Влияние изменения баланса мощностей на работу электрической сети

Уравнение баланса активной мощности для ЭЭС имеет вид:
åРг = åРп = åРн + åРсн + åDР
где å Рг – суммарная генерируемая активная мощность;

å Рп – суммарная потребляемая мощность;

å Рн – суммарная активная мощность нагрузки потребителей в ЭЭС;

å Рсн – суммарная мощность собственных нужд электростанций (зависит от типа станции и составляет от 1 до 14% от å Рг);

åDР – суммарные потери активной мощности (составляют
5…15% от å Рг).

Уменьшение генерируемой мощности (åРг < åРп) равнозначно уменьшению впуска энергоносителя (пара, воды) в турбины генераторов. В этом случае турбины генераторов начнут тормозиться, приводя к уменьшению частоты в ЭЭС. В соответствии со статическими характеристиками нагрузки снижение частоты в ЭЭС вызовет уменьшение потребляемой мощности. В результате в ЭЭС установится новый режим с меньшим значением частоты, чем в предшествующем режиме.
Уменьшение частоты возникает и при нарушении баланса из-за увеличения потребляемой мощности.
Увеличение генерируемой мощности (åРг > åРп) равнозначно дополнительному впуску энергоносителя в турбины генераторов. В этом случае турбины генераторов начнут разгоняться, приводя к увеличению частоты в ЭЭС. В соответствии со статическими характеристиками нагрузки повышение частоты в ЭЭС вызовет увеличение потребляемой мощности. В результате в ЭЭС установится новый режим с большим значением частоты, чем в предшествующем режиме. Аналогично частота возрастет и
при нарушении баланса из-за уменьшения потребляемой мощности.

Причины нарушения баланса активной мощности, и, соответственно, изменения частоты в ЭЭС могут быть самыми различными: аварийное отключение генератора на электростанции, аварийное отключение линий или трансформаторов связи между отдельными частями ЭЭС, резкое увеличение мощности потребителей и проч.
Отклонение частоты от ее номинального значения 50 Гц как один из показателей качества электроэнергии регламентируется ГОСТ 13109–97, который устанавливает нормально допустимые (± 0,2 Гц) и предельно допустимые (± 0,4 Гц) отклонения частоты.

Главное отличие баланса реактивной мощности по сравнению с балансом активной мощности состоит в том, что генерация реактивной мощности åQг осуществляется не только генераторами электростанций, но и высоковольтными воздушными и кабельными ЛЭП (за счет их емкостной проводимости), а также специально устанавливаемыми в ЭЭС источниками реактивной мощности, называемыми компенсирующими устройствами (КУ). С учетом этого, уравнение баланса реактивной мощности можно записать более подробно:
åQэс + åQЛЭП +åQКУ = åQн + åQсн + åDQ,
где åQэс – суммарная реактивная мощность, вырабатываемая генераторами электростанций (составляет около 60% от åQг);

åQЛЭП – суммарная реактивная мощность, генерируемая ЛЭП;

åQКУ – суммарная реактивная
мощность компенсирующих устройств ЭЭС.

åQн – суммарная реактивная мощность нагрузки потребителей в ЭЭС;

åQсн – суммарная реактивная мощность собственных нужд электростанций;

 åDQ – суммарные потери реактивной мощности.

Изменение поступающей в узел нагрузки реактивной мощности вызовет изменение напряжения в этом узле. Следовательно, требуемый уровень напряжения в отдельных узлах электрической
сети может быть обеспечен лишь при определенном распределении реактивных мощностей. Всякое отклонение от этого распределения реактивных мощностей вызовет отклонения напряжения в узлах сети от требуемого уровня.
При дефиците реактивной мощности в каком-то узле напряжение в этом узле уменьшается, а при избытке реактивной мощности – увеличивается. В отличие от активной мощности, вырабатываемой на электростанциях, реактивную мощность несложно генерировать в любом узле электрической сети с помощью источника реактивной
мощности.