Регулирование напряжения — это автоматическое изменение режима напряжения в целях обеспечения требуемого уровня или повышения экономичности всей системы электроснабжения, включая производственные механизмы. Изменение режима напряжения осуществляется путем разовых мероприятий, воздействующих на величину напряжения. Вопросы регулирования напряжения следует разрабатывать совместно с компенсацией реактивной мощности, рассматривая баланс и распределение реактивной мощности, выбор источников ее покрытия и т. д. Критерием правильности выбора устройств регулирования и средств компенсации является минимум приведенных затрат при условии обеспечения сетью всех технических условий, в том числе качественного напряжения.
Влияние различных средств регулирования на величину напряжения U2 у потребителей видно из следующего выражения:
(10-4)
где U1 — напряжение на шинах ЦП; Uдо6 — напряжение вольтодобавочных устройств; P2 и Q2 — активная и реактивная нагрузки потребителей; R и X — суммарное активное и реактивное сопротивления системы; Q и Хс— характеристики компенсирующих установок.
Величина может изменяться, в зависимости от данных ЦП, регулированием напряжения генераторов или при помощи трансформаторов с регулированием напряжения под нагрузкой (РПН). На подстанциях возможна установка синхронных компенсаторов или управляемых статических конденсаторов.
Если указанных средств недостаточно, на ЦП могут предусматриваться и вольтодобавочные устройства, создающие дополнительную добавку напряжения К ним относятся регулируемые автотрансформаторы и вольтодобавочные трансформаторы. Эти способы регулирования приводят к изменению режима напряжения у всех присоединенных к ЦП электроприемников, поэтому эти способы относят к разряду централизованных средств регулирования напряжения.
На шинах ЦП осуществляется так называемое встречное регулирование, при котором величина и знак набавки напряжения изменяются в соответствии с изменением режима напряжения в сети. В частности, в периоды снижения суммарной нагрузки ЦП на 30% и ниже от наибольшей ее величины напряжение на шинах (U1± Uдоб) поддерживается на уровне номинального напряжения сети, а в период максимума превышает его не менее чем на 5%.
Как правило, для рационально построенной городской распределительной сети применение встречного регулирования напряжения на ЦП является исчерпывающим мероприятием по обеспечению нормированных отклонений напряжения у большинства потребителей. Поэтому на всех подстанциях, питающих распределительную сеть, должны устанавливаться трансформаторы с РПН. В действующих сетях с трансформаторами без РПН возможна установка в ЦП линейных регуляторов с РПН. Устройства РПН действуют, как правило, автоматически и позволяют осуществлять ступенчатое регулирование напряжения без отключения нагрузки. Для отечественных трансформаторов с РПН диапазоны регулирования меняются в пределах от ±10 до ±16% при величинах напряжения ступеней от 1,25 до 2%. В табл. 10-1—10-3 приведены значения номинальных напряжений ответвлений обмоток понижающих трансформаторов, имеющих устройства РПН.
Таблица 10-1
Номинальные напряжения обмоток понижающих трансформаторов 6—35 кВ с РПН, диапазон ±6X1,5% и ±8X1,5%
Если централизованное регулирование не обеспечивает качественного напряжения, то дополнительно используются средства местного регулирования напряжения.
Если обратиться к исходной формуле (10-4), определяющей то речь может идти о перераспределении потока реактивной мощности путем установки у потребителей устройств, генерирующих или потребляющих реактивную мощность Q, или за счет изменения реактивного сопротивления цепи путем специального компенсирующего устройства Хс. В первом случае предусматривается установка регулируемых статических конденсаторов, включаемых параллельно в сеть, или использование синхронных двигателей у потребителей. Во втором случае используются регулируемые статические конденсаторы, включаемые в сеть последовательно. Они находят преимущественное применение в воздушных сетях.
