Методы регулирования напряжения. Устройства регулирования напряжения

План.

Общие положения.

Регулирование напряжения в центрах питания. Метод встречного регулирования. Регулирование напряжения на электростанциях.

Регулирование напряжения на понижающих подстанциях.

5.1 Устройство РПН двухобмоточного трансформатора.

5.2 Устройство РПН автотрансформатора.

Общие положения

Напряжение в узлах сети постоянно меняется из-за изменения нагрузки, ре-жима работы источников питания, схемы сети.

Режим напряжений в электрической сети должен быть таким, чтобы были выполнены требования ГОСТ в отношении допустимых отклонений напряжения для электроприемников, которые питаются от этой сети. Значения отклонений напряжения часто превышают допустимые по следующим причинам:

· большие потери напряжения в сети;

· неправильный выбор сечений токоведущих элементов и мощности сило-вых трансформаторов;

· неправильное построение схемы сети.

Очень часто эти причины возникают при развитии сети, при ее реконструк-ции. Поэтому чтобы обеспечить необходимые отклонения напряжения на шинах электроприемником следует применять регулирование напряжения.

Регулированием напряжения называется процесс изменения напряжения в характерных точках сети с помощью специальных технических средств.

Способы регулирования напряжения возникли с возникновением электриче-ских сетей. Их развитие происходило от низших уровней управления к высшим. Сначала использовалось регулирование напряжения в центрах питания распреде-лительных сетей и непосредственно у потребителей и на энергоблоках электро-станций. Сейчас эти методы регулирования напряжения называются локальными. По мере развития сетей и объединения их в крупные энергосистемы возникла необходимость координировать работу локальных методов. Координирование от-носится к высшим уровням регулирования напряжения.

Локальное регулирование может быть централизованным и местным. Цен-трализованное управление выполняется в центрах питания. Местное регулирова-ние проводится непосредственно у потребителей. Регулирование напряжения в центрах питания приводит к изменению режима напряжения во всей сети, которая

питается от него. Местное регулирование приводит к изменению режима напря-жения в ограниченной части сети.

Регулирование напряжения в центрах питания

Центрами питания (ЦП) могут быть шины генераторного напряжения элект-рических станций, низшего напряжения районных подстанций или подстанций глубокого ввода.

Регулирование напряжения на генераторах электростанций выполняется за счет изменения тока возбуждения с помощью устройства автоматического регу-лирования возбуждения (АРВ).

Регулирование напряжения на шинах низшего напряжения понижающих по-дстанций производится с помощью:

· трансформаторов со встроенными устройствами для регулирования на-пряжения под нагрузкой (РПН);

· синхронных компенсаторов (СК);

· линейных регуляторов (ЛР).

При этом регулирование напряжения производится автоматически в преде-лах располагаемого диапазона регулирования. Регулирование напряжния проис-ходит одновременно для всех линий электропередач сети, которые питаются от шин центра питания.

Качество напряжения обеспечивается только в том случае, когда к шинам центра питания присоединены однородные потребители. Для них график измене-ния нагрузки является однотипным.

Если электроприемники имеют разные графики нагрузки, то в центре пита-ния применяют схемы группового централизованного регулирования. В этом слу-чае электроприемники делят на группы в соответствии с характером их нагрузки. Линии электропередач, которые питают такие группы электро-приемников, ста-раются присоединить к разным секциям шин центра питания и регулировать на-пряжение на каждой секции отдельно.

Если такой возможности нет, то в центре питание выполняется регули-рование как для группы однородных потребителей. У тех потребителей, которым этого регулирования напряжения оказалось недостаточно, выполняется и местное регулирование напряжения.

В зависимости от характера электроприемников можно выделить три подти-па регулирования напряжения:

· стабилизация напряжения;

· двухступенчатое регулирование напряжения;

· встречное регулирование.

