Продольная компенсация
Выбор мощности батарей конденсаторов при поперечной компенсации
КУ, устанавливаемых вблизи потребителей в системе, в целом определяется на основе баланса реактивной мощности. Однако, в распределительной сети 35-110 кВ величина определяется по величине экономического тангенса. Его значение устанавливается энергосистемой в зависимости от питающего напряжения сети. Для , , .
Значение тангенса нагрузки рассчитывается следующим образом:
.
Если его значение больше значения экономического тангенса, применяют компенсацию реактивной мощности и понижают тангенс нагрузки:
.
Выполним преобразования приведенного выражения:
.
Мощность компенсирующей установки равна:
Значение Рнагр выбирается по графику узла нагрузки. Это наибольшая активная мощность узла нагрузки в часы наибольших нагрузок в энергосистеме (с 9 до 11 или с 17 до 21 часа). Для этого же часа выбирается и значение реактивной мощности и определяется тангенс нагрузки.
Очевидно, что если , то необходимости в компенсации нет.
Чаще всего на потребительских ПС в качестве КУ используются конденсаторные батареи в виде комплектных установок типа УК. В сети 6 кВ применяются УК мощностью 300, 400, 450, 675, 900, 1125, 1350, 1800 и 2700 кВар. В сети 10 кВ применяются УК, начиная с мощности 450 кВар.
Мощность КУ распределяется равномерно на секции шин 6-10 кВ ПС, т.е. количество однотипных УК должно быть кратно 2 при двухобмоточных и трехобмоточных трансформаторах (типа ТМ, ТМН, ТДН, ТДТН, АТ) подстанций и кратно 4 – при трансформаторах с расщепленной обмоткой низкого напряжения (типа ТРДН).
Продольная компенсация применяется для уменьшения реактивного сопротивления ЛЭП. Компенсация обеспечивается последовательным включением в рассечку ЛЭП емкостного сопротивления в виде конденсаторов. Построим векторную диаграмму напряжений с УПК для следующей сети (рис. 5.5).
| U1 |
| R |
| X |
| Xc |
| U2 |
| I2, cos φ2 |
| Рисунок 5.5 – Применение УПК в сети |
Векторная диаграмма напряжений до применения УПК аналогична векторной диаграм-ме для ЛЭП с одной нагрузкой в сети 35 кВ (рис. 5.5). В результате построения получаем величину напряжения в начале передачи U1ф. При введении УПК в рассечку ЛЭП уменьшается индуктивное сопротивление сети и составляющая падения в реактивном сопротивлении – отрезок bd вместо bc. Соединим начало координат с точкой d и получим вектор напряжения в начале передачи при использовании УПК. Оценим влияние УПК на составляющие падения напряжения.
Продольная (отрезок ас’ ) и поперечная (отрезок сс’ ) составляющие падения напряжения в исходной сети равны:
При компенсации:
продольная (отрезок аd’ )
поперечная (отрезок dd’ )
| d |
| U2 Ф |
| I2 |
| U1 Ф |
| U1Ф c УПК |
| I2∙R |
| I2∙Х |
| I2∙(Х – Хс) |
| а |
| b |
| c |
| c’ |
| d’ |
| Рисунок 5.6 – Векторная диаграмма напряжений при использовании УПК |
| о |
Из векторной диаграммы следует применение УПК приводит к уменьшению напряжения в начале передачи, продольной и поперечной составляющих падения напряжения.
Если подобрать УПК так, что Х = Хс, т.е обеспечить полную компенсацию индуктивного сопротивления ЛЭП, то падение напряжения будет определяться только величиной активного сопротивления ЛЭП
В этом случае напряжение в начале передачи будет равно отрезку ob.
Можно найти такое значение Хс, чтобы потеря напряжения в сети равнялась нулю. Если пренебречь поперечной составляющей падения напряжения, имеем
.
Найдем величину Хс:
;
.
По величине Хс подбирают мощность батареи конденсаторов. На практике чаще всего не применяют полную компенсацию и сопротивление УПК рассчитывают из потери напряжения, которая обеспечивает желаемый уровень напряжения в сети.
Из формулы для расчета потери напряжения с учетом УПК видно, что применение конденсаторов целесообразно при значительной реактивной составляющей тока, т.е. когда близок к единице. При малых значениях потеря напряжения в ЛЭП определяется в основном активным сопротивлением.
Достоинства УПК:
автоматическое и безынерционное регулирование напряжения;
отсутствие движущихся частей делает установки простыми и надежными в эксплуатации;
при одинаковом регулирующем эффекте мощность БК, выбранной только для регулирования напряжения, меньше чем при поперечной компенсации.
Недостатки:
возможны резонансные явления, которые вызывают качания роторов двигателей, мигание ламп накаливания;
увеличение токов короткого замыкания;
при коротких замыканиях возникает опасность появления на конденсаторах высокого напряжения. Поэтому для шунтирования БК при коротких замыканиях применяют быстродействующие разрядники.
Контрольные вопросы:
1) Для чего применяется поперечная компенсация ?
2) Как подключают батареи конденсаторов в поперечной компенсации ?
3) Что нужно для получения значения напряжения в начале передачи к напряжению в конце передачи ?
4) Как строиться векторная диаграмма ?
5) В каком режиме напряжение в конце передачи может быть больше напряжения в начале передачи ?
6) Из – за чего уменьшается ток, мощность и потеря напряжения в линии электропередач ?
7) Как устанавливается КУ вблизи от потребителей ?
8) Как рассчитывается значение тангенса нагрузки ?
9) Для чего применяется продольная компенсация ?
10) Как влияет УПК на составляющие падения напряжения ?
11) В чем достоинства УПК ?
12) В чем недостатки УПК ?