Компенсация реактивной мощности в сети 110 кВ филиала ПАО «МРСК Сибири» — «Омскэнерго»

background image

background image

Андрей

 

ВОЛКОВ

начальник

 

службы

 

электрических

 

режимов

 

филиала

 

ПАО

 «

МРСК

 

Сибири

» — 

«

Омскэнерго

»

Компенсация

 

реактивной

 

мощности

 

в

 

сети

 110 

кВ

 

филиала

 

ПАО

 «

МРСК

 

Сибири

» — «

Омскэнерго

»

В

 

данной

 

работе

 

рассмотрена

 

возможность

 

применения

 

управляемых

 

шунтирующих

 

реакторов

  (

УШР

для

 

погло

-

щения

 

избыточной

 

зарядной

 

мощности

 

в

 

протяженных

 

ма

-

лонагруженных

 

линиях

 

электропередачи

 110 

кВ

 

северных

 

электрических

 

сетей

 

филиала

 

ПАО

 «

МРСК

 

Сибири

» — «

Омск

-

энерго

».

К

омпенсация

 

реактивной

 

мощности

 — 

целена

-

правленное

 

воздействие

 

на

 

баланс

 

реактивной

 

мощности

 

в

 

узле

 

электроэнергетической

 

системы

 

с

 

целью

 

регулирования

 

напряжения

а

 

в

 

распреде

-

лительных

 

сетях

 

и

 

с

 

целью

 

снижения

 

потерь

 

электроэнер

-

гии

Осуществляется

 

с

 

использованием

 

компенсирующих

 

устройств

Для

 

поддержания

 

требуемых

 

уровней

 

напряже

-

ния

 

в

 

узлах

 

электрической

 

сети

 

потребление

 

реактивной

 

мощности

 

должно

 

обеспечиваться

 

требуемой

 

генерируе

-

мой

 

мощностью

 

с

 

учетом

 

необходимого

 

резерва

Генери

-

руемая

 

реактивная

 

мощность

 

складывается

 

из

 

реактивной

 

мощности

вырабатываемой

 

генераторами

 

электростанций

 

и

 

реактивной

 

мощности

 

компенсирующих

 

устройств

раз

-

мещенных

 

в

 

электрической

 

сети

 

и

 

в

 

электроустановках

 

по

-

требителей

 

электрической

 

энергии

.

Переменный

 

ток

 

идет

 

по

 

проводу

 

в

 

обе

 

стороны

В

 

идеа

-

ле

 

нагрузка

 

должна

 

полностью

 

усвоить

 

и

 

переработать

 

полу

-

ченную

 

энергию

При

 

рассогласованиях

 

между

 

генератором

 

и

 

потребителем

 

происходит

 

одновременное

 

протекание

 

токов

 

от

 

генератора

 

к

 

нагрузке

 

и

 

от

 

нагрузки

 

к

 

генератору

 

(

нагрузка

 

возвращает

 

запасенную

 

ранее

 

энергию

). 

Такие

 

ус

-

ловия

 

возможны

 

только

 

для

 

переменного

 

тока

 

при

 

наличии

 

в

 

цепи

 

любого

 

реактивного

 

элемента

имеющего

 

собствен

-

ную

 

индуктивность

 

или

 

емкость

Индуктивный

 

реактивный

 

элемент

 

стремится

 

сохранить

 

неизменным

 

протекающий

 

через

 

него

 

ток

а

 

емкостной

 — 

напряжение

Через

 

идеаль

-

ные

 

резистивные

 

и

 

индуктивные

 

элементы

 

протекает

 

макси

-

мальный

 

ток

 

при

 

нулевом

 

напряжении

 

на

 

элементе

 

и

наобо

-

рот

максимальное

 

напряжение

 

оказывается

 

приложенным

 

к

 

элементам

имеющим

 

емкостной

 

характер

при

 

токе

про

-

текающем

 

через

 

них

близком

 

к

 

нулю

.

Значительную

 

часть

 

электрооборудования

 

любого

 

пред

-

приятия

 

составляют

 

устройства

обязательным

 

условием

 

нормальной

 

работы

 

которых

 

является

 

создание

 

в

 

них

 

маг

-

нитных

 

полей

а

 

именно

трансформаторы

асинхронные

 

двигатели

индукционные

 

печи

 

и

 

прочие

 

устройства

кото

-

рые

 

можно

 

обобщенно

 

охарактеризовать

 

как

  «

индуктивная

 

нагрузка

». 