Таблица 10-2
Номинальные напряжения обмоток понижающих трансформаторов 110 кВ с РПН, диапазон ±9X1,78%
Таблица 10-3
Номинальные напряжения понижающих трансформаторов 6—10 кВ с РПН, диапазон ±8X1,25%
Статические конденсаторы, включаемые в сеть параллельно для обеспечения требуемого напряжения и компенсации реактивной мощности, могут устанавливаться в сети и у потребителей и должны быть оборудованы автоматическими регуляторами. Эффективность установки конденсаторов увеличивается с приближением их расположения к источнику реактивной мощности.
Потребная мощность батареи конденсаторов (БК) для повышения напряжения на 1 % в конце линии с реактивным сопротивлением X равна:
Значение Qвк в зависимости от Uном и X приведено на рис. 10-1. В табл. 10-4 указаны диапазоны регулирования в месте присоединения БК мощностью 100 квар, а также мощности БК, необходимые для обеспечения ступени регулирования в 1%, в зависимости от элемента сети. Принято, что в месте присоединения БК напряжение равно номинальному. Характеристики конденсаторов для внутренней установки приведены в табл. 10-5. Конденсаторы напряжением до 500 В выпускаются в трехфазном исполнении, на большее напряжение — в однофазном исполнении. Как правило, конденсаторы собираются в виде батарей, снабжаются регулирующим устройством и выпускаются в виде комплектных установок. Показатели установок приведены в табл. 10-6. При наличии регулирующего устройства типа БРВ-1 или БРВ-2 с электрочасами ЭВЧС, работающего в зависимости от времени суток, стоимость оборудования увеличивается на 0,14 тыс. руб., а общая стоимость установки на—0,17 тыс. руб.
Для подстанций выпускаются шунтовые конденсаторные батареи (ШКБ), схемы присоединения которых приведены на рис. 10-2, а технические данные в табл. 10-7.
Для отдельных потребителей, предъявляющих особенно высокие требования к качеству напряжения, а также при весьма неблагоприятных сетевых условиях для регулирования напряжения могут использоваться трансформаторы 6—10/0,4 кВ с устройствами РПН, индивидуальные регуляторы или стабилизаторы напряжения соответствующей мощности, устанавливаемые непосредственно у потребителей.
Таблица 10-4
Диапазон регулирования напряжения в месте присоединения батарей конденсаторов (БК)
Характеристики конденсаторов
Таблица 10-6
Показатели конденсаторных установок
Из средств, изменяющих режим напряжения и используемых достаточно часто для осуществления сезонного регулирования напряжения, отметим ответвления на стороне высокого напряжения понижающих трансформаторов, которые переключаются без возбуждения (ПБВ), т. е. при отключенном положении трансформатора. Это должно учитываться при проектировании электрических сетей, так как при таком переключении изменяется коэффициент трансформации трансформатора.
В табл. 10-8 приведены значения номинальных напряжений ответвлений понижающих трансформаторов с ПБВ. Использование ответвлений позволяет регулировать вторичное напряжение трансформаторов за счет набавок напряжения, которые могут быть созданы в результате изменения коэффициента трансформации. Значения этих набавок для трансформаторов распределительных сетей 6—10 кВ в зависимости от используемого ответвления указаны в табл. 10-9.
Рис. 10-2. Принципиальные схемы присоединения конденсаторных батарей типа ШКБ на подстанциях: а — к сборным шинам РУ 35 кВ; б — до выключателя ввода 35 кВ трансформатора; в — к сборным шинам РУ 6—10 кВ; г — до выключателя ввода 6—10 кВ трансформатора
Шунтовые конденсаторные батареи (из 8 параллельных конденсаторов в ряду) напряжением 6—110 кВ
Таблица 10-8
Напряжения ответвлений обмоток понижающих трансформаторов
Таблица 10-9
Значения набавок напряжения для трансформаторов распределительных сетей
Выбранное таким образом ответвление обеспечивает максимально допустимую величину положительного отклонения на зажимах ближайшего к источнику питания электроприемника, т, е. отклонение напряжения в пределах 4-5%.
С использованием аналогичных уравнений производится проверка отклонения напряжения в рассматриваемых режимах для наиболее удаленных электроприемников с учетом максимальной допустимой величины отрицательного отклонения напряжения.
