Регулирование напряжения в электрической сети

На шинах подстанций в реальных режимах электрических сетей напряжения, как правило, отличаются от номинального. Это различие напряжений в ГОСТ Р 54149-2010 характеризуется отрицательным и положительным отклонениями напряжения в точке передачи электроэнергии [6]:

(51)

(52)

где , - значения напряжения, меньшие и большие соответственно, усредненные в интервале времени 10 мин;

- напряжение, равное стандартному номинальному или согласованному напряжению.

Для указанных показателей качества электрической энергии установлены следующие нормы: положительные и отрицательные отклонения напряжения в точке передачи электрической энергии не должны превышать 10 % номинального или согласованного значения напряжения в течение 100 % времени интервала в одну неделю.

В данном курсовом проекте электрические сети напряжением 6-10 кВ не рассматриваются, поэтому в режиме максимальных нагрузок рекомендуется обеспечить уровень напряжения на шинах НН подстанций в пределах 1,05-1,10 .

Для обеспечения требуемого качества электрической энергии необходимо осуществить регулирование напряжения, то есть изменение уровней напряжения с помощью специальных технических средств, а именно:

1) трансформаторов и автотрансформаторов с регулированием напряжения под нагрузкой (РПН);

2) линейных регулировочных трансформаторов.

Основными средствами регулирования напряжения в электрических сетях являются трансформаторы и автотрансформаторы с РПН. В случае переменной нагрузки ПУЭ рекомендуют осуществлять встречное регулирование, суть которого заключается в том, что в период наибольших нагрузок на шинах 6-10 кВ ЦП должно обеспечиваться поддержание напряжения не ниже 105 % . В режиме наименьших нагрузок напряжение уменьшают до величины, как можно более близкой к .

Трансформаторы с РПН имеют специальное переключающее устройство, позволяющее изменять число витков одной из обмоток трансформаторов без отключения нагрузки. При этом меняется коэффициент трансформации трансформаторов. Число ступеней регулировочных ответвлений и диапазон регулирования указываются в таблицах с паспортными данными трансформаторов. Целью расчетов регулирования напряжения является

определение достаточности диапазона регулирования РПН для поддержания желаемого уровня напряжения .

Осуществим регулирование напряжение на шинах 10 кВ подстанций в режиме максимальных нагрузок.

На подстанции 1 установлено два двухобмоточных трансформатора типа ТРДН-25000/110, имеющих устройства РПН с диапазоном регулирования ±9×1,78 %, установленные на стороне высшего напряжения. В результате расчетов параметров режима максимальных нагрузок по программе «ROOR» действительное напряжение на шинах низкого напряжения при номинальном коэффициенте трансформации равно, кВ:

Номинальные напряжения обмоток, кВ:

Осуществим встречное регулирование напряжения таким образом, чтобы оно было в пределах 10,5-11 кВ. Примем желаемое значение напряжения, кВ:

Зная действительное напряжение на шинах низшего напряжения, определим напряжение на шинах низшего напряжения, приведенное к высшему напряжению, кВ:

(53)

Напряжение ответвления РПН можно определить из условия, кВ:

(54)

Ступень РПН, которой соответствует данное напряжение ответвления находится из условия:

(55)

откуда:

(56)

Округляя номер ступени до ближайшего целого значения можно определить напряжение на шинах низшего напряжения при найденном коэффициенте трансформации, кВ:

что соответствует желаемому.

Напряжения на шинах 10 кВ остальных подстанций находятся в допустимых пределах для режима максимальных нагрузок.

Результаты регулирования напряжения в режиме максимальных нагрузок приведены в таблице 18.

Таблица 18

Результаты регулирования напряжения в режиме максимальных нагрузок

Номер подстанции
Тип трансформатора	ТРДН- 25000/110	ТДН- 10000/110	ТДН- 10000/110	ТМН- 6300/110	ТДН- 16000/110	ТДН- 10000/110
РПН на стороне	ВН	ВН	ВН	ВН	ВН	ВН
Пределы регулирования РПН, %	±9×1,78	±9×1,78	±9×1,78	±9×1,78	±9×1,78	±9×1,78
Действительное напряжение на шинах НН, кВ	10,4	10,91	10,88	10,64	10,68	10,61
Номер ступени РПН	-2
Напряжение после регулирования на шинах НН, кВ	10,78	10,91	10,88	10,64	10,68	10,61

Осуществим регулирование напряжение на шинах 10кВ подстанций в режиме минимальных нагрузок.