Гораздо

 

реже

 

применяются

 

устройства

запасаю

-

щие

 

энергию

которые

 

можно

 

обобщенно

 

считать

 

емкостной

 

нагрузкой

.

Поскольку

 

одной

 

из

 

особенностей

 

индуктивности

 

являет

-

ся

 

свойство

 

сохранять

 

неизменным

 

ток

протекающий

 

через

 

нее

то

 

при

 

протекании

 

тока

 

нагрузки

 

появляется

 

фазовый

 

сдвиг

 

между

 

током

 

и

 

напряжением

 (

ток

 «

отстает

» 

от

 

напря

-

жения

 

на

 

фазовый

 

угол

). 

Разные

 

знаки

 

у

 

тока

 

и

 

напряжения

 

на

 

период

 

фазового

 

сдвига

как

 

следствие

приводят

 

к

 

сни

-

жению

 

энергии

 

электромагнитных

 

полей

 

индуктивностей

которая

 

восполняется

 

из

 

сети

Для

 

большинства

 

промыш

-

ленных

 

потребителей

 

это

 

означает

 

следующее

по

 

сетям

 

между

 

источником

 

электроэнергии

 

и

 

потребителем

кроме

 

совершающей

 

полезную

 

работу

 

активной

 

энергии

также

 

протекает

 

реактивная

 

энергия

не

 

совершающая

 

полезной

 

работы

Активная

 

и

 

реактивная

 

энергии

 

составляют

 

полную

 

энергию

при

 

этом

 

доля

 

активной

 

энергии

 

по

 

отношению

 

к

 

полной

 

определяется

 

косинусом

 

угла

 

сдвига

 

фаз

 

между

 

током

 

и

 

напряжением

 — cos

φ

Однако

протекая

 

по

 

кабелям

 

и

 

обмоткам

 

в

 

обратную

 

сторону

реактивный

 

ток

 

снижает

 

в

 

пределах

 

их

 

пропускной

 

способности

 

долю

 

протекающего

 

по

 

ним

 

активного

 

тока

вызывая

 

при

 

этом

 

значительные

 

до

-

полнительные

 

потери

 

в

 

проводниках

 

на

 

нагрев

 — 

активные

 

потери

В

 

случае

когда

 cos

φ

=1, 

вся

 

энергия

 

дойдет

 

до

 

по

-

требителя

В

 

случае

 cos

φ

=0 

ток

 

в

 

проводе

 

возрастет

 

вдвое

24

Ежеквартальный

 

спецвыпуск

 

 1(12), 

март

 2019

Управление

 

сетями


background image

поскольку

 

одинаковый

 

по

 

величине

 

ток

 

будет

 

протекать

 

в

 

обоих

 

направлениях

 

одновременно

В

 

этом

 

режиме

 

актив

-

ная

 

мощность

 

нагрузкой

 

не

 

потребляется

за

 

исключением

 

нагрева

 

проводников

.

Таким

 

образом

нагрузка

 

принимает

 

и

 

отдает

 

в

 

сеть

 

прак

-

тически

 

всю

 

энергию

при

 

этом

 

возникает

 

ситуация

в

 

кото

-

рой

 

потребитель

 

вынужден

 

оплачивать

 

энергию

которая

 

не

 

была

 

использована

 

фактически

В

 

противоположность

 

ин

-

дуктивным

 

элементам

емкостные

 

элементы

 (

например

кон

-

денсаторы

стремятся

 

сохранять

 

неизменным

 

напряжение

 

на

 

своих

 

зажимах

то

 

есть

 

для

 

них

 

ток

 «

опережает

» 

напря

-

жение

Поскольку

 

величина

 

потребляемой

 

электроэнергии

 

никогда

 

не

 

является

 

постоянной

 

и

 

может

 

меняться

 

в

 

суще

-

ственном

 

диапазоне

 

за

 

достаточно

 

малый

 

промежуток

 

вре

-

мени

то

соответственно

может

 

изменяться

 

и

 

соотношение

 

активной

 

потребляемой

 

энергии

 

к

 

полной

 (cos

φ

). 

При

 

этом

 

чем

 

меньше

 

активная

 

нагрузка

 

потребителя

тем

 

меньше

 

значение

 cos

φ

Из

 

этого

 

следует

что

 

для

 

компенсации

 

ре

-

активной

 

мощности

 

необходимо

 

оборудование

обеспечива

-

ющее

 

регулирование

 cos

φ

 

в

 

зависимости

 

от

 

изменяющихся

 

условий

 

работы

 

оборудования

 — 

то

 

есть

 

применение

 

уста

-

новок

 

компенсации

 

реактивной

 

мощности

 (

УКРМ

).

