Навигация

 

 Меню раздела

Краткая характеристика развития электрических сетей и систем
Цели и задачи проектирования
Исходные положения проектирования электрических сетей и систем
Краткая характеристика задачи проектирования
Определение потребления электроэнергии
Прогнозирование режимов электропотребления
Средневзвешенный за сутки коэффициент мощности
Выбор источников энергии
Планирование баланса реактивных мощностей в электрической системе
Вопросы организации управления электрическими системами
Построение схем электрических сетей
Краткие сведения о конструктивном исполнении электрической сети
Выбор номинального напряжения электрической сети
Схемы понижающих подстанций
Выбор числа и мощности трансформаторов на подстанции
Указания по выбору вариантов электроснабжения
Баланс реактивной мощности
Общие замечания о технико-экономическом анализе
Капиталовложения и их оценка
Определение потерь мощности и энергии
Годовые эксплуатационные расходы
Приведенные затраты
Учет надежности при проектировании электрических систем и сетей
Показатели надежности и их нормирование
Выбор рационального резерва мощности в электрической системе
Определение ущерба от перерывов электроснабжения
Технико-экономический расчет
Выбор конструкции и сечения проводов электрической сети
Определение капитальных затрат на сооружение сети
Определение годовых эксплуатационных расходов электрической сети
Определение приведенных затрат электрической сети
Краткие сведения о составлении смет
Технико-экономические показатели рекомендуемого варианта
Схема замещения и параметры сети
Приведение нагрузок к высшему напряжению и составление расчетной схемы
Определение потоков мощности в сети
Расчет напряжений
Выбор ответвлений трансформаторов
Регулирование напряжения при помощи трансформаторов с РПН
Регулирование напряжения с помощью автотрансформаторов
Регулирование напряжения при помощи перераспределения потоков
Определение мощности компенсирующих устройств
Выбор ответвлений трансформаторов
Выбор дополнительных средств регулирования напряжения
Оформление результатов электрических расчетов
Расчет потокораспределения мощностей и напряжения
Уравнения узловых напряжений
Обращенная форма уравнений узловых напряжений
Определение коэффициентов уравнений узловых напряжений
Решение уравнений узловых напряжений методом итерации
Метод коэффициентов распределения
Расчет методом контурных уравнений
Расчет методом преобразования сети
Метод обобщенных контурных уравнений
Общая характеристика матричных методов расчета
Выполнение расчетов электрических режимов на ЭВМ
Проектирование средств повышения экономичности
Основные мероприятия по увеличению пропускной способности
Естественное и экономичное распределение мощностей в замкнутых сетях
Выбор параметров трансформаторов с продольно-поперечным регулированием
Применение продольной компенсации в замкнутых сетях
Общий подход к компенсации реактивной мощности в электрической системе
Компенсация реактивных нагрузок в распределительных сетях
Компенсация реактивных нагрузок в питающих сложно замкнутых электрических сетях
Учет особенностей протяженных электропередач при проэктировании
Оптимальное соотношение капиталовложений
Учет емкостных токов линий электропередачи
Выбор основных параметров линии электропередачи
Проектирование механической части воздушных линий
Изыскания трасс воздушных линий
Выбор материала и типа опор
Определение удельных нагрузок
Определение критических пролетов
Систематический расчет проводов и тросов
Выбор и расчет грозозащитного троса
Расчет проводов и тросов в аварийных режимах
Расстановка опор по профилю трассы
Расчет переходов через инженерные сооружения
Расчет монтажных стрел провеса
Защита проводов и тросов от вибрации
Элементы проектирования криогенных систем электропередач
Задачи проектирования
Конструктивное исполнение криогенных линий электропередачи
Определение технико-экономических характеристик криогенных линий
Собственный расход мощности и энергии в криогенных линиях
Расчет и оптимизация конструктивных параметров криогенных линий
Обеспечение надежности работы криогенных линий
Пропускная способность криогенных электропередач
Электрические схемы криогенных электропередач
Определение параметров рефрижераторных станций криогенных линий
Технико-экономические показатели криогенных линий электропередачи
Определение условий совместной экономичной работы
Потери энергии в проводниках при глубоком охлаждении


