи, приведенное к расчетному напряжению.
Формулы (6.24) и (6.25) дают приближенное значение мощности компенсирующего устройства. Значительно точнее мощность компенсирующего устройства может быть определена, если известны статические характеристики нагрузки.
Методика определения мбщности компенсирующих устройств с учетом статических характеристик приведена в § 6.9.
Указания по выбору приближенной мощности синхронного компенсатора можно пояснить следующим примером.
Предположим, что требуется выбрать синхронный компенсат тор для электропередачи, выполняемый по схеме рис. 6.4, а. В результате расчета определились приведенные напряжения на шинах низшего напряжения:
а)            в режиме наибольших нагрузок (/max = 101,1 кВ;
б)           в режиме наименьших нагрузок и'тщ —110,2 кВ.
Желаемые напряжения в режимах наибольших и наименьших нагрузок соответственно равны 6,3 и 6 кВ. Общее сопротивление электропередачи, состоящей из линии и трансформатора, составляет 70 См.
Для определения мощности синхронного компенсатора необходимо предварительно произвести выбор ответвления трансформатора. Принимаем напряжения ответвления 115,5 кВ, т. е. +5%. Коэффициент трансформации при этом будет равен 115,5/6,6. Желаемые напряжения, приведенные к высокой стороне, составят:
в режиме наибольших нагрузок
Напряжение, которое должно быть скомпенсировано синхронным компенсатором:
в режиме наибольших нагрузок
Для определения мощности синхронного компенсатора можно пользоваться не приведенными, а действительными величинами напряжений на шинах вторичного напряжения понижающих подстанций, к которым подключено устройство для регулирования напряжения. В этом случае сопротивление электропередачи Хъ должно быть приведено к этому напряжению по формуле, где k Ш — коэффициент трансформации трансформатора.
По приведенному способу можно также определять и мощность батареи статических конденсаторов. Следует при этом помнить, что статические конденсаторы могут работать только с опережающим углом сдвига фаз между напряжением и током. Это соответствует режиму перевозбуждения синхронного конденсатора.
При работе на подстанциях синхронного компенсатора или батареи статических конденсаторов распределение потоков реактивных мощностей изменится по сравнению с ранее найденным.
Распределение потоков реактивных мощностей компенсаторов и конденсаторов определяется методом наложения.