Регулювання напруги в електричній мережі

 

Основним завданням регулювання напруги в районній елек­тричній мережі єзабезпечення необхідних рівнів напруги на шинах знижувальних підстанцій. Згідно з ПУЕ [17] на шинах 6-10 кВ районних підстанцій необхідно здій­снювати зустрічне регулювання напруги, за якого в режимі найбільших навантажень потрібно підтримувати напругу не нижче 105 % від номінальної, а в режимі найменших навантажень - знижувати напругу до номінальної. У післяаварійних режимах допуска­ється додаткове зниження напруги на 5%.

Регулювання напруги на підстанціях районної мережі здійс­нюють зміною коефіцієнтів трансформації трансформа-торів і автотрансформаторів під навантаженням. В окремих випадках можна застосовувати додат­кові засоби регулювання напруги.

У курсовому проекті потрібно вибрати робочі відгалуження трансформаторів і автотрансформаторів знижувальних підстанцій в нормальних і найважчих післяаварійних режимах роботи мережі за умовою зустрічного регулю­вання напруги на шинах вторинної напруги підстанцій. Для цього розраховують зведені напруги на виводах вторинних обмоток трансформаторів з врахуванням втрат напруги в транс­форматорах, і визначають бажані коефіцієнти трансформації трансформаторів за формулою

 

, (7.1)

 

де - напруга на виводах вторинної обмотки трансформа-тора, зведена до номінальної напруги первинної обмотки;

- бажаний рівень напруги на виводах вторинної обмотки.

За розрахунковими таблицями стандартних коефіцієнтів трансформації трансформа­торів вибирають робочі відгалуження обмоток високої напруги з найближчими до розрахункових значень коефіцієнтами трансформації, які забезпечать необхідні рівні напруги на шинах 6-10 кВ підстанцій.

У мережах з кількома номінальними напругами насамперед вибирають робочі відгалуження триобмоткових трансформаторів і автотрансформаторів. При цьому потрібно врахувати, що триобмоткові трансформатори мають пристрій регулювання напруги під навантаження (РПН) для перемикання регулювальних відгалужень в нейтралі обмотки ВН і пристрій для перемикання відгалужень обмотки СН без збудження (ПБЗ), а триобмоткові автотрансформатори - пристрій РПН на лінійному виводі об­мотки СН. Межі регулювання та кількість ступенів регулювання напруги для різ­них типів трансформаторів і автотрансформаторів вказані у довідниках [13,14].

Шини СН триобмоткових трансформаторів і автотрансформаторів підстанцій 220/110/6 - 10 кВ чи 110/35/6 - 10 кВ є центами живлення ме­реж 110 - 35 кВ, тому вибір робочих відгалужень обмоток СН проводиться, виходячи з умови зустрічного регулювання напруги в мережах цих напруг.

Після вибору робочих відгалужень обмоток знижувальних трансформаторів розраховують дійсні напруги на шинах вторинної напруги під­станцій та відхилення від бажаних напруг.

Нижче розглянемо порядок вибору коефіцієнтів трансформації триобмоткового знижувального трансформа-тора ти­пу ТДЦТН-63000/220 з номінальними напругами обмоток 230/38,5/11 кВ, який має РПН ±8´1,5% з боку обмотки ВН і ПБЗ ±2´2,5%з боку обмотки СН.

Проведемо вибір коефіцієнтів трансформації для режиму найбільших навантажень. Припустимо, що напруги на виводах обмоток СН і НН, зведені до номінальної напруги обмотки ВН, відповідно дорівнюють , .

Виходячи з умови зустрічного регулювання напруги, задамося бажаними значеннями напруги на шинах СН , і на шинах НН .

Визначимо бажане значення коефі­цієнта трансформації між обмотками ВН і НН триобмоткового трансформатора

.

Розрахуємо значення стандартних коефіцієнтів трансфор-мації між обмотками ВН і НН для різних положень перемикача відгалужень обмотки ВН, залежно від вибраного відгалуження (таблиця 7.1).

