9
ПРОБЛЕМА
ПОВЫШЕННОГО
НАПРЯЖЕНИЯ
В
СЕТЯХ
С
ИЗБЫТОЧНОЙ
РЕАКТИВНОЙ
МОЩНОСТЬЮ
Средний
уровень
напряжения
в
сети
в
основном
определя
-
ется
балансом
реактивной
мощности
.
Так
баланс
реактив
-
ной
мощности
характеризуется
равенством
вырабатывае
-
мой
и
потребляемой
реактивной
мощности
в
каждый
момент
времени
.
Уравнение
баланса
реактивной
мощности
выгля
-
дит
следующим
образом
[1]:
Q
г
=
Q
п
=
Q
н
+
Q
, (1)
где
Q
г
—
генерируемая
реактивная
мощность
генераторами
и
зарядная
мощность
линий
;
Q
н
—
реактивная
мощность
по
-
требителей
(
сумма
мощности
нагрузки
и
потребляемой
мощ
-
ности
реакторами
);
Q
—
суммарные
потери
реактивной
мощ
-
ности
;
Q
П
—
суммарное
потребление
реактивной
мощности
.
Нарушение
баланса
реактивной
мощности
приводит
к
нарушению
установившихся
режимов
работы
сети
и
по
-
явлению
переходных
процессов
,
которые
заканчиваются
новыми
установившимися
режимами
с
новыми
значениями
.
Также
происходит
изменение
уровня
напряжения
в
сети
.
Если
генерируемая
реактивная
мощность
становится
боль
-
ше
потребляемой
,
то
напряжение
в
сети
повышается
.
При
дефиците
реактивной
мощности
напряжение
в
сети
понижа
-
ется
.
Поэтому
напряжение
в
узловых
точках
электрической
сети
регулируется
изменением
условий
баланса
реактивной
мощности
в
узлах
нагрузки
.
Дефицит
реактивной
мощности
является
распростра
-
ненной
проблемой
в
электрических
сетях
и
решается
путем
Алексей
САНЬКО
,
Data Engineer
ООО
«Mindbox»
Андрей
ГВОЗДЕВ
,
инженер
2
категории
Отдела
эксплуатации
и
развития
систем
учета
электроэнергии
Управления
реализа
-
ции
услуг
и
учета
электроэнергии
,
энергосбережения
и
повышения
энерго
-
эффективности
филиала
ПАО
«
Россети
Северо
-
Запад
»
в
Республике
Коми
Исследование
возможности
регулирования
напряжения
в
узлах
нагрузки
при
помощи
искусственно
созданных
уравнительных
токов
в
параллельно
работающих
трансформаторах
В
ходе
исследований
рассмотрена
возможность
регулиро
-
вания
напряжения
на
центрах
питания
при
помощи
искус
-
ственно
созданных
уравнительных
токов
в
рамках
про
-
екта
.
Определена
область
возможного
использования
данного
метода
регулирования
напряжения
.
Произведен
расчет
оптимизации
режима
работы
участков
сети
филиа
-
ла
ПАО
«
Россети
Северо
-
Запад
»
в
Республике
Коми
и
сде
-
лан
вывод
о
целесообразности
применения
данного
ме
-
тода
в
электрических
сетях
.
Исследование
направлено
на
увеличение
гибкости
в
регулировке
напряжения
,
улучше
-
ние
качества
электроэнергии
.
10
Ежеквартальный
спецвыпуск
№
3(34),
сентябрь
2024
установки
в
узлах
нагрузки
источников
реактивной
мощно
-
сти
.
Избыток
генерируемой
реактивной
мощности
также
является
серьезной
проблемой
,
требующей
определенных
решений
.
Так
,
при
большом
избытке
генерируемой
реактивной
мощности
напряжение
в
отдельных
узлах
сети
может
пре
-
вышать
допустимые
пределы
.
Это
приводит
к
высокому
напряжению
у
потребителей
электрической
энергии
и
,
как
следствие
,
неправильной
работе
,
порче
электрического
обо
-
рудования
,
повреждению
изоляции
и
нарушению
безопасно
-
сти
работы
.
Например
,
в
филиале
ПАО
«
Россети
Северо
-
Запад
»
в
Республике
Коми
существует
участок
сети
110
кВ
,
на
ко
-
тором
(
при
напряжении
на
головной
подстанции
величиной
121
кВ
)
на
самой
удаленной
подстанции
данного
участка
сети
напряжение
может
достигать
значения
124
кВ
.
АКТУАЛЬНОСТЬ
ПОИСКА
НОВЫХ
СПОСОБОВ
РЕГУЛИРОВАНИЯ
НАПРЯЖЕНИЯ
Проблема
избыточной
реактивной
мощности
/
повышенного
напряжения
решается
следующими
способами
:
–
использование
шунтирующих
реакторов
;
–
регулировка
напряжения
путем
перевода
генераторов
электрических
станций
в
режим
недовозбуждения
;
–
изменение
напряжения
у
потребителей
при
помощи
регулировочных
устройств
в
силовых
трансформаторах
(
РПН
,
ПБВ
).
В
реальной
ситуации
возникают
некоторые
сложно
-
сти
.
Установка
шунтирующих
реакторов
для
компенсации
реактивной
мощности
(
и
других
устройств
по
понижению
напряжения
в
сети
)
требует
немалых
капитальных
и
вре
-
менных
затрат
и
подходит
только
для
решения
проблемы
в
перспективе
.
