Реактивная мощность в энергосистеме. Компенсация реактивной мощности

План.

34. Общие положения.

35. Синхронные компенсаторы.

36. Батареи конденсаторов.

3.1 Поперечная компенсация.

3.2 Продольная компенсация.

3.2 Выбор мощности батарей конденсаторов при поперечной компенсации.

37. Статические источники реактивной мощности.

Общие положения

В отличие от активной мощности реактивная мощность может генериро-ваться не только генераторами электростанций, но и устройствами, которые назы-ваются компенсирующими (КУ). Эти устройства располагают в непосредст-венной близости от потребителей. К ним относятся:

· синхронные компенсаторы (СК);

· батареи конденсаторов (БК);

· статические источники реактивной мощности (СТК или ИРМ).

Опыт экстплуатации показывает, что при номинальной нагрузкегенераторы ЭС вырабатывают около 60 % требуемой реактивной мощности, 20 % генерирует-ся линиями электропередач высокого напряжения, 20 % вырабатывают компенси-рующие устройства.

Выработка 1 кВар реактивной мощности на ЭС стоит в несколько раз дешев-ле, чем ее выработка с помощью КУ. Но технико-экономические расчеты показы-вают, что большая часть реактивной мощности должна вырабатываться КУ. Это объясняется внедрением мощных генераторов с относительно высоким cos φ, рос-том протяженности и напряжения передачи. Поэтому снижается экономичность выработки реактивной мощности генераторами ЭС.

Компенсация реактивной мощности применяется для следующих целей:

· для выполнения баланса реактивной мощности;

· для снижения потерь мощности и электроэнергии;

· для регулирования напряжения.

При использовании КУ необходимо учитывать ограничения их мощности по техническим и режимным требованиям. Мощность КУ должна удовлетворять:

· необходимому резерву мощности в узлах нагрузки;

· располагаемой реактивной мощности на ЭС;

· отклонению напряжения на шинах потребителей;

· пропускной способности ЛЭП.

Для уменьшения перетоков реактивной мощности по ЛЭП и трансформато-рам КУ должны размещаться вблизи мест потребления реактивной мощности. При этом элементы сети разгружаются по реактивной мощности. Это приводит к уменьшению потерь мощности и напряжения.

Синхронные компенсаторы

Из анализа работы синхронного генератора следует, что увеличить выработ-ку реактивной мощности можно только за счет снижения выработки активной мощности. Этот принцип реализован в синхронном компенсаторе (СК).

Синхронный компенсатор – это синхронный двигатель, который работает в режиме холостого хода, то есть практически без активной нагрузки на валу. Та-ким образом, СК загружен только реактивным током.

Схема замещения СК приведена на рис. 17.1.

Eq	xd	Uс
		Iск

Рисунок 17.1 – Схема замещения СК

Напряжение сети в точке подключения СК равно сумме обратной ЭДС E_q и падения напря-жения в сопротивлении x_d:

U_c= E_q + j 3 × I _ск × x_d .

Значение и знак реактивной мощности СК зависят от соотношения между ЭДС E_q и наряжением сети U_c. Поскольку Р_ск = 0, то

Q_ск= S_ск= 3 ×U_с × I_ск =U_с × ^Uс _x^-_d ^Eq .

Величина ЭДС E_q определяется величиной тока возбуждения. Росту тока возбуждения соответсвует увеличение ЭДС E_q.

Как и синхронный двигатель, СК может работать в двух режимах: перевоз-буждения и недовозбуждения. При перевозбуждении ЭДС СК больше напря-жения в точке его подключения

E_q > U_c.

Синхронный компенсатор генерирует в сеть реактивную мощность Ток СК опережает напряжение на 90^○. Векторная диаграмма режима перевозбуждения СК приведена на рис. 17.2 а.

Уменьшая ток аозбуждения, можно получить режим недовозбуждения. В этом режиме ЭДС СК меньше напряжения в точке его подключения E_q > U_c и ток СК отстает от напряжения на 90^○. Векторная диаграмма режима недовозбуждения СК приведена на рис. 17.2 б. В этом режиме СК потребляет реактивную мощ-ность, получая ее из сети.

+j

+j

Iск		Eq				j 3× I ск× xd
	+		Eq
						+
	U	j	3 × I ск × xd	U
					Iск

а) б)

Рисунок 17.2 – Векторные диаграммы СК: