С регулированием напряжения

Баланс реактивных мощностей и его связь

В энергосистеме должен соблюдаться оперативных баланс реактивных мощностей

∑Q_г + ∑Q_в +∑Q_к.у = ∑Q_п +∑∆Q_с

где ∑Q_г – реактивная мощность генераторов станций;

∑Q_в – зарядная мощность линий электропередачи;

∑Q_к.у- мощность компенсирующих устройств;

∑Q_п – реактивная мощность потребителей;

∑∆Q_с – потери реактивной мощности в электрических сетях.

Рисунок 5.9 Рисунок 5.10

Этот баланс постоянно сохраняется за счет изменения генерируемой мощности В соответствии со статическими характеристиками нагрузки по напряжению (см.рисунок 5.9).

Условие баланса реактивной мощности непосредственно связано с величинами напряжений в электрической сети. Рассмотрим эту связь на примере схемы одного элемента сети (см.рисунок 5.10). Пусть в начальный момент времени имел место баланс реактивной мощности и напряжение в начале линии было U₁ , а в конце ее U₂. Этим напряжениям по статическим характеристикам соответствовала нагрузка потребителей P_н + JQ_н. Напряжение в конце линии можно определить

U₂ = U₁ –

Если за счет разгрузки источника реактивной мощности снизить напряжение U₁ до U₁^', то произойдет снижение напряжения в узле нагрузки U₂ до U₂^'. При этом по статическим характеристикам мощность потребителей уменьшится до P_н^' + JQ_н^' (см.рисунок 5.9) и напряжение в конце линии

U₂^' = U₁^' –

Изменение напряжения U₂ произойдет из-за снижения напряжения в начале линии и изменения потери напряжения. Статические характеристики реактивной мощности значительно круче характеристик активной мощности. На каждый процент изменения напряжения происходит изменение активной мощности на 0,6–2%, а реактивной на 2-5%. Поэтому при снижении напряжения U₁ происходит снижение потери напряжения. В результате изменение U₂ будет меньше, чем изменение U₁

U₂ – U₂^' < U₁ – U₁^'.

Таким образом, за счет изменения нагрузки потребителей в соответствии со статическими характеристиками происходит некоторое регулирование напряжения U₂. Этот процесс называется регулирующим эффектом нагрузки по напряжению. В результате такого регулирования новым значениям напряжений U₁^' и U₂^' будет соответствовать новое условие баланса реактивной мощности.

Регулирующий эффект нагрузки будет проявляться только до некоторого критического напряжения U_кр. Если напряжение U₂ окажется ниже критического, то будет происходить обратное явление: снижение напряжения вызовет рост реактивной нагрузки потребителей, что приведет к росту потерь напряжения и дальнейшему снижению напряжения U₂. Наступает лавина напряжения и происходит нарушение баланса реактивной мощности (см. рисунок 5.11). Здесь t₁- момент снижения напряжения до U_кр, а интервал времени t₂ – t₁ процесс развития лавины (несколько секунд). В результате лавины напряжения происходит нарушение устойчивости нагрузки, которое выражается в саморазгрузке потребителей. После их отключения напряжение восстанавливается.

Рисунок 5.11

Для узлов со смешанным характером потребителей критическое напряжение составляет 0,8 – 0,75 номинального напряжения сети. Лавина напряжения может наступить как во всей энергосистеме, так и в отдельных узлах, в которых возникает дефицит реактивной мощности. Для предотвращения лавины напряжения применяют специальные меры.