Выбор способов компенсации реактивной мощности для регулирования напряжения

В электрических сетях большое количество электроприемников потребляют помимо активной мощности также и реактивную. В отличие от активной, реактивная мощность не совершает полезной работы и необходима для создания переменных магнитных полей в индуктивных приемниках электрической энергии. Вместе с тем реактивная мощность оказывает существенное влияние на такие параметры системы электроснабжения, как потери мощности и электроэнергии и уровни напряжения в узлах сети.

Вопрос компенсации реактивной мощности на сегодняшний день остается актуальным. В статье рассмотрим именно компенсацию реактивной мощности для регулирования напряжения. Объектом моего внимания является подстанция Кировская которая находится в г. Волгоград. Это вновь вводимая подстанция на новом и современном оборудовании.  и она вводится поэтапно.  поэтому есть возможность по мере ее поэтапного ввода решить вопросы повышение надежности и качества электроснабжения изменением напряжения за счёт регулирования реактивной мощности. Для регулировки напряжения в энергосистеме и для поддержания необходимого уровня напряжения в сетях потребителей современные силовые трансформаторы оборудованы специальными устройствами – регулирование напряжения под нагрузкой (РПН) или переключение без возбуждения (ПБВ). Но они имеют ряд недостатков:

- ограниченный ресурс по механической износостойкости устройства РПН.

- возможность возникновения электрической дуги при размыкании контакторов. [6]

А также для переключения ответвлений (вручную или автоматически) РПН необходимо получения разрешения от Региональное диспетчерское управления и правильная, безошибочная работа отправного персонала подстанции. Задача регулирования напряжения многоплановая и не может быть полностью решена только оперативным персоналом, условия решения поставленной задачи определяются на стадии проектирования линий электропередач и сетей, прогнозирования графиков нагрузки и производства электроэнергии. Баланс реактивной мощности не может в полной мере определить требования, которые предъявляются к источникам реактивной мощности. Если активную мощность вырабатывают только генераторы электростанций, то реактивную мощность можно получить от других дополнительных источников, которые могут устанавливаться вблизи потребителей. Эти дополнительные источники называются компенсирующими установками. Суть регулирования напряжения за счет влияния на потоки реактивной мощности по составляющим электрической сети заключается в том, что при изменении реактивной мощности изменяются потери напряжения через реактивные сопротивления. А также внедрение устройств компенсации реактивной мощности, выгоднее, чем перестройка энергосистемы. Компенсация реактивной мощности в настоящее время является важным фактором, позволяющим решить вопрос энергосбережения и снижения нагрузок на электрическую сеть. По оценкам отечественных и ведущих зарубежных экспертов, доля энергоресурсов, в частности электроэнергии, занимает значительное количество в себестоимости продукции. Это достаточно веский аргумент, чтобы серьезно подходить к анализу и аудиту энергопотребления предприятия, разработке методологии и поиску средств для компенсации реактивной мощности.

Управляемые шунтирующие реакторы

Главное назначение управляемых шунтирующих реакторов является регулирование напряжения и реактивной мощности. УШР использует насыщение стали магнитопровода постоянным магнитным потоком, создаваемым в специальной обмотке управления. УШР могут подключаться к шинам электрической станции или подстанции.

Преимуществами являются:

· большой регулировочный диапазон с плавным регулированием;

· отсутствие подвижных деталей;

· использование маломощных вентилей с небольшими потерями и отсутствие необходимости в водяном охлаждении;

· нет особых требования к квалификации оперативного персонала;

· низкие потери в нормальном режиме работы;

· наружная установка оборудования поддерживает любые климатические зоны;

· невысокая стоимость.

Недостатками являются: в САУ отсутствует защита реактора от аварийных режимов, поэтому эта задача должна выполняться релейной защитой, которая должна функционировать отдельно от САУ. [5]

Статический тиристорный компенсатор

СТК состоят из совокупности конденсаторов, реакторов, трансформаторов, а также управляющего оборудования. Для решения поставленной задачи статический компенсатор должен повышать или понижать величину реактивной мощности, для обеспечения поддержания постоянного значения напряжения. Большое значение имеет место установки СТК, для наибольшего эффекта действия он подключается в середине линии, тем самым повышает предельную мощность за счет повышения напряжения. При установке компенсирующего устройства на шинах подстанции, возможно повысить передаваемую мощность в сети [2].

Преимуществами СТК являются [3]:

· быстрота изменения реактивной мощности;

· большой диапазон регулирования реактивной мощности;

· возможность регулирования реактивной мощности;

· повышение статической и динамической устойчивости;

· простота в исполнении.

Недостатки:

· создание высших гармоник тока.

Статический компенсатор реактивной мощности (СТАТКОМ)

СТАТКОМ это статическое устройство, с помощью которого можно изменять напряжение, тем самым увеличивая пропускную способность линии, повысить надежность и качество электроэнергии. СТАКТОМ выполнен на биполярных транзисторах с изолированным затвором. Потребляемая активная и реактивная мощности могут изменяться независимо друг от друга, потому, что напряжение статического преобразователя может быть управляемо как по модулю, так и по фазе, и при этом независимо по трем фазам. Статком является аналогом синхронного компенсатора, по причине отсутствия вращающихся деталей, реагирует на воздействие от управляющих устройств мгновенно.

Достоинства:

· достаточно небольшие габариты

Недостатки:

· высокая стоимость.

· должно быть реализованное постоянное требуемое напряжение на конденсаторных батареях;

· не допустимо превышение напряжения

Синхронный компенсатор (СК)

Это электрическая машина, двигатель работающий в режиме холостого хода без физической нагрузки на валу. СК может быть, как генератором реактивной мощности и потребителем, все зависит от режима возбуждения. В нормальном является невозбуждённый режим, в котором он будет отдавать в сеть реактивную мощность. Таким образом управление режимом работы СК можно осуществлять регулирование тока возбуждения системой возбуждения.

Недостатки:

· СК это большая установка, требующая отдельно помещения, с оптимальными условиями, осуществляющими нормальную работу СК, требующая постоянного контроля за работой;

· при аварийных отключениях СК и ремонтах придется выводить его из работы, а это повлечет за собой изменения параметров энергосистемы;

· сложность пуска в работу;

· большая стоимость

· шум во время работы

Достоинства:

· возможность плавного и автоматического регулирования генерируемой реактивной мощности;

· высокая термическая и электродинамическая стойкость обмоток компенсатора во время короткого замыкания;

Заключение. По описанным выше характеристикам, режимам работы, преимуществам и недостаткам можно сделать заключение о том, что устройство компенсации СТАТКОМ будет лучшим решением, при его внедрении на объект исследования. Применение СТАТКОМ так же возможно за счет малых габаритов, что не потребует расширения территории подстанции.