Передача

 

электрической

 

энергии

 

с

 

использованием

 

пе

-

ременного

 

тока

 

началась

 

еще

 

в

 

конце

 XIX 

века

заменяя

 

су

-

ществовавшие

 

небольшие

 

локальные

 

системы

 

постоянного

 

тока

При

 

расширении

 

локальных

 

систем

 

энергоснабжения

 

и

 

обеспечении

 

передачи

 

на

 

дальние

 

расстояния

 

возникали

 

различные

 

проблемы

 

с

 

управлением

 

напряжением

 

и

 

ста

-

бильностью

связанные

 

в

 

первую

 

очередь

 

с

 

небалансом

 

реактивной

 

мощности

 

в

 

системах

Для

 

управления

 

напряже

-

ниями

 

стационарной

 

системы

 

в

 

основном

 

использовалась

 

коммутируемая

 

компенсация

 

реактивной

 

мощности

  (

шун

-

тирующие

 

конденсаторы

 

и

 

шунтирующие

 

реакторы

). 

Дина

-

мический

 

способ

 

основывался

 

на

 

вращающихся

 

машинах

например

 

синхронных

 

компенсаторах

.

В

 

середине

 60-

х

 

годов

 XX 

века

 

появились

 

первые

 

ста

-

тические

 

компенсирующие

 

устройства

 

реактивной

 

мощ

-

ности

то

 

есть

 

реакторы

управляемые

 

постоянным

 

током

 

(

ртутные

 

вентили

и

 

устройства

управляемые

 

тиристора

-

ми

  (

конденсаторы

 

с

 

тиристорным

 

управлением

реакторы

 

с

 

тиристорным

 

управлением

). 

Малое

 

время

 

отклика

низ

-

кие

 

потери

 

и

 

меньшие

 

требования

 

к

 

техническому

 

обслужи

-

ванию

 

сняли

 

многие

 

ограничения

присущие

 

вращающимся

 

машинам

 

и

 

устройствам

управляемым

 

постоянным

 

током

Оценка

 

рабочих

 

потерь

 

имеет

 

своим

 

результатом

 

все

 

большее

 

увеличение

 

использования

 

статических

 

конден

-

саторных

 

установок

 

реактивной

 

мощности

состоящих

 

из

 

комбинаций

 

ветвей

 

конденсаторов

 

и

 

реакторов

 

с

 

тиристор

-

ным

 

управлением

Эти

 

шунтирующие

 

устройства

 

совмест

-

но

 

с

 

последовательными

 

конденсаторами

 

с

 

тиристорным

 

управлением

 

составили

 

основу

 

гибких

 

систем

 

передачи

 

переменного

 

тока

 (FACTS). FACTS 

позволяет

 

более

 

эффективно

 

использовать

 

си

-

стемы

 

передачи

 

благодаря

 

улучшенному

 

дина

-

мическому

 

управлению

 

напряжением

 

системы

 

с

 

одной

 

стороны

 

и

 

более

 

высокой

 

пропускной

 

способностью

 

с

 

другой

 

стороны

.

Расчет

 

установившегося

 

режима

 110 

кВ

 

фи

-

лиала

 

ПАО

  «

МРСК

 

Сибири

» — «

Омскэнерго

» 

(

рисунок

 1, 

таблица

 1) 

свидетельствует

 

о

 

том

что

 

режим

 

не

 

может

 

быть

 

реализован

 

за

 

счет

 

по

-

вышенного

 

уровня

 

напряжения

 

из

-

за

 

значитель

-

ных

 

перетоков

 

емкостной

 

мощности

.

Некомпенсированные

 

зарядные

 

мощности

 

по

 

сечениям

 

подстанций

 

составляют

  (

в

 

ми

-

нимальном

 

режиме

): «

Тара

» — 12,5 

Мвар

«

Большеречье

» — 15,2 

Мвар

 (2,7 

Мвар

 

за

 

вы

-

четом

 

перетоков

 

от

 «

Тары

» 

и

 

нагрузки

); «

Саргат

-

ская

» — 28,1 

Мвар

 (

около

 8,0 

Мвар

 

за

 

вычетом

 

перетоков

). 