Таблиця 7.1 - Значення стандартних коефіцієнтів трансформації між обмотками ВН і НН трансформатора ТДЦТН-63000/220

Положення перемикача відгалужень обмотки ВН	Додаток витків обмотки ВН, %	Відносна кількість робочих витків обмотки ВН n р.в	Коефіцієнт трансформації К В-Н
	+ 12,0	1,12	23,4
	+ 10,5	1,105	23,05
	+ 9,0	1,09	22,8
	+ 7,5	1,075	22,5
	+ 6,0	1,06	22,2
	+ 4,5	1,045	21,85
	+ 3,0	1,03	21,55
	+ 1,5	1,015	21,2
		1,0	20,9
	- 1,5	0,985	20,6
	- 3,0	0,97	20,22
	- 4,5	0,955	19,92
	- 6,0	0,94	19,62
	- 7,5	0,925	19,3
	- 90	0,91	19,0
	-10,5	0,895	18,7
	-12.0	0,88	18,4

 

За таблицею 7.1 стандартних коефіцієнтів трансформації вибираємо робоче відгалуження обмотки ВН з найближчим до розрахункового значенням коефіцієнта трансформації , що відпо­відає 13-му положенню перемикача відгалужень (n _р.в=0,94). Для вибраного відгалуження дійсна напруга на шинах НН

,

що практично відповідає бажаному рівню напруги.

Коефіцієнт трансформації між обмотками ВН і СН та відповідне йому робоче відгалуження обмотки СН підберемо, виходячи з ба­жаного рівня напруги U _с.б на шинах СН.

Бажане значення коефіцієнта трансформації між обмотками ВН і СН триобмоткового трансформатора

Коефіцієнт трансформації між обмотками ВН і СН можна виразити як

(7.2)

де - відносна кількість робочих витків обмоток ВН і СН;

- номінальні напруги обмоток ВН і СН.

З виразу (7.2) визначимо відносну кількість робочих витків обмотки СН з урахуванням вибраного відгалужен-ня обмотки ВН (n _р.в=0,895)

,

що відповідає другому положенню перемикача відгалужень обмотки СН з (таблиця 7.2).

Для вибраних відгалужень обмоток ВН і СН фактичний коефіцієнт трансформації між обмотками ВН і СН

,

тоді дійсна напруга на шинах СН

,

що практично відповідає бажаному рівню напруги.

Аналогічно розраховують відносну кількість робочих витків обмотки СН для режиму мінімальних навантажень, а так як час­ті вимкнення трансформатора з метою перемикань відгалужень обмотки СН не бажані, то вибирають середнє положення перемикача для режиму максимальних і мінімальних на­вантажень, після чого уточнють значення дійсної напруги на шинах СН для цих режимів.

 

Таблиця 7.2 - Відносна кількість робочих витків

обмотки СН трансформатора ТДЦТН-63000/220

Положення перемикача відгалужень обмотки СН	Додаток витків обмотки СН, %	Відносна кількість витків обмотки СН n р.с
І	+ 5,0	1,05
ІІ	+ 2,5	1,025
ІІІ	± 0,0	1,0
ІV	- 2,5	0,975
V	- 5,0	0,95

 

Порядок вибору коефіцієнтів трансформації для автотрансформаторів дещо відрізняється від вище наведеного. Спочатку ви­бирають коефіцієнт трансформації між обмотками ВН і СН і розраховують напругу на шинах СН автотрансформатора. Потрібно пам’ятати, що так як сучасні автотрансформатори мають РПН з боку лінійного виводу обмотки СН, то зі збільшенням кількості витків цієї обмотки, яка є частиною обмотки ВН, коефіцієнт трансформації К _В-С зменшується, а напруга U _C на виводах обмотки СН збільшується.

Коефіцієнт трансформації між обмотками ВН і НН автотрансформатора визначають через відношення номінальних напруг цих обмоток

, (7.3)

після чого розраховують дійсну напругу на шинах НН автотрансформатора

. (7.4)

Якщо відхилення напруги на шинах НН знижувальної підстанції від бажаного рівня неприпустимо велике, то розглядають додаткові способи регулювання напруги. Насамперед слід проаналізувати можливість централізованого регулювання напруги на живильній підстанції А. Крім того, можна застосувати засоби місцевого регулювання напруги (компенсувальні пристрої, вольтододатні чи лінійні трансформатори тощо).

Розрахунок режимів і вибір оптимальних коефіцієнтів транс­формації трансформаторів можна виконати на ЕОМ

[16].