Регулировка
напряжения
отдельного
узла
нагрузки
при
помощи
генераторов
,
присоединенных
в
раз
-
ветвленной
сети
,
имеет
малый
диапазон
и
,
в
основном
,
нецелесообразна
,
так
как
изменение
возбуждения
гене
-
раторов
влияет
на
напряжение
всей
сети
,
а
не
отдельного
узла
нагрузки
.
В
результате
в
сетях
110
кВ
с
избытком
ге
-
нерируемой
реактивной
мощности
для
понижения
напря
-
жения
у
потребителя
остается
только
вариант
изменения
положения
РПН
,
ПБВ
трансформаторов
.
Учитывая
,
что
силовые
трансформаторы
в
отдельных
узлах
нагрузки
имеют
недостаточный
диапазон
регулирова
-
ния
напряжения
,
нередко
возникают
случаи
,
при
которых
се
-
тевые
компании
не
имеют
способов
по
уменьшению
напря
-
жения
у
потребителя
в
настоящий
момент
времени
.
В
связи
с
чем
необходимо
находить
новые
методы
понижения
на
-
пряжения
в
сети
.
Целью
данной
работы
является
исследование
воз
-
можности
регулирования
напряжения
в
сетях
с
избы
-
точной
генерируемой
реактивной
мощностью
путем
ис
-
кусственного
создания
уравнительных
токов
в
обмотках
трансформаторов
.
При
выполнении
исследовательской
работы
необходи
-
мо
решить
следующие
задачи
:
1.
Определить
количественные
возможности
силовых
трансформаторов
по
потреблению
реактивной
мощности
.
2.
Провести
оптимизацию
режима
работы
участка
сети
110
кВ
филиала
ПАО
«
Россети
Северо
-
Запад
»
в
Рес
-
пуб
лике
Коми
в
части
снижения
напряжения
путем
искусственного
создания
уравнительных
токов
.
3.
Оценить
регулировочный
эффект
по
напряжению
и
целесообразность
метода
.
Определить
возможную
область
применения
данного
метода
.
СОЗДАНИЕ
УРАВНИТЕЛЬНЫХ
ТОКОВ
КАК
СПОСОБ
КОМПЕНСАЦИИ
РЕАКТИВНОЙ
МОЩНОСТИ
Исходя
из
формулы
баланса
реактивной
мощности
(1),
единственным
способом
снижения
напряжения
в
узле
на
-
грузки
является
увеличение
потребления
/
потерь
реактивной
мощности
.
Основными
потребителями
(
где
происходят
потери
)
реактивной
мощности
в
электрических
системах
являются
трансформаторы
,
воздушные
электрические
линии
.
При
-
мерно
70–75%
всех
потерь
реактивной
мощности
составля
-
ют
потери
в
трансформаторах
различных
ступеней
напря
-
жения
[1].
Потери
реактивной
мощности
в
линии
равны
:
S
н
2
Q
л
= —
∙
X
л
, (2)
U
2
ном
где
S
н
—
мощность
нагрузки
;
U
ном
—
номинальное
напряже
-
ние
сети
;
X
л
—
реактивное
сопротивление
линии
.
Потери
реактивной
мощности
в
трансформаторе
:
U
k
%
∙
S
н
2
Q
т
= —, (3)
100
∙
S
ном
где
U
k
% —
напряжение
короткого
замыкания
;
S
ном
—
номи
-
нальная
мощность
трансформатора
.
Из
формул
следует
,
что
потери
реактивной
мощности
за
-
висят
от
степени
загрузки
трансформаторов
и
ЛЭП
.
И
если
в
ЛЭП
степень
загрузки
полностью
зависит
от
нагрузки
,
то
параллельно
работающие
трансформаторы
можно
искус
-
ственно
нагрузить
при
создании
уравнительных
токов
.
Существуют
следующие
причины
появления
уравни
-
тельных
токов
в
цепи
двух
и
более
параллельно
работаю
-
щих
трансформаторов
:
1)
разные
напряжения
короткого
замыкания
;
2)
разные
группы
соединений
обмоток
;
3)
различие
номинальных
напряжений
первичных
или
/
и
вторичных
обмоток
трансформаторов
.
Создание
режима
,
при
котором
будет
выполняться
пер
-
вый
либо
второй
пункты
причины
появления
уравнительного
тока
,
без
конструктивного
изменения
самого
трансформато
-
ра
невозможно
.
Различия
номинальных
напряжений
первич
-
Качество
электроэнергии
11
ных
или
/
и
вторичных
обмоток
трансформаторов
(
пункт
3)
можно
добиться
путем
изменения
ступени
РПН
трансфор
-
маторов
.
Величина
уравнительного
тока
зависит
от
разности
на
-
пряжений
и
от
суммарного
сопротивления
двух
трансформа
-
торов
и
определяется
по
формуле
[2]:
U
II
–
U
I
I
ур
= —, (4)
Z
k
1
+
Z
k
2
где
U
I
,
U
II
—
напряжение
первого
и
второго
трансформатора
соответственно
;
Z
k
1
,
Z
k
2
—
сопротивление
короткого
замы
-
кания
,
приведенное
к
напряжению
первого
и
второго
транс
-
форматора
соответственно
,
определяемое
по
формуле
:
u
к
%
∙
U
ном
Z
к
= —. (5)
100
∙
I
ном
Табл
. 1.