Суммарная

 

некомпенсированная

 

за

-

рядная

 

мощность

 

линии

 110 

кВ

 

рассматриваемо

-

го

 

участка

 

составляет

 

около

 23,2 

Мвар

.

Таким

 

образом

наибольшая

 

некомпенсиро

-

ванная

 

реактивная

 

мощность

 (

емкостная

со

 

сто

-

роны

 

линий

 110 

кВ

 

наблюдается

 

на

 

ПС

 «

Тара

», 

что

 

подтверждается

 

соответствующим

 

уровнем

 

напряжения

зависящим

 

от

 

баланса

 

реактивной

 

мощности

 

в

 

узле

.

Табл

. 1. 

Результаты

 

расчета

 

и

 

анализа

электрических

 

режимов

 

электрических

 

сетей

 (Rastr)

 

п

/

п

Линия

Мощность

минимум

 

(

лето

, 03:00)

Напряже

-

ние

кВ

Откло

-

нение

,%

1

Тевриз

 —

2,4– 

j

4,7

131,61

–13,86

Бакшеево

131,42

–13,51

2

Бакшеево

 —

2,7– 

j

6,4

Шухово

131,02

–13,04

3

Шухово

 —

2,8– 

j

7,4

Знаменка

130,63

–12,64

4

Знаменка

 —

5,3– 

j

12,5

Тара

129,14

–11,87

5

Шипицино

 —

7,0– 

j

10,0

9,7– 

j

15,2

127,21

–10,31

Большеречье

127,44

–10,55

6

Карташово

 2

Т

 —

2,7– 

j

5,2

127,34

–10,41

Большеречье

127,44

–10,55

7

Щербаки

 —

8,2– –

j

13,7

126,66

–9,45

Саргатская

125,24

–8,43

8

Свердлово

 —

8,2–  

j

12,7

125,90

–9,03

Саргатская

125,24

–8,43

25


background image

В

 

максимальном

 

режиме

 

так

-

же

 

наблюдаются

 

активно

-

емкост

-

ные

 

потоки

 

мощности

 

по

 

линиям

Напряжение

 

при

 

этом

 

находится

 

в

 

допустимых

 

пределах

.

Рост

 

генерации

 

реактивной

 

мощности

 

вызывает

 

такие

 

нега

-

тивные

 

последствия

 

как

:

 

общее

 

повышение

 

уровней

 

напряжения

 

в

 

распределитель

-

ных

 

сетях

на

 

шинах

 

потре

-

бителей

 

и

 

снижение

 

качества

 

электрической

 

энергии

;

 

увеличение

 

потерь

 

активной

 

мощности

 

в

 

элементах

 

элек

-

трической

 

сети

;

 

дополнительная

 

загрузка

 

линий

 

электропередачи

 

и

 

силовых

 

трансформаторов

 

потоками

 

ре

-

активной

 

мощности

которые

 

увеличивают

 

токовую

 

нагрузку

 

электросети

снижают

 

резерв

 

пропускной

 

способности

 

и

 

устойчивость

 

сети

.

Решение

 

задачи

 

обеспече

-

ния

 

нормальных

 

режимов

 

работы

 

электрической

 

сети

 110 

кВ

 

и

 

тре

-

буемых

 

стандартов

 

качества

 

и

 

на

-

дежности

 

электроэнергии

 

невоз

-

можно

 

без

 

управляемых

 

средств

 

регулирования

 

напряжения

 

и

 

ком

-

пенсации

 

реактивной

 

мощности

.

Неотъемлемыми

 

элементами

 

электропередачи

 

нового

 

поколе

-

ния

 

являются

 

устройства

 

регули

-

рования

относящиеся

 

к

 

категории

 

FACTS. 

Классификация

 

устройств

 

FACTS 

представлена

 

на

 

рисун

-

ке

 2, 

ориентировочные

 

стоимост

-

ные

 

показатели

 — 

на

 

рисунке

 3 [2].

На

 

рисунках

 2 

и

 3 

приняты

 

следующие

 

услов

 

ные

 

обозначе

-

ния

ШР

 — 

шунтирующий

 

реактор

УШР

 — 

управляемый

 

шунтирую

-

щий

 

реактор

 

с

 

подмагничиванием

 

постоянным

 

током

ВРГ

 — 

реак

-

торные

 

группы

коммутируемые

 

выключатели

УУПК

  (

ТУПК

) — 

управляемые

 

устройства

 

про

-

дольной

 

компенсации

БК

 — 

ба

-

тарея

 

статических

 

конденсаторов

СК

 — 

синхронные

 

компенсаторы

СТК

 — 

статические

 

тиристорные

 

Рис

. 1. 

