Под уровнем напряжения в любой данной электрической сети понимается некоторое среднее значение напряжения для этой сети в данном режиме ее работы. Влияние уровня напряжения на экономичность работы различно для электрических сетей, имеющих разный характер. Целесообразность изменения или регулирования уровня напряжения в конкретных условиях должна проверяться на основании соответствующих технико-экономических расчетов (подробнее см. [Л. 29]).
В питающих сетях с напряжениями до 220 кВ включительно определяющими являются нагрузочные потерн мощности и энергии. Они в основном обратно пропорциональны квадрату уровня напряжения (см. формулу (2-25)]. Поэтому в таких сетях обычно экономически выгодно поддерживать возможно более высокий уровень напряжения—до технического предела, который определяется наибольшим длительно допустимым значением напряжения в одном из узлов сети (см. § 4-1). Приблизительно можно считать, что повышение уровня напряжения на 1% приводит к снижению нагрузочных потерь активной и реактивной мощности и потерь энергии на 2%. Почти на 2% увеличивается и реактивная мощность, генерируемая линиями сети. Все эти условия являются положительными. Практически повышение уровня напряжения может быть относительно небольшим, приблизительно на 5%. Это означает, что в режимах больших нагрузок можно получить снижение нагрузочных потерь активной и реактивной мощности и энергии примерно на 10% и увеличение генерации реактивной мощности линиями примерно на 10%.
Однако при этом могут иметь место и некоторые нежелательные явления, например некоторое увеличение потерь активной мощности из-за усиления явления короны на проводах. Могут быть ограничения и по условиям перевозбуждения стали трансформаторов, не имеющих устройств РПН. В обычных условиях эти нежелательные явления оказывают относительно малое влияние на параметры режима сети.
Практически уровень напряжения в рассматриваемой питающей сети может изменяться или регулироваться независимо, если на всех ее границах — в пунктах связи ее с сетями Других номинальных напряжений, можно производить изменение коэффициентов трансформации трансформаторов связи. При этом значения напряжений в сетях других ступеней трансформации практически остаются без изменений. Это справедливо и для величин нагрузок и для распределения активных и реактивных мощностей в этих сетях.
В электрических сетях сверхвысоких напряжений относительно большими становятся потери холостого хода из-за короны на проводах и от емкостных токов. Например, на линиях 750 кВ в отдельных режимах работы (при .плохой погоде) потери холостого хода становятся соизмеримыми с нагрузочными потерями. В этих условиях может оказаться целесообразным снижение уровня напряжения в сети в целом или на отдельных ее участках. Таким образом, в этих сетях наивысший уровень напряжения не всегда является наивыгоднейшим. В режимах малых нагрузок выгоднее снижать уровень напряжения. Иногда это целесообразно делать и для отдельных линий, если режимы их нагрузки не совпадают с режимами нагрузки остальной части сети.
Для осуществления изменения режима напряжений в линиях сверхвысоких напряжений по их концам должны предусматриваться специальные регулирующие устройства — например, устройства РПН на соответствующих обмотках трансформаторов и автотрансформаторов. Иногда при этом может быть экономически оправдано применение регулирующих устройств с относительно большими, чем обычно, диапазонами регулирования, так называемое «глубокое» регулирование.
В распределительных электрических сетях основным является выполнение так называемых технических требований обеспечения допустимых отклонений напряжения у ЭП (см. § 4-1). Распределительные сети обычно являются весьма разветвленными, к ним присоединяется большое количество ЭП. В связи с этим практические возможности изменения уровня напряжения в этих сетях являются весьма ограниченными.
Обычно изменение уровня напряжения может быть целесообразным в тех промышленных сетях, где режим напряжений влияет на производительность труда даже в сравнительно небольших допустимых пределах. Например, при малой нагрузке агрегаты работают почти в режиме холостого хода. При этом выгоднее снижать подведенное напряжение, что приводит к снижению непроизводительных потерь.
Заметное влияние подведенного напряжения на производительность агрегатов имеет место при некоторых автоматизированных процессах, для технологических электронагревательных печей, в электролизных установках с вентильными выпрямителями и т. п. В этих случаях может быть экономически оправданным применение дополнительных регулирующих устройств для поддержания требуемого уровня напряжения.
Необходимо иметь в виду, что увеличение уровня напряжения в распределительной сети обычно приводит к росту потребляемой реактивной мощности. Поэтому оно допустимо только при наличии достаточного резерва реактивной мощности в данной сети.