На подстанции 2 установлено два трехфазных двухобмоточных трансформатора типа ТДН-10000/110, имеющих устройства РПН с диапазоном регулирования ±9×1,78 %, установленные на стороне высшего напряжения. В результате расчетов параметров режима максимальных нагрузок по программе «ROOR» действительное напряжение на шинах низкого напряжения при номинальном коэффициенте трансформации равно, кВ:

Номинальные напряжения обмоток, кВ:

Осуществим встречное регулирование напряжения таким образом, чтобы на шинах низшего напряжения оно было не выше , то есть 10 кВ. Примем желаемое значение напряжения, кВ:

Зная действительное напряжение на шинах низшего напряжения, определим напряжение на шинах низшего напряжения, приведенное к высшему напряжению, кВ:

(53)

Напряжение ответвления РПН можно определить из условия, кВ:

(54)

Ступень РПН, которой соответствует данное напряжение ответвления, находится из условия:

(55)

откуда:

(56)

При напряжение на шинах низшего напряжения при найденном коэффициенте трансформации будет следующим, кВ:

что соответствует желаемому.

Регулирование напряжения на шинах 10 кВ остальных подстанций произведем при помощи программы «ROOR».

Результаты регулирования напряжения в режиме минимальных нагрузок приведены в таблице 19.

Таблица 19

Результаты регулирования напряжения в режиме минимальных нагрузок

Номер подстанции
Тип трансформатора	ТРДН- 25000/110	ТДН- 10000/110	ТДН- 10000/110	ТМН- 6300/110	ТДН- 16000/110	ТДН- 10000/110
РПН на стороне	ВН	ВН	ВН	ВН	ВН	ВН
Пределы регулирования РПН, %	±9×1,78	±9×1,78	±9×1,78	±9×1,78	±9×1,78	±9×1,78
Действительное напряжение на шинах НН, кВ	10,404	10,894	10,893	10,900	10,862	10,866
Номер ступени РПН
Напряжение после регулирования на шинах НН, кВ	10,047	10,003	10,002	10,009	9,974	9,978

Осуществим регулирование напряжение на шинах 10 кВ подстанций в послеаварийных режимах.

Регулирование напряжения на шинах 10 кВ подстанций в послеаварийных режимах произведем при помощи программы «ROOR». Результаты регулирования напряжений при отключении одной цепи линии А-3 приведены в таблице 20, а при отключении линии 3-5 – в таблице 21.

Таблица 20

Результаты регулирования напряжения при отключении одной цепи линии А-3

Номер подстанции
Тип трансформатора	ТРДН- 25000/110	ТДН- 10000/110	ТДН- 10000/110	ТМН- 6300/110	ТДН- 16000/110	ТДН- 10000/110
РПН на стороне	ВН	ВН	ВН	ВН	ВН	ВН
Пределы регулирования РПН, %	±9×1,78	±9×1,78	±9×1,78	±9×1,78	±9×1,78	±9×1,78
Действительное напряжение на шинах НН, кВ	9,975	10,464	10,191	9,930	9,975	9,889
Номер ступени РПН	-4	-1	-3	-4	-4	-4
Напряжение после регулирования на шинах НН, кВ	10,739	10,653	10,765	10,691	10,739	10,647

Таблица 21

Результаты регулирования напряжения при отключении линии 3-5

Номер подстанции
Тип трансформатора	ТРДН- 25000/110	ТДН- 10000/110	ТДН- 10000/110	ТМН- 6300/110	ТДН- 16000/110	ТДН- 10000/110
РПН на стороне	ВН	ВН	ВН	ВН	ВН	ВН
Пределы регулирования РПН, %	±9×1,78	±9×1,78	±9×1,78	±9×1,78	±9×1,78	±9×1,78
Действительное напряжение на шинах НН, кВ	9,975	10,464	10,420	9,963	9,576	9,703
Номер ступени РПН	-4	-1	-1	-3	-6	-5
Напряжение после регулирования на шинах НН, кВ	10,739	10,653	10,609	10,525	10,721	10,651

Таким образом, диапазона РПН достаточно для осуществления встречного регулирования напряжения на шинах каждой подстанции рассматриваемой сети во всех режимах ее работы.