Выбор дополнительных средств регулирования напряжения

Сформулируем общий подход к выбору различных средств регулирования напряжения в электрических сетях энергосистем, основанный на опыте работы проектных и эксплуатационных организаций.
При проектировании развития электрической системы должна быть рассмотрена возможность и экономическая целесообразность применения следующих регулирующих устройств: генераторов электрических станций, трансформаторов и автотрансформаторов с РПН, вольтодобавочных трансформаторов, линейных регуляторов, синхронных компенсаторов, батарей статических конденсаторов поперечной компенсации, батарей конденсаторов продольной компенсации, реакторов поперечной компенсации, статических управляемых источников реактивной мощности. Эти средства могут быть применены раздельно либо совместно.
Для регулирования напряжения прежде всего широко должны использоваться трансформаторы и автотрансформаторы. С этой целью рекомендуется вновь устанавливаемые трансформаторы и автотрансформаторы, работающие в радиальных сетях, и трансформаторы (автотрансформаторы) связи замкнутых сетей различных напряжений предусматривать со встроенным РПН [5]. Если отсутствуют требуемые трансформаторы (автотрансформаторы) с РПН, то должны быть применены отдельные вольтодобавочные трансформаторы или линейные регуляторы. Если на действующих подстанциях установлены трансформаторы без РПН, то при необходимости они должны дополняться линейными регуляторами. Допускается установка трансформаторов без РПН, работающих в блоке с генераторами, а также на понизительных подстанциях при наличии специального обоснования.
Трансформаторы с РПН позволяют обеспечивать заданный режим напряжений с точностью, где Дб ст — напряжение ступени регулирования, %; п — коэффициент, на который увеличивается зона нечувствительности регулятора по сравнению с напряжением ступени регулирования; принимается обычно 1,2—1,6.
Если трансформаторы без РПН позволяют обеспечить в характерных режимах требуемые напряжения с той же точностью, то они могут быть рекомендованы к установке в электрической сети.
Средства регулирования напряжения должны выбираться на основе технико-экономических расчетов одновременно с решением задач повышения экономичности и пропускной способности электрических сетей. Эти задачи рассмотрены в гл. 8.
Распространенными средствами регулирования напряжения являются компенсирующие устройства. Практика показывает, что если необходимая мощность компенсирующих устройств составляет не менее 100 Мвар, то целесообразно, как правило, применение синхронных компенсаторов. При меньших мощностях компенсирующих устройств обычно оказываются экономически целесообразными батареи статических конденсаторов.
Достаточность средств, выбранных по условию экономичности нормальных режимов, должна быть проверена в отношении обеспечения требуемых напряжений в послеаварийных режимах.
Мощность синхронного компенсатора, требуемая по условию обеспечения желаемого напряжения U 2ж вместо фактически существующего при отсутствии компенсирующих устройств определяется по формуле.
Если компенсирующим устройством служат статические конденсаторы, то требуемая их номинальная мощность рассчитывается по формуле. Приближенно мощность компенсирующего устройства может быть определена без учета статических характеристик по формуле.
В связи с тем что ежегодные денежные средства, выделяемые на развитие сети, ограниченны, возникает задача наиболее рационального расходования имеющихся средств. Поэтому необходимо не только определить места размещения дополнительных устройств регулирования напряжения, но и наметить рациональную очередность их установки.
Для решения этого вопроса должны быть исследованы по крайней мере два режима энергосистемы: годового максимума и годового минимума. Тогда в качестве критерия необходимости применения дополнительных устройств регулирования напряжения можно принять коэффициенты запаса по напряжению, определяемые соответстзенно для максимального и минимального режимов: где Un — номинальное напряжение сети вторичного напряжения подстанций; U,к шах, miii — желаемые (требуемые) напряжения на шннах вторн-зного напряжения подстанции в максимальном и минимальном режимах; Ипах, Umta— действительные максимально к минимально возможные напряжения на шинах вторичного напряжения подстанции в максимальном и минимальном режимах.
Требуемые режимы регулирования напряжения на данной подстанции не обеспечиваются, если хотя бы один из коэффициентов запаса по напряжению отрицателен: A3max<0 или &зт1ц< <0. В этом случае должны быть применены дополнительные средства регулирования напряжения.
Для установления целесообразной очередности применения дополнительных мероприятий по регулированию напряжения на подстанциях, на которых £зтах или Аз min меньше нуля, можно рекомендовать интегральные критерии оценки качества напряжения на вторичных шинах подстанций 220—35/10—6 кВ. Эти критерии позволяют учесть не только величины положительных и отрицательных отклонений напряжения, но и продолжительность каждого отклонения.
За критерий, характеризующий наибольшие отклонения напряжения с учетом их продолжительности, примем среднеквадратичное отклонение напряжения от желаемого. При представлении постоянно изменяющегося режима энергосистемы в виде п дискретных режимов среднеквадратичное отклонение напряжения от желаемого (требуемого) в каждом из рассматриваемых режимов, где ti—продолжительность 1-й ступени годового графика энергосистемы по продолжительности; Т — расчетный период, за который оценивается качество напряжения; бU — отклонение напряжения от желаемого, длившееся время ti.
В выражении (6.40) отклонения напряжения от желаемых в каждом из рассматриваемых режимов, где Um г — желаемое напряжение в £-м режиме энергосистемы; U — действительное напряжение в i-м режиме.
При оценке качества напряжения важно знать не только среднеквадратичные отклонения, учитывающие наибольшие отклонения напряжения и их длительность, но и количество электроэнергии, которое потребляется с данным качеством напряжения. Поэтому для интегральной оценки качества напряжения с учетом величины потребляемой энергии и критерий примем среднеквадратичное отклонение напряжения по времени и энергии: где индекс Г относится к 3-й ступени годового графика нагрузки по продолжительности.
Таким образом, дополнительные средства регулирования напряжения следует устанавливать на тех подстанциях, где среднеквадратичные отклонения напряжения 66^КЖ или среднеквадратичные отклонения напряжения по времени и энергии би\л наибольшие.
Для ориентировочных расчетов при проектировании развития электрической сети очередность установки дополнительных средств регулирования напряжения может быть определена только по максимальному и минимальному режимам. Тогда значения Ы1\к ж и б(/|;в вычисляются соответственно по формулам: где П мах, мин — расчетная относительная продолжительность максимальных и минимальных нагрузок в году; Ртах, Рит — максимальная и минимальная нагрузки подстанции.
Анализ большого числа графиков нагрузки и режимов напряжений подстанций со смешанным характером потребителей показал, что при отношении минимальной нагрузки подстанций к максимальной.