Связь реактивной мощности с напряжением

Баланс реактивной мощности и его связь с напряжением

В ЭЭС, содержащей источники и потребители электрической энергии, в любой момент времени выполняется закон сохранения энергии. Отражением этого закона является выполнение баланса мощности. Выработка и потребление электрической энергии на переменном токе характеризуются передачей по электрической сети как активной, так и реактивной мощности. Поэтому в каждый момент времени в ЭЭС существует баланс полной мощности. Для реактивной мощности условие баланса имеет следующий вид:

где SQ_г — суммарная генерируемая мощность; SQ_н — суммарная мощность нагрузки потребителей; SDQ — суммарные потери реактивной мощности в элементах сети.

Балансу реактивной мощности соответствует некоторый уровень узловых напряжений. Так как передача мощности по электрической сети сопровождается потерями напряжения в ее элементах, то, в отличие от частоты, напряжения в узлах сети будут различаться. Изменение какой-либо из составляющих баланса приводит к изменению напряжений в сети: увеличение нагрузок к уменьшению напряжений и наоборот.

Так же как и по отношению к активной мощности, электроэнергетические системы могут быть дефицитными или избыточными по реактивной мощности. При этом дефицитные ЭЭС характеризуются пониженными уровнями напряжений. Дефицит реактивной мощности в ЭЭС определяется той недостающей мощностью источников реактивной мощности, добавление которой в ЭЭС позволит поднять узловые напряжения до допустимых значений. Избыток генерируемой реактивной мощности вызывает повышение напряжений. Этот избыток реактивной мощности определяется той величиной, на которую ее нужно уменьшить, чтобы ввести узловые напряжения в допустимую область. Дефицитные и избыточные ЭЭС могут обмениваться реактивной мощностью. Однако передавать реактивную мощность из избыточных в дефицитные ЭЭС не всегда оказывается экономичным, а в ряде случаев и невозможным из-за потерь реактивной мощности и напряжения при такой передаче. Решить данную проблему позволяет установка в ЭЭС специальных компенсирующих устройств (КУ) или, иными словами, компенсация реактивной мощности.

Дата добавления: 2016-05-05 ; просмотров: 2783 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник

Баланс реактивной мощности и его связь с напряжением

Баланс реактивной мощности и его связь с напряжением

При выработке и потребители энергии на переменном токе равенству вырабатываемой и потребляемой электроэнергии в каждый момент времени отвечает равенство вырабатываемой и потребляемой не только активной, но и реактивной мощности.

Эти условия можно записать так:

∑Pг = ∑Pп = ∑Pн = ∑ΔP,

∑Qг = ∑Qп = ∑Qн = ∑ΔQ

где ∑Pг и ∑Qг — генерируемые активная и реактивная мощности станций за вычетом собственных нужд; ∑Pн, ∑Qн — активная и реактивная мощности потребителей; ∑ΔP, ∑ΔQ — суммарные потери активной и реактивной мощностей в сетях; ∑Pп, ∑Qп — суммарное потребление активной и реактивной мощностей.

Вышеприведенные уравнения являются уравнениями балансов активной и реактивной мощностей. Баланс реактивной мощности по всей системе в целом определяет некоторый уровень напряжения. Напряжения в узловых точках сети электрической системы в той или иной степени отличаются от среднего уровня, причем это отличие определяется конфигурацией сети, нагрузкой и другими факторами, от которых зависит падение напряжения. Баланс реактивной мощности для всей системы в целом не может исчерпывающе определить требования, предъявляемые к мощности источников реактивной мощности. Надо оценивать возможность получения необходимой реактивной мощности как по системе, так и по отдельным ее районам.

Необходимость в оценке баланса реактивной мощности возникает прежде всего при проектировании подсистемы регулирования напряжения — реактивной мощности АСУДУ (автоматизированной системы диспетчерского управления).

В ряде случаев оценка изменений условий баланса производится и в практике эксплуатации, например при вводе новых регулирующих устройств, установленных мощностей электростанций, изменениях схемы сети.

Нарушение баланса реактивной мощности приводит к изменению уровня напряжения в сети. Если генерируемая реактивная мощность становится больше потребляемой (∑Qг > ∑Qп), то напряжение в сети повышается. При дефиците реактивной мощности (∑Qг

В дефицитных по активной мощности энергосистемах уровень напряжения, как правило, ниже номинального. Недостающая для выполнения баланса активная мощность передается в такие системы из соседних энергосистем, в которых имеется избыток генерируемой мощности.