Фрагмент

 

электрической

 

сети

 110 

кВ

 

с

 

результатами

 

расче

-

та

 

установившегося

 

режима

 

в

 

режиме

 

минимальных

 

нагрузок

26

Ежеквартальный

 

спецвыпуск

 

 1(12), 

март

 2019

Управление

 

сетями


background image

СК

УШР

ВРГ

УУПК

БК

ШР

СТК

АСК

ОРПМ

СТАТКОМ

ФРТ

Применяемые устройства FACTS 

Емкостные

Индуктивные

Универсальные

Фазорегулирующие

Рис

. 2. 

Классификация

 

устройств

 FACTS

0

20

40

60

80

100

120

140

ШР УШР 

ФРТ  

СТК

 

ТУПК

 

СК

 

СТАТКОМ

 

АСК

 

ОРПМ

 

Рис

. 3. 

Удельная

 

стоимость

 

компенсирующих

 

и

 

управляющих

 

устройств

 

типа

 FACTS, 

евро

/

кВА

компенсаторы

АСК

 — 

асинхро

-

низированные

 

компенсаторы

ОРПМ

 — 

объединенные

 

регуля

-

торы

 

потока

 

мощности

СТАТ

-

КОМ

 — 

статический

 

компенсатор

 

реактивной

 

мощности

 

на

 

базе

 

пре

-

образователя

 

напряжения

ФРТ

 — 

фазорегулирующие

 

трансформа

-

торы

.

Выбор

 

типов

 

устройств

 FACTS 

для

 

высоковольтной

 

линии

  (

ВЛ

110 

кВ

 

определяется

 

той

 

ролью

которая

 

на

 

них

 

возлагается

 [3]:

 

компенсация

 

зарядной

 

мощ

-

ности

 

и

 

стабилизация

 

напряже

-

ния

 

малонагруженных

 

длинных

 

линий

;

 

повышение

 

пропускной

 

способ

-

ности

 

линии

 

с

 

плавным

 

регули

-

рованием

 

напряжения

;

 

повышение

 

статической

 

и

 

ди

-

намической

 

устойчивости

 

элек

-

троэнергетической

 

системы

.

Наиболее

 

перспективными

 

устройствами

 FACTS 

для

 

рассма

-

триваемой

 

задачи

 

являются

 

управ

-

ляемые

 

шунтирующие

 

реакторы

Накоплен

 

успешный

  (

до

 

восьми

 

лет

опыт

 

эксплуатации

 

шести

 

управляемых

 

подмагничиванием

 

шунтирующих

 

реакторов

 

в

 

высоко

-

27


background image

вольтных

 

сетях

  (

четыре

 

трехфазных

 

реактора

 

мощностью

 

25 

МВА

 110 

кВ

 

типа

 

РТУ

-25000/110, 

трехфазный

 

реактор

 

мощ

-

ностью

 100 

МВА

 220 

кВ

 

типа

 

РТУ

-100000/220 

и

 

трехфазный

 

реактор

 

мощностью

 180 

МВА

 330 

кВ

 

типа

 

РТУ

-180000/330).

Попытки

 

обоснования

 

применения

 

устройства

 

продоль

-

ной

 

компенсации

  (

УПК

в

 

сетях

 

низкого

 

напряжения

  (

НН

понизительного

 

трансформатора

 

предпринимались

 

только

 

для

 

промышленных

 

сетей

 

с

 

резкопеременными

 

нагрузка

-

ми

 [4]. 

Последовательное

 

включение

 

конденсаторных

 

ба

-

тарей

 (

КБ

позволяет

 

достигнуть

 

уменьшения

 

суммарного

 

индуктивного

 

сопротивления

ведущего

 

к

 

снижению

 

потерь

 

напряжения

 

в

 

цепи

 

питания

УПК

 

характеризуется

 

параме

-

трическим

 

свойством

 

регулирования

 

напряжения

то

 

есть

 

создают

 

переменную

 

добавку

 

напряжения

зависящую

 

от

 

нагрузки

Кроме

 

того

для

 

обеспечения

 

бесперебойного

 

питания

 

и

 

защиты

 

КБ

 

от

 

протекающих

 

токов

 

аварийных

 

режимов

 

в

 

УПК

 

применяют

 

разрядники

 

и

 

нелинейные

 

огра

-

ничители

 

перенапряжения

 

различной

 

конструкции

дорого

-

стоящую

 

коммутационную

 

аппаратуру

 [2].