Определение мощности компенсирующих устройств с учетом статических характеристик нагрузки

Компенсирующие устройства — синхронные компенсаторы и статические конденсаторы — регулируют уровень напряжения в электрических сетях. Это приводит к изменению потребления активной и реактивной нагрузок приемниками электроэнергии согласно их статическим характеристикам P=f(U) и Q=<p(£/)-Изложим методику определения мощности компенсирующих устройств с учетом статических характеристик нагрузки, предложенную авторами.
Положим, требуется найти мощность синхронных компенсаторов, устанавливаемых в точке 2 сети, если расчетная нагрузка узла Sz^Pz^JQs при напряжениях в точках / и 2 U\ и U2. Напряжение Uz требуется изменить до желаемого U2ж-Наиболее точно мощность синхронных компенсаторов может быть определена на основе известного уравнения связи между напряжениями начала и конца участка сети, где Р2ж, 0.2ж — активная и реактивная мощности, взятые по статическим характеристикам для данного узла при напряжении U2 ж.
Обычно для определения QK используют формулу, полученную без учета поперечной составляющей падения напряжения, дающую достаточно точные результаты. Если следовать этому допущению, то при неизменном напряжении в начале линии Ux можно получить уравнение
Выражения (6.26) и (6.28) позволяют определить мощности компенсирующих устройств при любых заданных статических характеристиках нагрузки. Величины мощностей Р2, Q2, Р2ж, Q2» находятся непосредственно по характеристикам для соответствующих напряжений U2 и U2ж-
Статические характеристики нагрузки в общем случае криволинейны. Однако анализ большого количества таких характеристик позволяет сделать вывод о том, что их кривизна существенна при £/<0,95.£/н> В остальной части характеристики почти прямолинейны, причем это в основном относится к статическим характеристикам реактивной мощности Q = ф(t/), так как статические характеристики активной мощности P=f(U) вообще имеют малую кривизну.
При выборе компенсирующих устройств статические характеристики нагрузки с достаточной степенью точности, как показали расчеты, можно спрямлять в диапазоне изменения напряжения до 10%£/н. Такое допущение позволяет получить сравнительно простые формулы для расчета мощности компенсирующих устройств.
При представлении статических характеристик прямыми линиями можно написать:
где Рн, QH — активная и реактивная мощности данного узла при номинальном напряжении щ ku —тангенсы угла наклона статических характеристик Q=<p(£/) и P=f(U), построенных в относительных единицах.
Подставив значения мощностей из выражений (6.29) — (6.32) в формулу (6.27) и произведя затем необходимые преобразования, получим формулу для определения мощностей компенсирующих устройств с учетом статических характеристик нагрузки:
Так как статические характеристики активной мощности P=f(U) значительно более пологи, чем аналогичные характеристики реактивной мощности Q=q>(U), изменением активной мощности иногда можно пренебречь; кроме того, характеристики показывают, что изменение напряжения на каждый процент приводит примерно к такому же изменению активной мощности. Поэтому можно записать.
Определение мощности компенсирующих устройств по формуле (6.34) (без учета статической характеристики активной мощности) приводит, как показали наши подсчеты, к погрешности порядка 2—4% по сравнению с определением мощности по формуле (6.33).
Если компенсирующим устройством служит батарея статических конденсаторов, то при расчете ее мощности следует также учитывать изменение реактивной мощности при работе с напряжением, отличным от номинального. В действительности мощность конденсаторов, подключаемых непосредственно к шинам, на которых повышается напряжение для расчетного режима, равна
где Qk.h — номинальная мощность статических конденсаторов при их номинальном напряжении UKM. Откуда, учитывая выражение (6.33), получим
Если пренебречь изменением активной мощности по статическим характеристикам P=f(U) для статических конденсаторов, то выражение (6.35) примет вид.
Не учет изменения реактивной мощности конденсаторов при выборе компенсирующих устройств может привести как к завышению, так и занижению необходимой мощности конденсаторов в зависимости от того, будет ли U2№>UKM или U2m<UK.H.