Обычно энергосистемы дефицитные по активной мощности, дефицитны и по реактивной мощности. Однако недостающую реактивную мощность эффективнее не передавать из соседних энергосистем, а генерировать в компенсирующих устройствах, установленных в данной энергосистеме.

Источник

Тема 1.7. Баланс реактивной мощности и его связь с напряжением

Баланс реактивных мощностей: ∑Qr=∑Qп-∑Qск, где

∑Qr – суммарная генерируемая реактивная мощность,

∑Qп — суммарная потребляемая реактивная мощность,

∑Qск – суммарная реактивная мощность компенсаторов.

∑Qп=∑Qт+∑Qад+Qпр, где:

∑Qт –потребление реактивной мощности трансформаторами,

∑Qад — потребление реактивной мощности асинхронными двигателями,

Qпр – прочие потребители реактивной мощности.

Нарушение баланса реактивной мощности приводит к изменению уровня напряжения в сети.

Если генерируемая реактивная мощность становится больше потребляемой ∑Qr>∑Qп, то напряжение в сети повышается.

При дефиците реактивной мощности ∑Qr

На промышленных предприятиях основными потребителями реактивной мощности являются асинхронные двигатели — на их долю приходится 65—70% реактивной мощности, потребляемой предприятием, 20—25% приходится на трансформаторы, около 10%—на другие приемники и воздушные линии электропередачи.

Компенсация реактивной мощности индуктивного характера может осуществляться:

а) на электростанциях, путём перевозбуждения синхронных генераторов или при помощи генераторов работающих в режиме синхронного компенсатора,

б) на подстанциях потребителей при помощи синхронных компенсаторов СК или батарей конденсаторов БК,

в) на предприятиях, использующих мощные синхронные электродвигатели в перевозбуждённом состоянии.

Поддержание нормального напряжения у потребителя может осуществляться за счёт компенсации реактивной мощности в элементах сети, а также при помощи АРНТ п/ст – автоматического регулятора напряжения трансформаторов на подстанциях.

Компенсация реактивной мощности позволяет уменьшить потери электроэнергии в сетях.

Вывод: чтобы напряжение в электрической сети было нормальное необходимо соблюдать баланс реактивной мощности. В нормальном режиме соблюдение баланса реактивной мощности обеспечивается соблюдением графиков напряжения электростанциями и регулированием напряжения в электрических сетях.

Источник

Регулирование напряжения и обеспечение баланса реактивной мощности

Регулирование напряжения в распределительных сетях, как, впрочем, и поддержание баланса передаваемой поставщиками и потребляемой приемниками электроэнергии мощности имеет главную цель – обеспечение качества передаваемой потребителю энергии в условиях устойчивой к различным возмущениям энергосистемы (энергосистема – электростанции, сети и приемники электроэнергии, объединенные между собой физическими связями и технологическим режимом).

Однако следует признать безусловным по факту, что:

• обеспечение качества электроэнергии в соответствии с требованиями ГОСТ 13109-97 «Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения» в действительности реально только при установившемся режиме работы распределительных сетей и энергосистемы в целом с медленными не скачкообразными изменениями, обусловленными суточными изменениями генерации и потребления электроэнергии, колебаниями потребности в активной и реактивной мощности, работой средств и устройств регулирования мощности и частоты и пр., т.е. изменениями прогнозируемыми и возможное негативное влияние которых на качество электроэнергии и устойчивость энергосистемы может быть нивелирован регулированием напряжения и коррекцией баланса по активной и реактивной мощности;
• любое из нормируемых «Методическими указаниями по устойчивости энергосистем» (утверждены приказом №277 министерства энергетики РФ от 30.07.2003) нормативных (тяжелых) возмущений I, II или III групп defacto может спровоцировать масштабные аварии каскадного типа, остановить которые нереально типовыми средствами регулирования напряжения и обеспечения баланса мощности;

Таблица. Нормативные (тяжелые) возмущения в сетях различного напряжения энергосистемы согласно «Методическим указаниям по устойчивости энергосистем».