Эксплуатация

 

управляемых

 

реакторов

 

показала

 

их

 

высокую

 

эффективность

Выполнение

 

указанными

 

реак

-

торами

 

основных

 

функций

  (

автоматическое

 

регулирова

-

ние

 

своей

 

мощности

 

и

 

поддержание

 

напряжения

 

сети

 

на

 

заданном

 

уровне

приводит

 

к

 

существенному

 

облегчению

 

работы

 

высоковольтного

 

оборудования

 

подстанций

в

 

том

 

числе

 

к

 

резкому

 (

на

 

порядок

снижению

 

числа

 

переключе

-

ний

 

устройств

 

РПН

 

трансформаторов

к

 

существенному

 

улучшению

 

электроснабжения

 

потребителей

Таким

 

образом

применительно

 

к

 

рассматриваемым

 

сетям

 

110 

кВ

 

предлагается

 

проанализировать

 

варианты

 

применения

 

неуправляемых

 

и

 

управляемых

 

шунтирующих

 

реакторов

.

Суммарная

 

мощность

 

шунтирующего

 

реактора

  (

ШР

должна

 

быть

 

распределена

 

по

 

подстанциям

 

исходя

 

из

 

ком

-

пенсации

 

зарядной

 

мощности

 

половины

 

длины

 

примыкаю

-

щих

 

к

 

подстанции

 

линий

 

с

 

учетом

 

потребления

 

реактивной

 

мощности

 

местной

 

нагрузкой

 

и

 

с

 

учетом

 

ограничений

 

по

 

реактивной

 

мощности

 

генераторов

 

электростанции

рабо

-

тающей

 

на

 

данные

 

линии

.

Суммарная

 

мощность

 

ШР

установленных

 

в

 

сети

долж

-

на

 

на

 25% 

превосходить

 

зарядную

 

мощность

 

линий

что

 

учитывает

 

возможное

 

расширение

 

сети

а

 

также

 

целесо

-

образность

 

работы

 

с

 

перекомпенсацией

ШР

 

желательно

 

устанавливать

 

на

 

узловых

 

подстанциях

.

Использование

 

сухих

 

ШР

 

является

 

оптимальным

 

сред

-

ством

 

для

 

снижения

 

передачи

 

реактивной

 

мощности

 

по

 

линии

 

и

 

связанных

 

с

 

ней

 

потерь

 

энергии

 

в

 

режимах

 

малых

 

спокойных

 

нагрузок

 (

рисунок

 4).

Процесс

 

выбора

 

технических

 

средств

 

регулирования

 

реактивной

 

мощности

напряжения

 

со

-

временных

 

силовых

 

электроустановок

 

при

 

их

 

модернизации

 

должен

 

сопро

-

вождаться

 

обширными

 

эксперимен

-

тальными

 

исследованиями

 

с

 

помощью

 

цифровых

 

средств

 

измерений

 

и

 

диагно

-

стирования

Выбор

 

типа

мощности

других

 

параме

-

тров

размещения

 

и

 

способа

 

присоедине

-

ния

 

ШР

 

в

 

электрических

 

сетях

 110–750 

кВ

 

должен

 

основываться

 

на

 

расчетах

 

харак

-

терных

 

режимов

 

энергосистем

  (

зимний

 

и

 

летний

 

максимумы

 

и

 

минимумы

 

нагруз

-

ки

), 

анализе

 

уровней

 

напряжений

 

в

 

суточ

-

ном

 

графике

 

в

 

нормальных

 

и

 

ремонтных

 

схемах

 

энергосистем

а

 

также

при

 

необ

-

ходимости

переходных

 

процессов

Место

 

установки

 

управляемых

 

ШР

 

должно

 

выби

-

раться

 

на

 

основе

 

технико

-

экономических

 

расчетов

.

Так

 

как

 

суммарная

 

мощность

 

реактор

-

ных

 

групп

 

и

 

параллельно

 

включенной

 

на

-

грузки

 

не

 

должна

 

превышать

 

номиналь

-

ной

 

мощности

 

трансформатора

то

 

при

 

рассмотрении

 

вариантов

 

размещения

 

ШР

 

на

 

подстанциях

  «

Тара

», «

Больше

-

речье

» 

и

  «

Саргатское

» 

их

 

максимальная

 

мощность

 

должна

 

быть

 

ограничена

 

значе

-

ниями

 16(32) 

Мвар

.

