Увеличение пропускной способности существующих линий передачи может быть осуществлено регулированием напряжения. Для этой цели в сельских электрических сетях применяются регулируемые под нагрузкой трансформаторы.
Применение регулируемых трансформаторов увеличивает пропускную способность линий и дает определенный экономический эффект. Объясняется это тем, что, несмотря на ухудшение к.п.д. передачи (в линиях могут быть допущены значительно большие потери мощности), экономический эффект от качества напряжения у потребителей и облегчения веса сельских электрических сетей в сравнении с другими вариантами (например, реконструкция) оказывается наиболее высоким.
В настоящее время при проектировании распределительных сетей установка регулируемых под нагрузкой трансформаторов предусматривается на подстанциях 110/35 и 35/10 кВ.
На распределительных подстанциях 10/0,4 кВ регулируемые трансформаторы применяются лишь в том случае, если к концу срока окупаемости линии (7—8 лет), а следовательно, и развитию нагрузки, отклонения напряжения у потребителей будут превышать нормы, установленные РУПом для сельских сетей ( +7,5-10%).
Однако здесь нужно сказать, что расчетные отклонения в эксплуатации не выдерживаются значительно раньше. Поэтому в ряде случаев в сельских сетях отклонения напряжения у потребителей достигают иногда при максимальной нагрузке — 20-30%, а при минимальной + 10+20%. Отсутствие же на подстанциях необходимых в таких случаях регулируемых трансформаторов на 35/10 и 10/0,4 кВ снижает качество электрической энергии у сельских потребителей.
В последнее время в Научной литературе предлагается в качестве расчетных отклонений для сельских потребителей принять отклонения, равные ±5% от номинального (вместо —10+7,5%). При проектировании это привело бы к увеличению расхода проводникового материала в два раза. Однако, если при этом одновременно вести регулирование напряжения в сетях 10 кВ в пределах 5%, то расход провода по весу увеличится лишь на 20%, а при диапазоне регулирования 7,5% — не изменится.
Выше уже было показано, что работа потребителей под напряжением, отличным от номинального, вызывает ряд нежелательных факторов и в конечном итоге ведет к снижению экономики электроснабжения. Поэтому вопрос поддержания оптимального напряжения у потребителей должен решаться наиболее приемлемыми в каждом конкретном случае способами, возможно даже в ущерб к.п.д. линии электропередачи. Поясним это на простом примере.
На рис. 2 схематично показан один из участков сельской электрической сети. Трансформатор Τ1 районной подстанции питает линию электропередачи, в конце которой находится потребительский трансформатор Т2. Потребитель, подключенный к низковольтной распределительной сети, условно изображен на чертеже стрелками.
Рис. 2. Схема участка сельской электрической сети с изображением потерь и отклонений напряжений в ней:
а) до увеличения нагрузки в линии; б) после увеличения нагрузки: 1 — эпюра напряжений до регулирования; 2 — после регулирования трансформатором Т2.
Примем нагрузку линии равной стопроцентной и построим эпюру (графическое изменение) напряжений для данного участка сети.
Тонкой сплошной горизонтальной линией отмечен уровень номинального напряжения
В данном случае видно, что отклонение напряжения у потребителей не превышает допустимого и равно 5%U н. Теперь попробуем увеличить активную нагрузку, присоединенную к низковольтной сети. Потеря напряжения в линиях (рис. 2, б, эпюра 1) резко увеличится, а его отклонение у потребителя выйдет из допустимого предела (в нашем случае оно равно 12%). В результате пропускная способность ЛЭП увеличивается, однако потери в низковольтной и высоковольтной линиях велики, а напряжение у потребителя низкого качества. Чтобы повысить качество напряжения у потребителя, обеспечив нормальные условия работы, установим на потребительской подстанции регулируемый под нагрузкой трансформатор T2. С его помощью дадим дополнительную надбавку напряжения, равную +7,5%. В этом случае отклонение напряжения у потребителя будет находиться в допустимых пределах, так как эпюра напряжений будет представлять собой ломаную линию АБВВ1Г1Д1.
Таким образом, увеличение потерь мощности и напряжения в ЛЭП (то есть ухудшение к.п.д. передачи) при увеличении активной нагрузки может быть экономически оправдано приростом мощности потребителей, работающих при качественном напряжении.