Группы нормативных возмущений в сетях с ном. напряжением, кВ

КЗ на сетевом элементе, кроме системы (секции) шин

Отключение сетевого элемента
основными защитами при
однофазном КЗ с:
— успешным АПВ (для сетей 330 кВ и выше — ОАПВ, 110 —
220 кВ — ТАПВ)
— неуспешным АПВ

Отключение сетевого элемента основными защитами при трехфазном КЗ с успешным и неуспешным АПВ

Отключение сетевого элемента основными защитами при однофазном КЗ с успешным и неуспешным АПВ

Отключение сетевого элемента основными защитами при двухфазном КЗ на землю с неуспешным АПВ

Отключение сетевого элемента действием УРОВ при однофазном КЗ с отказом одного выключателя

Отключение сетевого элемента действием УРОВ при двухфазном КЗ на землю

Отключение сетевого элемента действием УРОВ при трехфазном КЗ на землю

Отключение СШ с однофазным КЗ, не связанное с разрывом связей между узлами сети

Отключение СШ с однофазным КЗ с разрывом связей между узлами сети

скачкообразный аварийный небаланс активной мощности, значения

Мощность генератора или блока генераторов, подключенных к сети общими выключателями. Мощность двух генераторов АЭС, подключенных к одному реакторному блоку

Мощность, подключенная к одной секции (системе) шин или распредустройства одного напряжения электростанции

• регулирование напряжения и баланс генерируемой/передаваемой и потребляемой реактивной мощности тесно связаны между собой — скачкообразное не прогнозируемое (или не спрогнозированное по объективным и субъективным причинам) повышение потребности нагрузки в узлах и сечениях энергосистемы в реактивной мощности ведет к падению напряжения, что в свою очередь обуславливает скачок потерь передаваемой реактивной мощности, ее недостаток на энергопотребляющих приемниках, рост потребности, последующее падение напряжения и т.д. Рис. 4

Рис. Зависимость статических характеристик мощности от сетевого напряжения

Основные задачи обеспечения баланса распределительной сети и энергосистемы по реактивной мощности

Приходную часть баланса реактивной мощности в энергосистеме в целом и распределительных сетях формируют:

• синхронные генераторы, асинхронизированные генераторы и шунтирующие реакторы электростанций;
• шунтирующие реакторы, управляемые шунтирующие реакторы и синхронные компенсаторы подстанций ЕНЭС;
• зарядная мощность высоковольтных линий электропередачи;
• шунтирующие реакторы, управляемые шунтирующие реакторы, синхронные компенсаторы и батареи статических конденсаторов подстанций РСК (см. более детально об конденсаторных установках КРМ, УКРМ, УКЛ и др. здесь);
• батареи статических компенсаторов, синхронные двигатели и генераторы блокстанций промышленных объектов;
• шунтирующие реакторы, управляемые шунтирующие реакторы, синхронные двигатели, синхронные компенсаторы и батареи статических конденсаторов объектов нефтегазовой отрасли и насосных станций водопроводно-коммунальных хозяйств;
• батареи статических компенсаторов и зарядная мощность незагруженных линий электропередачи сельскохозяйственных объектов;
• батареи статических компенсаторов крупных модульных потребителей — насосных, очистных станций, офисных, торговых, спортивных и развлекательных центров, подстанции электрифицированного транспорта и т.д.
• импорт реактивной мощности из других распределительных сетей.

Расходная часть баланса реактивной мощности в распределительной сети формируется потребителями, средствами компенсации реактивной мощности, потерями в сетях разного напряжения и экспортом в другие сети энергосистемы.

С учетом практической нецелесообразности влиять на потребление реактивной мощности энергопринимающими устройствами, а также (условно) средствами компенсации реактивной мощности ключевыми задачами повышения устойчивости энергосистемы и поставки электроэнергии требуемого стандартом качества в аспекте обеспечения баланса реактивной мощности являются:

• снижение потерь реактивной мощности в сетях различного напряжения и распределительных узлах, что может достигаться, как тщательным прогнозированием потребности в реактивной мощности и регулированием напряжения при возникающем дисбалансе генерации и потребления, так и максимально возможная генерация реактивной мощности «на местах» — у энергопринимающих устройств, на понижающих подстанциях крупных объектов и распределительных сетей низкого и среднего напряжения, что нивелирует естественные потери мощности при транспортировке и потери, спровоцированные снижением сетевого напряжения;

• формирование «самодостаточных» распределительных сетей и участков распределительных сетей, где реактивная мощность генерируется собственными средствами компенсации, что позволит исключить или снизить перетоки импортной реактивной мощности из других сетей/участков сетей с загрузкой линий и соответствующими потерями.

Источник