Табл

. 2. 

Результаты

 

расчета

 

нагрузочных

 

потерь

 

мощности

 

в

 

линии

 110 

кВ

Режим

Без

 

ШР

 

и

 

УШР

УШР

 — 25 

Мвар

ПС

 «

Тара

» 

(

на

 

полную

 

мощность

)

ШР

 — 33,33 

Мвар

ПС

 «

Тара

»

Потери

МВт

Минимальный

0,95

0,37

0,66

Максимальный

2,67

4,64 (1,9)*

6,73

Так

 

как

 

нагрузка

 

отходящей

 

линии

 

по

 

ПС

  «

Тара

» 

в

 

максимальном

 

режиме

 

составляет

 

14,3 – 

j

4,1 

МВА

то

 

использование

 

УШР

 

в

 

управляемом

 

режиме

 

позволит

 

снижать

 

потери

 

мощ

-

ности

 

круглый

 

год

 (

в

 

отличие

 

от

 

ШР

).

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

0

5

10

15

20

25

30

35

По

те

р

и мо

щ

н

о

с

ти, 

МВт

 

Мощность УШР

 

Рис

. 4. 

Зависимость

 

потерь

 

мощности

 

в

 

сети

 

от

 

изменения

 

реактивной

 

мощности

 

(

УШР

на

 

ПС

 «

Тара

» 

в

 

минимальном

 

режиме

28

Ежеквартальный

 

спецвыпуск

 

 1(12), 

март

 2019

Управление

 

сетями


background image

Для

 

стабилизации

 

параметров

 

режима

 

по

 

напряжению

 

достаточно

 

установить

 

ШР

 

на

 

подстанции

  «

Тара

» 

мощно

-

стью

 16–25 

Мвар

 

к

 

шинам

 110 

кВ

.

Минимальный

 

ряд

 

номиналов

 

мощностей

 

подоб

-

ных

 

устройств

 

начинается

 

с

 33 

Мвар

  (

реактор

 

типа

 

РОД

-33333/110

У

1, 

РОМБС

-33333/110

У

ОАО

 

ХК

  «

Электро

-

завод

»), 

что

 

является

 

неприемлемым

так

 

как

 

суммарная

 

некомпенсированная

 

зарядная

 

мощность

 

линии

 110 

кВ

 

рас

-

сматриваемого

 

участка

 

составляет

 

около

 23,2 

Мвар

в

 

том

 

числе

 

ПС

 «

Тара

» — 12,5 

Мвар

.

В

 

программе

 RASTR 

было

 

проведено

 

моделирование

 

режимов

 

работы

 

источников

 

реактивной

 

мощности

 

на

 

базе

 

шунтирующего

 

реактора

 

на

 

ПС

 «

Тара

» 

для

 

следующих

 

слу

-

чаев

 (

таблица

 2): 

реактор

 

отключен

 (

исходный

 

режим

и

 

ре

-

актор

 

включен

 

в

 

минимальных

 

и

 

максимальных

 

режимах

.

На

 

основе

 

полученных

 

результатов

 

моделирования

 

был

 

сделан

 

вывод

 

о

 

том

что

 

для

 

компенсации

 

реактивной

 

мощ

-

ности

 

на

 

подстанции

 

и

 

стабилизации

 

напряжения

 

в

 

режиме

 

минимальных

 

нагрузок

 

необходимо

 

установить

 

ШР

 

мощно

-

стью

 17,5–25 

Мвар

 

на

 

ПС

  «

Тара

». 

В

 

часы

 

максимальных

 

нагрузок

 

ШР

 

должен

 

быть

 

выведен

 

из

 

работы

Как

 

уже

 

го

-

ворилось

у

 

ШР

 

таких

 

номиналов

 

не

 

существует

.

Рассмотрим

 

второй

 

вариант

 — 

вариант

 

с

 

УШР

 (

см

таб

-

лицу

 2). 