Зависимость
уравнительных
токов
от
положения
РПН
1
трансформатор
2
трансформатор
I
ур
,
А
Степень
загрузки
,
по
НН
, %
∆
Q
т
,
квар
Положение
РПН
U
ном
,
кВ
Положение
РПН
U
ном
,
кВ
0
115,00
0
115,00
0
0
0,83
+1×1,78%
117,05
0
115,00
69,94
8,3
139,44
+2×1,78%
119,09
0
115,00
137,47
16,4
275,52
+3×1,78%
121,14
0
115,00
202,72
24,1
404,88
+4×1,78%
123,19
0
115,00
265,8
33,8
567,84
+5×1,78%
125,24
0
115,00
326,82
38,9
653,52
+6×1,78%
127,28
0
115,00
385,88
45,9
771,12
+7×1,78%
129,33
0
115,00
443,06
52,8
887,04
+8×1,78%
131,38
0
115,00
498,47
59,4
997,92
+9×1,78%
133,42
0
115,00
552,18
65,7
1103,76
+9×1,78%
133,42
–1×1,78%
112,95
624,65
74,4
1249,92
+9×1,78%
133,42
–2×1,78%
110,91
699,79
83,3
1399,44
+9×1,78%
133,42
–3×1,78%
108,86
777,77
92,6
1555,68
+9×1,78%
133,42
–4×1,78%
106,81
858,73
102,3
1718,64
+9×1,78%
133,42
–5×1,78%
104,77
942,85
112,3
1886,64
+9×1,78%
133,42
–6×1,78%
102,72
1030,33
122,7
2061,36
+9×1,78%
133,42
–7×1,78%
100,67
1121,37
133,5
2242,80
+9×1,78%
133,42
–8×1,78%
98,62
1216,18
144,8
2432,64
+9×1,78%
133,42
–9×1,78%
96,58
1315,02
156,6
2630,88
Уравнительный
ток
,
циркулирующий
в
замкнутых
конту
-
рах
обмоток
трансформаторов
,
вызванный
неравенством
коэффициентов
трансформации
,
будет
всегда
и
в
том
слу
-
чае
,
когда
трансформаторы
не
несут
никакой
нагрузки
(
ра
-
ботают
на
холостом
ходу
).
Например
,
величина
уравнительного
тока
в
параллель
-
но
работающих
трансформаторах
ТДН
-16000/110
при
напря
-
жении
в
электрической
сети
величиной
115
кВ
в
зависимости
от
положения
РПН
представлена
в
таблице
1.
Также
следует
учесть
,
что
при
наличии
нагрузки
мощ
-
ность
будет
распределяться
неравномерно
.
Включать
трансформаторы
на
параллельную
работу
допускается
при
условии
,
чтобы
ни
один
из
параллельно
включенных
трансформаторов
не
был
нагружен
более
его
нагрузочной
способности
.
Исходя
из
этого
,
максимальная
потребляемая
12
Ежеквартальный
спецвыпуск
№
3(34),
сентябрь
2024
Т-
1
16
,0
Т-
2
16,
0
Т-
1
2,
5
Т-
2
2,
5
Т-
1
6,
3
Т-
2
6,
3
Т-
1 6,
3
Т-
1
6,
3
Т-
1
2,
5
Т-
2
2,
5
Т-
2 2
,5
ПС «8»
ПС «7»
ПС «6»
ПС «9»
ПС «5»
ПС «3»
ПС «4»
ПС «2»
ПС «1»
АС
-1
20 Т
К-5
0 L=31,
8 k
m
АС
-1
20 Т
К-5
0 L=31,
8 k
m
АС
-120
С
-50
АС-1
20 Т
К-5
0
оп
.2
31
АС
-12
0 П
С-5
0
оп
.2
81
АС
-1
20
L
=1
3,6
k
m
АС
-1
20
L
=1
3,6
k
m
АС-1
20 Т
К-5
0
L=3
5,8
km
АС
-1
20
Т
К-
50
L=
36,
7 k
m
АС
-1
20
Т
К-
50 L=
25,
2 k
m
оп
.1
23
оп
.1
23
оп
.1
63
АС
-120 П
С-5
0
АС
-1
20
Т
К-5
0
L=
1,
2
АС-5
0 L
=17
,8
km
mk
2,
8=
L
02
1-
СА
mk
2,
52
=L
05
-К
Т
02
1-
СА
оп
.4
16
оп
.8
АС
-120
ТК-
50
L=3
5,8
km
СМ
В-
11
0
оп
.2
68
оп
.1
30
оп
.1
40
АС
-1
20
Т
К-
50
L
=3
6,7
k
m
АС-1
20 П
С-5
0
О
С
Ш
-110 к
В
2С
Ш
-110 к
В
1С
Ш
-110 к
В
АТ
-4
1
25
,0
ОМ
В
ШС
В
Ре
зе
рв
Рн
=0
кВ
т
Т-
3
2,
5
1с
ш
-35
кВ
2с
ш
-35 к
В
Рн
=0
кВ
т
2с
-1
0 к
В
Т-
1 4
.0
Т-
2
1.