Для оценки величин погрешностей, получаемых при определении мощности компенсирующих устройств по разным формулам, были проведены расчеты для линий 110 и 6 кВ для различных значений U2m—U2, параметров сети R и X, costp, наклона статических характеристик нагрузки k\ и k2. Помимо расчетов по приведенным выражениям, мощности компенсирующих устройств определялись также по формуле, которая не учитывает изменений мощностей по статическим характеристикам.
Погрешности определялись относительно мощности компенсирующего устройства, получаемой для синхронных компенсаторов по выражению, а для статических конденсаторов по выражению.
Анализ результатов указанных расчетов позволяет установить следующее. Неучет статических характеристик нагрузки приводит к большим погрешностям при выборе мощности компенсирующих устройств. Несмотря на то что формула (6.37) дает мощность, завышенную на 5—15%, в реальных условиях компенсирующие устройства, выбранные по этой формуле, не смогут обеспечить желаемое напряжение. Мощности компенсирующих устройств, вычисленные по формуле (6.37), меньше мощностей, вычисленных с учетом статических характеристик нагрузки по формулам (6.33) и (6.35), на 20—30%. При определенных условиях эти погрешности могут быть еще больше.
При выборе мощности компенсирующих устройств без учета статических характеристик нагрузки на величину погрешности значительное влияние оказывают параметры питающей линии. При увеличении длины линии или уменьшении ее сечения величина погрешности резко возрастает. Это особенно существенно, так как компенсирующие устройства приходится обычно устанавливать в точках, электрически удаленных от источника питания.
Величина погрешности сильно зависит от крутизны статической характеристики реактивной мощности Q = q>(t/): чем круче характеристика, тем к большим погрешностям приводит ее неучет.
Погрешность от не учета статических характеристик увеличивается с уменьшением cosqp узла нагрузки, в котором устанавливается компенсирующее устройство.
Вычисление мощности компенсирующих устройств без учета статической характеристики активной мощности P=f(U) по формулам (6.34) и (6.36) дает незначительную погрешность. Для рассмотренных примеров эти формулы дают мощность, заниженную всего лишь на 2—5%, причем эта погрешность мало изменяется при изменении различных факторов.
При вычислении мощности статических конденсаторов без учета ее зависимости от напряжения по формуле величина погрешности значительно изменяется лишь при изменении UtwL—Ui- В остальных случаях она примерно постоянна и составляет 5—6%.
На основе изложенного можно сформулировать следующие выводы и рекомендации.
1.            При выборе компенсирующих устройств для установки их в работающих сетях следует пользоваться реальными статическими характеристиками, которые могут быть определены в результате специальных опытов.
При проектировании новых узлов нагрузки следует пользоваться характеристиками расчетными или экспериментальными, взятыми для узла нагрузки с подобным составом потребителей.
2.            Не учет статических характеристик нагрузки приводит к заниженной расчетной мощности компенсирующих устройств, которая не обеспечит повышения напряжения до желаемого уровня.
3.            При замене статических характеристик нагрузки линейными зависимостями наиболее точные результаты при выборе синхронных компенсаторов дает формула (6.33), а для статических конденсаторов — формула.
В проектных расчетах допустимо пользоваться формулами (6.34) и (6.36), не учитывающими статических характеристик активной мощности P—(U), влияние которых на мощность компенсирующих устройств невелико.
4.            Установка компенсирующих устройств для повышения коэффициента мощности способствует одновременному повышению уровня напряжения, поэтому выбор их мощности следует производить с учетом увеличения мощности потребления при повышении напряжения согласно статическим характеристикам нагрузки.
Приведем для иллюстрации описанной методики два примера расчета мощности компенсирующих устройств.
Пример 1. Определим мощность синхронного компенсатора, необходимую для повышения в точке 1 (рис. 6.4, б) напряжения 6/2=102 кВ до С/2ж = 107 кВ при следующих данных: Ра-50 МВт; Q2=25 МВ-А; /?=7,9 Ом, ЛГ=23,2 Ом. Статические характеристики нагрузки в интересующей области выражаются тангенсами угла наклона: для P2=f(U) й2=1,75; для Q2=<pCt/) Л,=5,5.
Погрешность составляет 100 = -21,1%.