В сельских электрических сетях

Из-за потерь напряжения в элементах сети уровень напряжения у электроприемников может выйти за пределы, установленные ГОСТ 13109-97. Поэтому в электрических сетях широко применяются средства регулирования напряжения, которые условно разделяют на сетевые, групповые и индивидуальные.

Напряжение в сельских сетях поддерживают регулированием напряжения генераторов сельских электростанций, сетевыми регуляторами напряжения, а также конденсаторами, включенными последовательно и параллельно.

В сельских электрических сетях, питающихся от малой электростанции, напряжение регулируют на генераторе в диапазоне от 110 до 100%. Встречное регулирование возможно в указанных или меньших пределах, оно увеличивает допустимые потери напряжения в сети. При работе нескольких сельских электростанций в общей энергосистеме с разнородной нагрузкой на шинах генераторов поддерживают напряжение на уровне 105%.

К сетевым регуляторам напряжения относятся устройства регулирования под нагрузкой (РПН) силовых трансформаторов питающих подстанций (ПС) с высшим напряжением 35-220 кВ. Эти устройства изменяют коэффициент трансформации трансформатора без разрыва цепи (т.е. под нагрузкой). По контактам выводов каждой фазы обмотки трансформатора движется переключатель. В момент переключения соседние контакты замыкаются через реактор, который ограничивает ток переключения. Управление автоматизировано и ведется от реле напряжения, точность поддерживаемого напряжения на реле ± 1,25% номинального значения напряжения. Переключение выполняет электродвигатель постоянного тока, управляемый реле напряжения и времени. Пределы регулирования напряжения определяются типоразмером силового трансформатора и указываются в паспортных данных. В сельских сетях большинство трансформаторов ПС 35/10 кВ имеют пределы регулирования ± 9% (± 6 × 1,5%). Регулятор поддерживает напряжение на выводах трансформатора на уровне 105% номинального, полностью компенсируя потерю напряжения в линии высокого напряжения и в самом трансформаторе.

Трансформаторы потребительских понижающих подстанций (ТП) напряжением 6-10/0,4 кВ оборудуются устройствами ПБВ (переключение без возбуждения), которые также можно отнести к сетевым регуляторам напряжения. Число витков вторичной обмотки трансформатора всегда берется на 5% больше, поэтому при подаче 100% напряжения на первичную обмотку трансформатора на вторичной обмотке при холостом ходе будет 105% напряжение. Эта так называемая конструктивная надбавка напряжения позволяет компенсировать потерю напряжения в трансформаторе при 100% нагрузке. Кроме того в трансформаторе имеется так называемая регулируемая надбавка (пять ответвлений через 2,5% витков в первичной обмотке). Установка на среднее ответвление соответствует надбавке 0%, а установка на крайние ответвления дает переменные надбавки + 5% или – 5%. В сумме конструктивная и регулируемая надбавки дают общую надбавку, которая в зависимости от установленного ответвления составляет + 10; + 7,5; + 5; + 2,5; 0%. Ответвления на трансформаторе переключают в зависимости от изменения нагрузки по сезонам года, обычно не более 2-3 раз в году.

Последовательное или продольное включение конденсаторов применяют для компенсации потери напряжения в воздушных линиях. При включении конденсаторов потери напряжения в линии равны

.

Важное положительное качество последовательно включенных конденсаторов – это то, что степень компенсации их зависит от тока. Поэтому с ростом нагрузки возрастает и компенсация потери напряжения. Особенно хорошо можно компенсировать потери напряжения от пусков крупных электродвигателей, когда пусковой ток большой с малым коэффициентом мощности.

Параллельное или поперечное включение конденсаторов также компенсирует потерю напряжения в линии, что вытекает из следующего уравнения:

,

где Р – активная мощность нагрузки; Q_L – индуктивная мощность нагрузки; Q_C – емкостная мощность конденсаторов.

В последнее время параллельно включаемые конденсаторы все чаще применяют для компенсации реактивной мощности. При наличии установки для компенсации реактивной мощности в сети её обязательно необходимо оценивать с точки зрения влияния на уровень напряжения.