Компенсация реактивных нагрузок в питающих сложно замкнутых электрических сетях

Для решения задачи оптимизации мощности и мест размещения компенсирующих устройств исходной информацией служит перспективная схема развития основных сетей энергосистемы, разработанная в процессе проектирования, с указанием параметров элементов сети (линяй, трансформаторов), активных и реактивных нагрузок узлов в характерных режимах работы системы при естественном коэффициенте реактивной мощности. Кроме того, должны быть известны характеристики существующих источников реактивной мощности (максимальная мощность, допустимые пределы регулирования мощности) к диапазоны регулирования на трансформаторах связи замкнутых сетей различных номинальных напряжений.
Для выбора мест и рациональной очередности установок компенсирующих устройств используем критерий и условие. Компенсирующее устройство в первую очередь следует устанавливать в тех узлах энергосистемы, где величина удельного снижения потерь k3i наибольшая.
В связи с тем что на потери мощности в замкнутых сетях оказывают большое влияние загрузка существующих источников реактивной мощности и выбранные ответвления трансформаторов связи, в процессе выбора компенсирующих устройств должна производиться оптимизация распределения реактивных нагрузок между источниками и коэффициентами трансформации трансформаторов связи.
Решение задачи для питающих сетей энергосистемы может быть осуществлено только с помощью ЦВМ. Рассмотрим последовательность расчетов по определению мест, очередности установки и диапазонов регулирования компенсирующих устройств.
1.           Для заданной схемы замкнутых сетей производится расчет установившегося режима, соответствующего максимальным нагрузкам энергосистемы.
2.            Для данного режима нагрузок выполняется оптимизация распределения реактивных мощностей источников совместно с коэффициентами трансформации трансформаторов связи.
3.            Величина удельного снижения потерь будет наибольшей в одной из точек потокораздела реактивных мощностей. Поэтому из расчета по оптимизации режима выбираются все точки потокораздела реактивных мощностей. Чаще всего эти точки совпадают с узлами самого низкого напряжения.
4.            Для узлов, соответствующих потокоразделам реактивной мощности, определяются удельные снижения потерь Аэ. Для нахождения k3i в t-м узле устанавливается единичная мощность компенсирующего устройства и при этом определяется снижение потерь мощности как разность между потерями мощности в сети до и после установки компенсирующего устройства: Эг  =AP—APKi- Если в расчетах учитываются распределительные сети, то Щ, определяется по формуле.
5.            Из совокупности узлов, соответствующих разделам реактивной мощности, отбираются те, для которых удельное снижение потерь больше граничного значения k3. Выделяется узел с наибольшей величиной k3l и в нем устанавливается некоторая мощность компенсирующего устройства,
6.            При зафиксированной в намеченном узле мощности компенсирующего устройства расчет установившегося режима повторяется. Затем опять выявляются точки потокораздела реактивных мощностей, и расчет по пп. 3 — 5 повторяется до тех пор, пока не будет выявлена до конца эффективность установки компенсирующих устройств по критерию Периодически после ряда расчетов по пп. 3 — 5 повторяется оптимизация реактивных мощностей и коэффициентов трансформации трансформаторов.
В конце описанной процедуры расчетов должно быть проверено выполнение ограничения по напряжению: где Ui max—полученное напряжение в 1-м узле после экономичного размещения компенсирующих устройств; Ui доп — нижний предел допустимого напряжения.
Если условие (8.38) не выполняется, то граничное значение «k» необходимо искусственно снизить и расчет по описанному алгоритму продолжить.
Расчеты по компенсации реактивной мощности, выполненные для максимального режима, позволяют определить рациональную мощность компенсирующих устройств и места их установки по условию экономического баланса реактивной мощности.
Для определения диапазонов мощностей компенсирующих устройств, которые должны быть выполнены регулируемыми, необходимо рассмотреть режим минимальных нагрузок энергосистемы. Для этого надо провести оптимизацию распределения реактивных нагрузок совместно с коэффициентами трансформации трансформаторов связи в минимальном режиме с учетом всех установленных компенсирующих устройств по условию максимального режима. Разность между мощностью компенсирующего устройства в i-м узле в максимальном режиме QK1 и мощностью в оптимальном минимальном режиме QK1min показывает требуемый регулировочный диапазон.
При компенсирующих устройствах, выбранных по условиям нормальных режимов (максимального и минимального), должно быть проверено обеспечение требуемых напряжений в послеаварийных режимах. Если в отдельных узлах напряжение не соответствует допустимому, то должны быть выбраны дополнительные устройства.
Изложенный алгоритм выбора компенсирующих устройств реализуется на ЦВМ с помощью общих программ расчета установившихся режимов либо с помощью специальной программы оптимизации размещения компенсирующих устройств, составленной в Белорусском политехническом институте.