6
15Д
Рн
=0
кВ
т
Т-
1
6,
3
Т-
2
6,
3
ВЛ
-1
79
ВЛ
-1
78
МВ1
73
ВЛ-17
7
ВЛ-17
6
Ре
зе
рв
Ре
зе
рв
Ре
зе
рв
2-
Т
1-
Т
47
1В
М
77
1В
М
67
1В
М
4-
ТА
17
1В
М
07
1В
М
57
1В
М
АТ
-3
М
В1
72
1с
-1
0 к
В
2Д
1с
-1
0 к
В
2с
-1
0
кВ
2с
-1
0 к
В
1с
-1
0 к
В
11Д
11Д
1с
-1
0 к
В
1с
-1
0 к
В
1с
-1
0 к
В
1с
-1
0 к
В
2с
-1
0 к
В
5Д
2Д
ЛР
В
Л-
17
6
2с
-1
0 к
В
9Д
10
9Д
10
2Д
12
4Д
4с
-1
0 к
В
3с
-1
0 к
В
11Д
12
Д
МВ
17
8
МВ1
79
ЛР
В
Л-
179
ЛР
В
Л-
178
1С
Ш
-1
10
кВ
ЛР
В
Л-
17
6
ЛР
В
Л-
17
7
Lотп
=1,
5 k
m
ЛР
В
Л-
17
7
Lот
п=
0,
7 k
m
ЛР
В
Л-
17
8
ЛР
В
Л-
17
9
Lотп
=1 k
m
ЛР
В
Л-
17
9
1Д
8Д
ЛР
В
Л-1
78
ЛР
В
Л-1
79
8Д
1Д
mk
8,
06
=L
05
-
С
02
1-
СА
ов
еь
ту
нр
еЧ
-Л
В
РЛ
Т-
2
Т-
1
СМ
В-
35
МВ-
35
ВЛ
-3
7
3с
-1
0 к
В
35Д
34
Д
11Д
1Д
1с
-1
0 к
В
2с
-1
0 к
В
1Д
8Д
7Д
9Д
Lотп
=1 k
m
2Д
ЛР
В
Л-
177
РТ
Т
-2
РТ
Т
-1
М
В-
35 В
Л-
37
"р
ез
ерв
"
ВЛ-37
1Д
Lотп=
32,2
km
ВЛ
-1
78
Т-
1
2,
5
ЛС
2
20
У
хт
а
В-
22
2
В-
22
0
В-
22
1
С.
ф
В.
ф
2С
Ш-
22
0
1С
Ш
-2
20
В
Л
-220 к
В
В-
21
2
В-
21
0
В-
21
1
ф.
В,
С
АТ
-3
1
25
,0
Рис
. 1.
Однолинейная
схема
района
электрической
сети
Качество
электроэнергии
13
реактивная
мощность
у
двух
ТДН
-16000
примерно
равна
3
Мвар
.
Очевидно
,
что
при
использовании
более
мощных
трансформаторов
можно
компенсировать
большее
количе
-
ство
реактивной
мощности
.
ПАРАМЕТРЫ
ИССЛЕДУЕМОГО
УЧАСТКА
СЕТИ
Однолинейная
схема
исследуемого
района
электрической
сети
изображена
на
рисунке
1.
Данный
район
запитан
от
ПС
220
кВ
«8»
по
двум
линиям
электропередачи
:
ВЛ
-176
и
ВЛ
-177.
Обе
ЛЭП
110
кВ
выпол
-
нены
проводом
АС
-120.
ПС
110
кВ
«7»
является
самой
уда
-
ленной
подстанцией
от
центра
питания
.
По
данным
,
полученным
с
программного
комплекса
ОИК
«
Диспетчер
»,
загрузка
подстанций
не
превышает
25%.
Большую
часть
года
на
двухтрансформаторных
подстанци
-
ях
района
один
трансформатор
отключен
для
уменьшения
потерь
активной
мощности
.
На
ПС
110
кВ
«1»,
ПС
110
кВ
«3»
и
ПС
110
кВ
«7»
РПН
трансформаторов
находится
в
крайнем
положении
(–8×1,5%).
Из
-
за
малой
нагрузки
этот
участок
сети
работает
в
режиме
генерации
избыточной
реактивной
мощности
.
Это
приводит
к
повышению
напряжения
в
уда
-
ленных
узлах
нагрузки
сети
.
В
летнее
время
года
напряжение
на
ПС
220
кВ
«8»
в
определенные
промежутки
времени
превышает
122
кВ
.
Для
примера
на
рисунках
2
и
3
изображены
график
напряже
-
Рис
. 3.
График
напряжения
на
РУ
10
кВ
ПС
110
кВ
«7» (20.08.2019)
Рис
. 2.
