Регулирование напряжения при помощи устройств поперечной компенсации
В питающих сетях значительное влияние на потерю напряжения в сети ока-зывает составляющая Q”·X. Изменяя поток реактивной мощности в сети, можно регулировать величину потери напряжения в сети. Для изменения потоков реак-тивной мощности применяются компенсирующие устройства – батареи конденса-торов, синхронные компенсаторы, статические источники реактивной мощности.
Возможность использования компенсирующих устройств для регулирования напряжения рассмотрим на примере синхронного компенсатора в простейшей се-
ти (рис. 20.7).
| Zлэп | U2 | |||||||
| Sнагр., Iнагр | ||||||||
| U1 | ||||||||
| СК | ||||||||
| Iлэп= Iнагр.+j IСК | ||||||||
| j IСК | ||||||||
Рисунок 20.7 – Включение синхронного компенсатора
Напряжение в конце ЛЭП до установки синхронного компен-сатора определяется выражением
| U 2 | =U1- | Pнагр × Rлэп + Qнагр × X лэп | . | |
| U 2 |
Пусть напряжение в конце ЛЭП ниже допустимого. После включения синхронного компен-сатора напряжение в конце линии электропередач определяется следующим образом:
| U 2 доп =U1 - | Pнагр × R + (Qнагр - Qск ) | . | (20.3) | |||||||
| U 2 доп | ||||||||||
| Если из выражения для U2 доп вычесть выражения для U2, можно определить | ||||||||||
| мощность синхронного компенсатора. В | практических расчетах | считают что | ||||||||
| » | . Поэтому выражение для определения мощности синхронного ком- | |||||||||
| U 2 доп | U 2 | |||||||||
| пенсатора выглядит следующим образом: | ||||||||||
| Qск= | U 2 доп | -U 2 | ×U 2 доп. | |||||||
| X лэп | ||||||||||
Синхронный компенсатор может работать в режиме перевозбуждения и недовозбуждения.
При перевозбуждении СК генерирует реактивную мощность равную его но-минальной мощности Qскперев = Qск ном. При недовозбуждении СК потребляет реак-тивную мощность равную половине номинальной мощности Qскнедов = 0,5 × Qск ном.
Режим потребления приводит в увеличению потери напряжения в сети и даль-нейшему снижению напряжения у потребителей. Режим недовозбуждения син-хронного компенсатора можно использовать в режиме минимальной нагрузки, ко-гда нужно снизить напряжение в сети.
Для построения векторных диаграмм запишем выражение (20.3) через ток, который протекает в линии электропередач:
| U 2 доп =U 1 - | 3 × (I нагр + I ск ) × (Rлэп + jX лэп ) =U 1 - 3 × I нагр × Rлэп - | ||||||||||||||
| - j | 3 × I нагр × X лэп - j | 3 × I ск × Rлэп - j | 3 × I ск × X лэп = | ||||||||||||
| × X лэп. | (20.4) | ||||||||||||||
| =U 2- j 3× I ск | × Rлэп- j 3× I ск |
Построим векторную диаграмму при работе СК в режиме перевозбуждения (рис. 20.8 а). Из начала координат по действительной оси отложим вектор напря-
жения U1. Получим точку а. Под углом φ2 к нему отложим ток нагрузки Iнагр. Век-тор падения напряжения в активном сопротивлении направлен параллельно линии
тока нагрузки. Отложим его от конца вектора напряжения U1 с учетом знака в вы-ражении (20.4). Получим точку b. Из точки b перпендикулярно линии тока нагрузки отложим вектор падения напряжения в индуктивном сопротивлении ЛЭП с учетом знака в выражении (20.4). Получим точку с. Соединим начало ко-ординат с точкой с. Полученный вектор – это вектор напряжения в конце участка до установки СК. Его величина меньше допустимого значения напряжения U 2 доп .
В режиме перевозбуждения ток синхронного компенсатора опережает напряжение U2 на 90о. Из точки с параллельно линии тока СК отложим вектор па-дения напряжения в активном сопротивлении ЛЭП с учетом знака в выражении (20.4). Получим точку d. Из точки d перпендикулярно линии тока СК отложим вектор падения напряжения в индуктивном сопротивлении ЛЭП с учетом знака в выражении (20.4). Получим точку е. Соединив точку е с началом координат, по-лучим вектор напряжения в конце участка U 2 доп . Его величина удовлетворяет
требованиям.
Построим векторную диаграмму в режиме недовозбуждения (рис. 20.8 б). Построение вектора напряжения в конце ЛЭП до подключения синхронного ком-пенсатора выполняется аналогично предыдущим построениям. Его величина больше допустимого значения напряжения U 2 доп . В режиме перевозбуждения ток
синхронного компенсатора отстает от напряжения U2 на 90о. Остальные построе-ния выполняются аналогично. Из точки с параллельно линии тока СК отложим
вектор падения напряжения в активном сопротивлении ЛЭП с учетом знака в вы-ражении (20.4). Получим точку d. Из точки d перпендикулярно линии тока СК
+ j
+ j
90O
Iск
| b | |||||||||
| - 3 × Iнагр × X лэп | |||||||||
| - | 3 × Iнагр × Rлэп | ||||||||
| Iск | |||||||||
| 90O | + | ||||||||
| U1 | а | ||||||||
| U2 | |||||||||
| Iнагр |
c
3 × Iск × Rлэп
d
| U2доп | |||
| - | 3 × Iск × X | ||
| а) | |||
| e |
| b | ||||||||||||
| - | - 3 × Iнагр × Rлэп | |||||||||||
| 3 × Iск × X лэп | ||||||||||||
| + | ||||||||||||
| U2доп | а | |||||||||||
| U1 | ||||||||||||
| e | d | |||||||||||
| - 3 × Iнагр × X лэп | ||||||||||||
| U2 | ||||||||||||
| Iнагр | c | |||||||||||
| 3 × Iск × Rлэп | ||||||||||||
б)
Рисунок 20.8 – Векторная диаграмма регулирования напряжения при помощи СК: