Необходимость регулирования напряжения в сельских сетях в значительной мере определяется характерными особенностями сельских потребителей электрической энергии. Одной из таких особенностей является малая энергоемкость и значительная удаленность сельских потребителей друг от друга. Разбросанность электрических нагрузок приводит к необходимости сооружения в сельской местности протяженных питающих линий и сильно разветвленных распределительных сетей.
Поскольку к распределительным сетям подключены потребители малой мощности, то выбор проводов для этих сетей определяется не столько величинами токов нагрузки, сколько значениями допустимой потери напряжения, а иногда и механической прочностью самого провода (при минимальных сечениях, полученных по расчету) .
Другая особенность работы сельских электроустановок и сетей — это значительная разница в нагрузках при максимальном и минимальном режимах потребления электрической энергии, а также весьма малая длительность использования максимальной нагрузки. Нагрузка минимального режима составляет 15-35% от полной нагрузки. Продолжительность же полной нагрузки так же, как и максимальной может быть равна лишь нескольким часам в сутки.
Учитывая, что уровни напряжения в различных точках сети обусловлены потерями напряжения в самой сети, можно сказать, что они будут существенно отличаться в режимах максимальной и минимальной нагрузки. Поэтому для сохранения установленных отклонений напряжения у потребителей при таких значительных изменениях его уровня требуется соответствующее регулирование.
Регулирование напряжения в сельских сетях можно осуществлять различными средствами и способами. Выбор их, а также размещение регулирующих устройств в сети в значительной мере зависят от неоднородности и распределения сельскохозяйственной нагрузки. Чаще всего регулирующие устройства, поддерживающие необходимые уровни напряжения, должны устанавливаться в нескольких точках электрической сети.
Регулирование напряжения, как правило, должно осуществляться автоматически, что дает возможность сократить затраты на дежурный обслуживающий персонал. Уровни напряжения, поддерживаемые регулирующими устройствами, должны быть строго согласованы с графиком основной нагрузки.
Регулирование напряжения можно осуществлять следующими способами:
изменением напряжения генераторов на сельских электрических станциях;
при помощи специальных трансформаторов для регулирования напряжения под нагрузкой;
изменением параметров сети путем компенсации ее реактивного сопротивления, а в ряде случаев и изменением конфигурации сети путем оперативных переключений;
перераспределением потоков реактивной мощности, протекающих по отдельным участкам сети.
Первый способ, то есть регулирование напряжения на генераторах, возможен лишь в ограниченных пределах (не более 5%), так как режимы нагрузок различных линий электропередачи, отходящих от станций, как правило, не совпадают друг с другом. Только на небольших автономных электростанциях, питающих сравнительно однородную нагрузку, может быть осуществлено более широкое регулирование напряжения.
В настоящее время все большее распространение в сельских электрических сетях получает способ регулирования при помощи специальных трансформаторов. Установка таких трансформаторов позволяет резко улучшить качество напряжения у потребителей и существенно облегчает нагрузку сельских сетей.
Регулирование напряжения изменением реактивного сопротивления линий посредством конденсаторов, включаемых последовательно с линией, в сельских электрических сетях применяется сравнительно редко.
Значительный эффект дает регулирование напряжения с помощью батарей статических конденсаторов, устанавливаемых для уменьшения реактивной мощности сельских электрических сетей.
На практике любой из названных способов регулирования напряжения должен выбираться на основании технико-экономических расчетов с учетом требований сельскохозяйственных потребителей к качеству электрической энергии.
По характеру воздействия на электрическую сеть или систему регулирование напряжения может быть централизованным, групповым и местным. Централизованное регулирование осуществляется в точке питания линий 35, 20, а иногда и 10 кВ, на подстанциях энергосистемы или на районных сельскохозяйственных подстанциях.
Групповое регулирование выполняется или на группу отдельных потребителей, или на несколько ответвлений распределительной линии, к которым подключаются потребители с графиками нагрузки, отличными от графика нагрузки всей линии.
Если потребители неоднородны, применяют индивидуальное местное регулирование напряжения, сочетающееся часто с повышением коэффициента мощности на участках сети, питающих нагрузку отдельных потребителей. Местное регулирование применяется также в случае, если отдельные потребители электроэнергии предъявляют повышенные требования к качеству напряжения.