График
напряжения
на
РУ
110
кВ
ПС
220
кВ
«8» (20.08.2019)
14
Ежеквартальный
спецвыпуск
№
3(34),
сентябрь
2024
P=
0,
89
М
В
т
Q=
-8
,2
8
М
В
А
р
12
3
,2
4 к
В
12
4
,3
5 к
В
P=
1
,98
М
В
т
Q=
-
2,
45
М
В
Ар
P=
0
,66
М
В
т
Q=
-4,
28
М
В
Ар
12
3,
83
к
В
10
,6
8
к
В
12
2,
92
к
В
12
3
,0
2 к
В
12
4
,6
к
В
12
4
,1
6 к
В
Рн
=1
28
,8
к
В
т
Qн
=1
4,
4 к
В
А
р
12
2
,9
8 к
В
Рн
=3
14
кВ
т
Qн
=1
48
к
В
Ар
ПС «7»
ПС «6»
37
,9
1
к
В
ПС «1»
37
,5
к
В
10
,6
4
к
В
ПС «9»
ПС «5»
11
,1
к
В
10
,9
к
В
ПС «3»
P=
0
,15
М
В
т
Q=
-
2,
39
М
В
Ар
ПС «4»
ПС «2»
12
3
,0
2 к
В
Рн=
509
к
В
т
Qн
=2
78
к
В
А
р
10
,7
9
кВ
10
,6
1
к
В
Рн
=1
32
кВ
т
Qн
=6
0 кВА
р
10
,8
4
к
В
оп
.2
31
оп
.2
81
оп
.1
23
оп
.1
23
оп
.1
63
оп
.2
68
оп
.1
30
оп
.1
40
12
1
,7
к
В
ПС «8»
P=
2
,18
М
В
т
Q=
-
6,
66
М
В
Ар
10
,8
2
к
В
12
2
,5
к
В
ОС
Ш
-1
10
к
В
2С
Ш
-11
0 к
В
1С
Ш
-11
0 к
В
Рн
=3
1,
6 к
В
т
Qн
=1
5 к
В
А
р
Рн
=9
9,
6 к
В
т
Qн
=3
9 к
В
А
р
Рн
=1
10
0 к
Вт
Qн
=4
00
к
В
Ар
ТМ
ТН
-6
30
0
-7
х1
,7
8%
ТМ
ТН
-6
30
0
-7
х1
,7
8%
ВЛ
-1
79
ВЛ
-1
78
ВЛ-17
7
ВЛ-17
6
Рн
=4
68
кВ
т
Qн
=2
68
к
В
Ар
Ре
зе
рв
1с
-1
0 к
В
2с
-1
0 кВ
1Д
8Д
7Д
ВЛ
-3
7
ВЛ
-1
78
ТМ
Н-
63
00
-7
х1
,7
8%
ТМ
ТН
-6
30
0
-7х
1,
78
%
Рис
. 4.
Нормальный
режим
работы
сети
Качество
электроэнергии
15
ния
на
РУ
110
кВ
ПС
220
кВ
«8»
и
график
напряжения
на
РУ
10
кВ
ПС
110
кВ
«7» (
самая
удаленная
подстанция
транзита
)
за
20
августа
2019
года
.
Как
видно
из
графиков
,
напряжение
на
РУ
10
кВ
ПС
110
кВ
«7»
может
достигать
11,1
кВ
.
Такое
напряжение
на
РУ
10
кВ
в
режиме
минимальных
нагрузок
может
созда
-
вать
опасные
прецеденты
по
необеспечению
качества
электрической
энергии
конечных
потребителей
в
части
повышенного
напряжения
в
соответствии
с
требова
-
ниями
ГОСТ
32144-2013 «
Нормы
качества
электриче
-
ской
энергии
в
системах
электроснабжения
общего
на
-
значения
».
Так
как
средства
измерения
и
телемеханики
позволяют
получать
только
значения
параметров
сети
110
кВ
на
ПС
220
кВ
«8»
и
ПС
110
кВ
«3»,
для
получения
информации
о
потокораспределении
в
остальной
сети
110
кВ
был
про
-
изведен
расчет
нормального
режима
работы
сети
в
про
-
граммном
комплексе
RastrWin
для
режима
,
сложившегося
на
20.08.2019, 06:00.
Как
видно
из
рисунка
4,
избыток
реактивной
мощности
в
сети
110
кВ
составляет
порядка
15
Мвар
,
а
напряжение
на
ПС
110
кВ
«7»
составляет
124,6
кВ
.
Использование
стан
-
дартных
способов
компенсации
реактивной
мощности
недостаточно
,
поскольку
у
филиала
ПАО
«
Россети
Севе
-
ро
-
Запад
»
в
Республике
Коми
:
–
отсутствует
возможность
регулировки
напряжения
гене
-
раторов
местных
электростанций
;
–
в
данном
районе
нет
установленных
шунтирующих
реакторов
для
компенсации
избыточной
реактивной
мощности
;
–
не
хватает
диапазона
регулировки
напряжения
транс
-
форматоров
РПН
для
приведения
напряжения
в
РУ
10
кВ
к
нормативным
значениям
.
РЕЖИМЫ
РАБОТЫ
СЕТИ
С
УРАВНИТЕЛЬНЫМИ
ТОКАМИ
С
целью
решения
проблемы
компенсации
реактивной
мощности
были
смоделированы
и
рассчитаны
режимы
работы
сети
с
искусственно
созданными
уравнительны
-
ми
токами
.
Как
было
уже
сказано
,
величина
потребляемой
ре
-
активной
мощности
зависит
от
номинальной
мощности
трансформатора
.
Поэтому
для
создания
уравнитель
-
ных
токов
выбраны
трансформаторы
на
ПС
110
кВ
«6»
и
ПС
110
кВ
«5»,
обладающие
большей
номинальной
мощ
-
ностью
.
Кроме
того
,
ПС
110
кВ
«5»
запитана
от
ВЛ
-179
и
не
может
влиять
на
напряжение
ПС
110
кВ
«7»,
запитанной
от
ВЛ
-178
без
производства
оперативных
переключений
на
ПС
110
кВ
«6»
или
ПС
110
кВ
«3».