Стабилизация напряжения применяется для потребителей с практически не-изменной нагрузкой в течение суток (трехсменные предприятия).

Двухступенчатое регулирование выполняется для электроприемников с ярковыраженным двухступенчатым характером изменения нагрузки. (односменные

предприятия). В этом случае поддерживается два уровня напряжения в сутки в соответствии с графиком нагрузки.

В случае переменной суточной нагрузки выполняется встречное регули-рование.Этот подтип регулирования напряжения самый распространенный.

Метод встречного регулирования

Суть метода встречного регулирования заключается в изменении напряжения в зависимости от изменения графика нагрузки электроприемника.

Согласно метода встречного регулирование напряжение на шинах низшего напряжения районных подстанций в период максимальной нагрузки должно под-держиваться на 5 % выше номинального напряжения питаемой сети. Эта цифра приведена в ПУЭ (Правила устройства электроустановок). Опыт эксплуатации показывает, что следует повышать напряжение на 10 %, если при этом отклонение напряжения у ближайших потребителей не превосходит допустимого значения. В период минимальной нагрузки (Р_мин ≤ Р_макс) напряжение на шинах 6-10 кВ ПС по-нижается до номинального напряжения.

Рассмотрим этот метод на примере следующей сети (рис. 18.1).

		ПС
ЦП	ЛЭП1	ЛЭП2
	ЭП Б

ЭП А

Рисунок 18.1 – Схема участка электрической сети

В режиме максимальной нагрузки в центре питания поддерживается напря-жение U_{1 НБ.} На шинах высшего напряжения ПС напряжение ниже из-за потерь напряжения в ЛЭП₁. Обозначим это напряжение U_{2 В}. Напряжение на шинах низ-шего напряжения этой подстанции приведенное к напряжению высшей обмотки

U ₂^*_нниже напряжения U_2Вна величину потери напряжения в трансформаторе.

Если бы на ПС не было регулирования напряжения (К_т =1), то фактическое на-пряжение на шинах низшего напряжения ПС в относительных единицах было бы

равно напряжению U ₂^* _н . Это и есть напряжение на шинах электроприемника А.

Его величина удовлетворяет нормам ПУЭ. Напряжение на шинах электропри-емника Б (U_{Б без рег.}) меньше напряжения на шинах электроприемника А на вели-чину потери напряжения в ЛЭП₂. Его величина не соответствует требованиям ПУЭ. При регулировании напряжения ( K_т ¹1) напряжение на шинах низшего на-

пряжения ПС поддерживается на 5 % выше номинального напряжения сети. Под-нять напряжение на 10 % выше номинального значения напряжения сети нельзя, потому что в этом случае напряжение на шинах потребителя А не соответствова-

ло бы нормам ПУЭ. При регулировании напряжения величина напряжения на шинах электроприемника Б входит в зону допустимых значений.

U2В

*

U2Н

U3

Zл1

U 2 н

Zл2

U1

ЭП Б

U1НМ

U2В НМ

Zт

ЭП А

Кт

UАбез рег.

UБбез рег.

U1НБ

1,05 UНОМ

U_Ас рег.

UНОМ

U_Бс рег.

0,95 U_НОМ

Рисунок 18.2 – Встречное регулирование напряжения

В режиме минимальных нагрузок напряжение в центре питания выше, поте-ри напряжения в элементах сети меньше. Поэтому без регулирования напряжения и напряжение на потребителе А, и напряжение на потребителе Б выше рекомен-дованных ПУЭ. Изменением коэффициента трансформации обеспечивается допу-стимая величина отклонения напряжения на шинах обоих потребителей.

Наибольшее отклонение напряжения наблюдается в аварийных режимах ра-боты системы. В этом случае поддерживать напряжение у всех потребителей в за-данных пределах для нормального режима работы без значительных затрат на специальные устройства регулирования напряжения невозможно. Поэтому в ава-рийных режимах допускается большее отклонение напряжения.