Баланс реактивной мощности

Баланс активной мощности

При проектировании районных электрических сетей предполагается, что установленная мощность генераторов системы достаточна для покрытия потребности в активной мощности, то есть баланс по активной мощности выполняется с учетом покрытия потерь активной мощности в элементах сети, мощности собственных нужд электростанций, а так же обеспечения необходимого резерва

Р_г=åР_нагр+Р_сн+Р_р+DР_сети, (1.8)

где Р_г – мощность, вырабатываемая генераторами энергосистемы (МВт);

åР_нагр – суммарная мощность нагрузки потребителей (МВт);

Р_сн – расход мощности на собственные нужды станции (МВт). В зависимости от типа станции Р_СН составляет от 2,5% до 6% от åР_нагр;

Р_р – резерв мощности на станции (МВт), который может быть принят равным 10% от åР_нагр.

Потери активной мощности DР_сети=DР_тр+DР_лэп;

где DР_тр – потери активной мощности в трансформаторах (МВт);

DР_лэп – потери мощности в ЛЭП (МВт);

Приближенно потери активной мощности в элементах сети составляют
(5-7,5)% от мощности нагрузок, т.е. DР_сети=(0,05-0,075)åР_нагр;

В отличие от активной потребность в реактивной мощности, как правило, не может быть обеспечена только генераторами станций. Генерация и передача требуемой реактивной мощности с учетом потерь, собственных нужд и резерва реактивной мощности только на электростанциях является экономически не целесообразной. Эффективнее использовать компенсирующие устройства, устанавливаемые в сети. Кроме того, дефицит реактивной мощности приводит к ухудшению режима напряжения у потребителей. Поэтому целью составления баланса по реактивной мощности является определение суммарной мощности компенсирующих устройств с учетом располагаемой мощности генераторов станций.

Баланс реактивной мощности в проектируемой сети определяется выражением

Q_г=åQ_нагр+Q_сн+Q_р+DQ_сети-Q_ку , (1.9)

где åQ_нагр – заданная суммарная реактивная мощность нагрузок;

Q_сн – расход реактивной мощности на собственные нужды станций, который можно принять равным. (2,5¸6)% от полной суммарной полной нагрузки потребителей, то есть от åS_нагр;

Q_p – резерв реактивной мощности на станциях, составляющий примерно 10 % от åS_нагр;

DQ_сети – потери реактивной мощности в сети (Мвар);

Суммарные реактивные потери в сети складываются из потерь в линиях и трансформаторах - DQ_сети= DQ_тр+DQ_лэп;

С учетом средних значений коэффициента загрузки трансформаторов 0.7-0.85 величина потерь реактивной мощности в трансформаторах составляет около 10% от суммарной передаваемой через них мощности;

Потери мощности в линиях электропередачи складываются из двух составляющих, имеющих противоположные знаки DQ_лэп=-DQ_c+DQ_л;

здесь DQ_c – реактивная мощность, генерируемая ЛЭП;

DQ_л – потери реактивной мощности в индуктивных сопротивления ЛЭП.

При ориентировочных расчетах, при отсутствии в сети линий 330 кВ и выше допускается принимать, что потери реактивной мощности в индуктивных сопротивлениях ВЛ и генерация реактивной мощности этими линиями в период максимальных нагрузок взаимно компенсируются, т.е. DQ_c =DQ_л. Тогда DQ_лэп=0. С учетом этого DQ_сети= DQ_тр=0,1åS_нагр.

Q_ку – суммарная реактивная мощность компенсирующих устройств, устанавливаемых в сети;

Располагаемая реактивная мощность системы определяется выражением

Q_г=Р_гtg_с, (1.10)

где tgj_с системы находится по заданному cosj_с энергосистемы.

Из уравнения баланса реактивной нагрузки находим суммарную мощность компенсирующих устройств, устанавливаемых на подстанциях

Q_ку= åQ_нагр+Q_сн+Q_р+DQ_сети-Q_г. (1.11)

Компенсирующие устройства необходимы в первую очередь по условиям разгрузки генераторов станции по реактивной мощности.

Кроме того, компенсация реактивной мощности у потребителей разгружает элементы электрической сети (ЛЭП, трансформаторы), что уменьшает потери мощности в сети и улучшает режим напряжения вследствие снижения падения напряжения в элементах сети. Разгрузка элементов сети от реактивной мощности позволяет загрузить эти элементы дополнительной активной мощностью или в некоторых случаях уменьшить сечения ЛЭП или снизить установленную мощность трансформаторов.

Выбор и размещение устройств компенсации реактивной мощности в электрических сетях должен производиться исходя из необходимости обеспечения требуемой пропускной способности сети в нормальных и послеаварийных режимах работы при поддержании необходимых уровней напряжения и запасов устойчивости.

Оптимальное распределение компенсирующих устройств по сети является сложной технико-экономической задачей и в данном курсовом проекте не рассматривается.

В учебном проектировании для упрощения последующих расчетов распределяем компенсирующие устройства по потребителям так, чтобы уравнять их коэффициенты мощности до величины tgj_ср.вз. Такое упрощение позволяет в дальнейшем вести расчеты потокораспределения по сети отдельно и независимо по активной и реактивной мощности.

Находим средневзвешенный коэффициент мощности - tgj_ср.вз..

tgj_ср.вз.= (åQ_нагр- Q_ку)/å P_нагр (1.12)

Определяем мощность компенсирующих устройств устанавливаемых на каждой из подстанций электрифицируемого района.

Q_куi = P_i(tg φ_i - tg φ_cр.взв.) (1.13)

С учетом компенсации части реактивной мощности определяем реактивные нагрузки потребителей

Q_i = Q_зi- Q_куi; (1.14)