Исходя
из
этого
,
рассмотрим
следующие
режимы
:
–
режим
работы
сети
с
уравнительными
токами
ПС
110
кВ
«6» (
для
этого
смоделирован
замкнутый
контур
со
стороны
110
кВ
с
помощью
линейного
разъединителя
,
а
со
стороны
10
кВ
и
35
кВ
—
при
помощи
секционного
выключателя
);
–
режим
работы
сети
с
уравнительными
токами
ПС
110
кВ
«6»
и
ПС
110
кВ
«5» (
для
этого
дополнительно
смоделирован
замкнутый
контур
на
ПС
110
кВ
«5»
со
стороны
10
кВ
при
помощи
секционного
выключа
-
теля
);
–
режим
работы
сети
с
уравнительными
токами
ПС
10
кВ
«6»
с
замыканием
их
в
ПС
110
кВ
«3» (
особен
-
ности
исполнения
схемы
сети
позволяют
создать
для
уравнительных
токов
замкнутый
контур
РУ
110
кВ
ПС
110
кВ
«3» —
РУ
10
кВ
ПС
110
кВ
«6».
В
результате
,
помимо
увеличенного
потребления
реактивной
мощ
-
ности
,
по
ЛЭП
будет
протекать
реактивная
мощность
,
вызванная
уравнительными
токами
и
противонаправ
-
ленная
зарядной
мощности
ЛЭП
.
Результаты
расчетов
режимов
изображены
на
рисун
-
ках
5–7.
Расчет
и
оптимизация
режимов
работы
сети
осу
-
ществлялись
исходя
из
максимально
возможной
за
-
грузки
трансформаторов
.
При
этом
контролировалось
непревышение
напряжения
в
РУ
10
кВ
на
подстанциях
величины
напряжения
в
нормальном
режиме
работы
сети
.
Результаты
загрузки
трансформаторов
представ
-
лены
в
таблице
2.
Табл
. 2.
Степень
загрузки
трансформаторов
Трансформатор
S
н
(
P
+ j
Q
)
по
ВН
,
МВА
Степень
загрузки
, %
∆
Q
т
,
Мвар
Уравнительные
токи
на
ПС
110
кВ
«6»
Т
-1
ПС
110
кВ
«6»
0,403 –
j
4,61
69,6
0,428
Т
-2
ПС
110
кВ
«6»
1,29
+ j
6,53
98,5
0,711
Уравнительные
токи
на
ПС
110
кВ
«6»
и
ПС
110
кВ
«5»
Т
-1
ПС
110
кВ
«6»
0,403 –
j
4,61
69,6
0,428
Т
-2
ПС
110
кВ
«6»
1,29 –
j
6,53
98,5
0,711
Т
-1
ПС
110
кВ
«5»
0,532
+ j
6,21
92,5
0,976
Т
-2
ПС
110
кВ
«5»
0,08 –
j
4,58
68
0,371
Уравнительные
токи
на
ПС
110
кВ
«6»
через
ПС
110
кВ
«3»
Т
-1
ПС
110
кВ
«6»
1,45
+ j
5,96
91,4
0,623
Т
-2
ПС
110
кВ
«6»
0,24 –
j
4,27
62,8
0,368
Переток
через
СВ
110
кВ
в
РУ
110
кВ
ПС
110
кВ
«3»
0,194
+ j
4,42
16
Ежеквартальный
спецвыпуск
№
3(34),
сентябрь
2024
ПС «9»
ПС «3»
ПС «8»
12
1
,7
к
В
P=
1,
58
М
В
т
Q=
-7
,0
5
М
В
А
р
10
,8
5
к
В
12
2
,3
к
В
12
2,
83
к
В
P=
1
,55
М
В
т
Q=
-
6,
94
М
В
Ар
12
3,
39
к
В
P=
1,
38
М
В
т
Q=
-
2,
84
М
В
А
р
P=
1,
34
М
В
т
Q=
-
2,
93
М
В
А
р
12
3,
2 к
В
Рн
=5
09
кВ
т
Qн
=2
78
кВ
Ар
12
3,
2к
В
12
3
,3
6 к
В
12
3
,6
к
В
12
3,
36
к
В
Рн
=1
28
,8
к
В
т
Qн
=1
4,
4 к
В
Ар
12
3
,3
9 к
В
Рн
=3
14
кВ
т
Qн
=1
48
к
В
Ар
38
,1
к
В
10
,6
1
к
В
10
,8
6
к
В
10
,9
к
В
P=
0
,15
М
В
т
Q=
-
2,
36
М
В
Ар
12
3
,4
к
В
10
,8
5
к
В
10
,7
7
к
В
10
,6
4
к
В
Рн
=1
32
кВ
т
Qн
=6
0 к
В
А
р
10
,7
кВ
оп
.2
31
оп
.2
81
оп
.1
23
оп
.1
23
оп
.1
63
оп
.2
68
оп
.1
30
оп
.1
40
О
С
Ш
-11
0 к
В
2СШ-
110
кВ
1СШ-
110
кВ
Рн
=3
1,
6 к
В
т
Qн
=1
5 к
ВАр
Рн
=9
9,
6 к
В
т
Qн
=3
9 к
В
А
р
Рн
=1
10
0 к
В
т
Qн
=4
00
к
ВАр
ТМ
Н
-6
30
0
-7
х1
,7
8%
ТМ
ТН
-6
30
0
+9
х1
,7
8%
ТМ
ТН
-6
30
0
-1
х1
,7
8%
ВЛ
-1
79
ВЛ
-1
78
ВЛ-17
7
ВЛ-17
6
Рн
=4
68
кВ
т
Qн
=2
68
к
ВАр
Ре
зе
рв
ТМ
ТН
-6
30
0
-7
х1
,7
8%
1с
-1
0 кВ
2с
-1
0 кВ
1Д
8Д
7Д
ВЛ
-3
7
ВЛ
-1
78
ПС «7»
ПС «6»
ПС «1»
ПС «5»
ПС «4»
ПС «2»
Рис
. 5.
Режим
работы
сети
при
уравнительных
токах
на
ПС
1
10
кВ
«6»
Качество
электроэнергии
17
ПС «9»
ПС «3»
ПС «8»
ПС «7»
ПС «6»
ПС «1»
ПС «5»
ПС «4»
ПС «2»
12
2,
69
к
В
P=
1
,57
М
В
т
Q=
-
6,
36
М
В
Ар
12
3,
06
к
В
P=
1,
42
М
В
т
Q=
-
2,
09
М
В
А
р
P=
1,
37
М
В
т
Q=
-
2,
28
М
В
А
р
12
2,
99
к
В
10
,7
6
к
В
12
2,
95
кВ
12
3
,0
2 к
В
12
3
,2
9 к
В
12
3,
08
к
В
Рн
=1
28
,8
к
В
т
Qн
=1
4,
4 к
В
Ар
12
3
,0
6 к
В
Рн
=3
14
кВ
т
Qн
=1
48
к
В
Ар
37
,9
7
кВ
10
,6
1
к
В
10
,8
2
к
В
10
,8
4
к
В
10
,8
2
к
В
P=
0
,15
М
В
т
Q=
-
2,
34
М
В
Ар
12
2
,8
8 к
В
Рн
=5
09
кВ
т
Qн
=2
78
кВ
Ар
10
,6
1
к
В
Рн
=1
32
кВ
т
Qн
=6
0 к
В
А
р
10
,6
5
к
В
оп
.2
31
оп
.2
81
оп
.1
23
оп
.1
23
оп
.1
63
оп
.2
68
оп
.1
30
оп
.1
40
12
1
,7
к
В
P=
1,
61
М
В
т
Q=
-6
,3
5
М
В
А
р
10
,8
2
к
В
12
2
,2
4 кВ
О
С
Ш
-11
0 к
В
2СШ-
110
кВ
1СШ-
110
кВ
Рн
=3
1,
6 к
В
т
Qн
=1
5 к
ВАр
Рн
=9
9,
6 к
В
т
Qн
=3
9 к
В
А
р
2с
-1
0 кВ
Рн
=1
10
0 к
В
т
Qн
=4
00
к
ВАр
Рн
=4
68
кВ
т
Qн
=2
68
к
ВАр
ТМ
ТН
-6
30
0
+9
х1
,7
8%
ТМ
ТН
-6
30
0
-1
х1
,7
8%
ВЛ
-1
79
ВЛ
-1
78
ВЛ-17
7
ВЛ-17
6
Ре
зе
рв
1с
-1
0 кВ
1Д
8Д
7Д
ВЛ
-3
7
ВЛ
-1
78
ТМ
Н
-6
30
0
+9
х1
,7
8%
ТМ
ТН
-6
30
0
-4
х1
,7
8%
Рис
. 6.
Режим
работы
сети
при
уравнительных
токах
на
ПС
1
10
кВ
«6»
и
ПС
1
10
кВ
«5»
18
Ежеквартальный
спецвыпуск
№
3(34),
сентябрь
2024
ПС «9»
ПС «3»
ПС «8»
ПС «7»
ПС «6»
ПС «1»
ПС «5»
ПС «4»
ПС «2»
P=
1,
17
М
В
т
Q=
-
7,
21
М
В
А
р
P=
1,
61
М
В
т
Q
= +
1,4
7
М
В
А
р
12
3,
22
к
В
10
,7
7
к
В
12
3,
22
к
В
12
3
,8
2 к
В
12
2
,8
к
В
12
2,
93
к
В
Рн
=1
28
,8
к
В
т
Qн
=1
4,
4 к
В
Ар
12
4
,2
7 к
В
Рн
=3
14
кВ
т
Qн
=1
48
к
В
Ар
оп
.2
81
38
,0
9
к
В
10
,6
1
к
В
10
,8
6
к
В
10
,7
9
к
В
10
,8
2
к
В
P=
0
,15
М
В
т
Q=
-
2,
32
М
В
Ар
12
4
,0
1 к
В
Рн
=5
09
кВ
т
Qн
=2
78
кВ
Ар
10
,6
8
к
В
Рн
=1
32
кВ
т
Qн
=6
0 к
В
А
р
10
,6
9
к
В
оп
.2
31
оп
.1
23
оп
.1
23
оп
.1
63
оп
.2
68
оп
.1
30
оп
.1
40
12
1
,7
к
В
P=
1,
52
М
В
т
Q=
-7
,0
3
М
В
А
р
10
,8
5
к
В
P=
1
,63
М
В
т
Q=
-
7,
03
М
В
Ар
12
2
,3
1 кВ
12
2,
55
к
В
12
2,
84
к
В
О
С
Ш
-11
0 к
В
2СШ-
110
кВ
1СШ-
110
кВ
2с
-1
0 кВ
Рн
=1
10
0 к
В
т
Qн
=4
00
к
ВАр
Рн
=4
68
кВ
т
Qн
=2
68
к
ВАр
ТМ
ТН
-6
30
0
-1х
1,
78
%
1с
-1
0 кВ
ТМ
ТН
-6
30
0
+9
х1
,7
8%
ВЛ
-1
79
ВЛ
-1
78
ВЛ-17
7
ВЛ-17
6
Ре
зе
рв
1Д
8Д
7Д
ВЛ
-3
7
ВЛ
-1
78
Рн
=3
1,
6 к
В
т
Qн
=1
5 к
ВАр
Рн
=9
9,
6 к
В
т
Qн
=3
9 к
В
А
р
Рис
. 7.
Режим
работы
сети
при
уравнительных
токах
на
ПС
1
10
кВ
«6»,
протекающих
через
ПС
1
10
кВ
«3»
Качество
электроэнергии
19
В
таблице
3
сведены
расчетные
напряжения
на
под
-
станциях
в
РУ
110
кВ
при
различных
режимах
.
Из
полученных
данных
видно
,
что
при
помощи
урав
-
нительных
токов
в
данной
сети
110
кВ
можно
понизить
напряжение
на
удаленной
подстанции
почти
на
2
кВ
.
Если
в
3
варианте
режима
СМВ
-110
ПС
110
кВ
«3»
оставить
отключенным
,
то
уравнительные
токи
будут
циркулировать
через
ПС
220
кВ
«8».
В
этом
случае
на
-
пряжение
на
ПС
110
кВ
«7»
опускается
до
121
кВ
(
сниже
-
ние
напряжения
составит
3,6
кВ
).
Потери
активной
мощности
увеличиваются
незначи
-
тельно
в
связи
с
тем
,
что
несмотря
на
повышение
по
-
терь
активной
мощности
в
трансформаторах
,
в
линиях
электропередачи
потери
активной
мощности
уменьша
-
ются
из
-
за
снижения
полной
мощности
,
передаваемой
по
сети
.
Также
при
оптимизации
последнего
режима
в
части
уменьшения
потерь
можно
добиться
значения
потерь
в
районе
0,27
МВт
,
что
меньше
исходного
режима
.
При
этом
напряжение
на
ПС
110
кВ
«7»
составит
123,8
кВ
(
меньше
на
0,8
кВ
относительно
исходного
режима
).
ВЫВОДЫ
Искусственно
созданные
уравнительные
токи
в
трансформа
-
торах
можно
использовать
как
способ
снижения
напряжения
в
узлах
электрической
сети
.
Его
рекомендуется
использо
-
вать
,
когда
другие
способы
понижения
напряжения
исчерпа
-
ны
,
а
также
как
временную
мера
до
установки
дополнитель
-
ных
основных
средств
регулирования
напряжения
либо
при
выводе
шунтирующего
реактора
в
плановый
ремонт
.
Основным
преимуществом
этого
способа
является
воз
-
можность
регулировать
величину
потребляемой
мощности
без
каких
-
либо
дополнительных
затрат
.
К
недостаткам
мож
-
но
отнести
уменьшение
ресурса
РПН
.
Для
минимизации
увеличения
потерь
активной
мощности
данный
метод
рекомендуется
использовать
в
сетях
с
избытком
реактивной
мощности
.
При
определенной
конструкции
и
режи
-
ме
работы
сети
,
используя
уравнительные
токи
,
можно
добить
-
ся
уменьшения
потерь
активной
мощности
в
целом
по
району
.
Такой
способ
регулировки
напряжения
нецелесообразен
в
сетях
с
маломощными
трансформаторами
либо
в
загру
-
женных
сетях
,
где
максимально
возможная
величина
урав
-
нительных
токов
незначительна
.
Табл
. 3.
Показания
напряжения
при
различных
режимах
Параметр
Исходный
режим
I
ур
в
Т
-1,
Т
-2
ПС
110
кВ
«6»
I
ур
в
Т
-1,
Т
-2
ПС
110
кВ
«6»,
ПС
110
кВ
«5»
I
ур
в
Т
-1,
Т
-2
ПС
110
кВ
«6»
через
ПС
110
кВ
«3»
U
ПС
110
кВ
«1»,
кВ
122,5
122,3
122,24
122,31
U
ПС
110
кВ
«2»,
кВ
123,24
122,83
122,69
122,84
U
ПС
110
кВ
«3»,
кВ
123,83/122,92
123,2
122,99
123,22
U
ПС
110
кВ
«4»,
кВ
123,02/124,16
123,36
123
123,82/122,93
U
ПС
110
кВ
«5»,
кВ
123,02
123,4
122,88
124,01
U
ПС
110
кВ
«6»,
кВ
124,35/122,98
123,39
123,06
122,55/124,27
U
ПС
110
кВ
«7»,
кВ
124,6
123,6
123,29
122,8
∆
P
, % (
кВт
)
9,23 (283)
10,95 (342)
12,43 (396)
11,51 (362)
∆
Q
,
квар
830
1713
2921
1624
ЛИТЕРАТУРА
1.
Идельчик
В
.
И
.
Электрические
системы
и
сети
.
М
.:
Энергоатомиздат
, 1989. 592
с
.
2.
Алексенко
Г
.
В
.
Параллельная
работа
трансформаторов
и
автотрансформаторов
.
М
.:
Энергия
, 1967. 607
с
.
Мы в TELEGRAM!
Присоединяйтесь!
@eepir
В ходе исследований рассмотрена возможность регулирования напряжения на центрах питания при помощи искусственно созданных уравнительных токов в рамках проекта. Определена область возможного использования данного метода регулирования напряжения. Произведен расчет оптимизации режима работы участков сети филиала ПАО «Россети Северо-Запад» в Республике Коми и сделан вывод о целесообразности применения данного метода в электрических сетях. Исследование направлено на увеличение гибкости в регулировке напряжения, улучшение качества электроэнергии.