Управляемый

 

шунтирующий

 

реактор

 — 

это

 

пере

-

менное

 

индуктивное

 

сопротивление

плавно

 

регулируемое

 

подмагничиванием

 

ферромагнитных

 

элементов

 

магнитной

 

цепи

Основные

 

функциональные

 

возможности

 

УШР

 

серии

 

РТУ

 

заключаются

 

в

 

следующем

 

компенсация

 

избыточной

 

зарядной

 

мощности

 

линий

 

электропередачи

 

осуществляется

 

реактором

 

в

 

авто

-

матизированном

 

режиме

 

путем

 

задания

 

оператором

 

в

 

системе

 

управления

 

требуемой

 

уставки

 

по

 

индуктив

-

ности

 

электромагнитной

 

части

 

реактора

;

 

стабилизация

 

напряжения

 

на

 

шинах

 

подстанции

 

или

 

линии

 

осуществляется

 

в

 

автоматическом

 

режиме

 

путем

 

плавного

 

изменения

 

потребляемой

 

мощности

 

электромаг

-

нитной

 

частью

 

реактора

 

в

 

соответствии

 

с

 

сигналом

 

рас

-

согласования

вырабатываемого

 

системой

 

управления

Потребляемый

 

ток

 

электромагнитной

 

части

 

реактора

 

изменяется

 

в

 

результате

 

подмагничивания

 

его

 

магнитной

 

системы

 

постоянным

 

током

вырабатываемым

 

тиристорным

 

преобразователем

встроенным

 

в

 

трансформатор

При

 

уве

-

личении

 

напряжения

 

сети

 

на

 (0,5–5)% 

от

 

заданного

 

значения

 

уставки

 

потребляемая

 

мощность

 

реактора

 

плавно

 

меняется

 

от

 

холостого

 

хода

 

до

 

номинальной

 

мощности

.

В

 

каждом

 

из

 

управляемых

 

реакторов

 

серии

 

РТУ

 

значе

-

ние

 

потребляемой

 

мощности

 

регулируется

 

автоматически

 

или

 

с

 

помощью

 

оператора

 

в

 

диапазоне

 

от

 0,01 

до

 1,2–1,3 

номинальной

 

с

 

неограниченным

 

ресурсом

 

возможных

 

изме

-

нений

поэтому

 

в

 

автоматическом

 

режиме

 

работы

 

УШР

-25 

потери

 

будут

 

существенно

 

ниже

 

значений

представленных

 

для

 

расчетных

 

режимов

 (

см

таблицу

 2, 

рисунок

 4).

Табл

. 3. 

Основные

 

технические

 

параметры

управляемого

 

подмагничиванием

 

шунтирующего

 

реактора

 

РТУ

-25000/110

Параметр

Значение

Номинальная

 

мощность

кВА

25 000

Номинальное

 

напряжение

кВ

121

Диапазон

 

изменения

 

мощности

кВА

250–25 000

Номинальный

 

ток

 

фазы

 

сетевой

 

обмотки

А

114

Максимальная

 

скорость

 

изменения

 

мощности

А

/

с

20 000

Максимальное

 

значение

 

любой

 

из

 

высших

 

гармо

-

ник

 

в

 

токе

 

фазы

А

< 5

Потери

 

холостого

 

хода

кВт

< 25

Потери

 

короткого

 

замыкания

кВт

< 175

Средний

 

уровень

 

шума

 

в

 

любом

 

режиме

дБА

< 85

Номинальная

 

мощность

 

трансформатора

 

под

-

магничивания

кВА

160

Диапазон

 

уставки

 

по

 

напряжению

кВ

105–125

На

 

серию

 

реакторов

 

РТУ

 (

рисунок

 5, 

таблица

 3) 

в

 

уста

-

новленном

 

порядке

 

введены

 

в

 

действие

 

ТУ

 3411-001-

53950285-2004 «

Реакторы

 

управляемые

 

трехфазные

 

масля

-

ные

 

типа

 

РТУ

 

мощностью

 

от

 32 000 

до

 180 000 

кВА

 

классов

 

напряжения

 110, 220, 330 

и

 500 

кВ

».

Математически

 

выбор

 

места

 

расположения

 

УШР

 

опре

-

деляется

 

по

 

максимальным

 

значениям

 

критерия

  (

среди

 

подстанций

 «

Тара

», «

Большеречье

», «

Саргатская

») — 

кри

-

териальное

 

соотношение

которое

 

показывает

 

степень

 

из

-

менения

 

напряжения

 

на

 

подстанциях

 

системы

 

при

 

измене

-

нии

 

мощности

 

реактора

 

на

 1 

о

.

е

. [5].

В

 

соответствии

 

с

 

данными

 

таблицы

 1 

было

 

установлено

что

 

наиболее

 

чувствительным

 

по

 

напряжению

 

местом

 

при

 

изменении

 

подключаемой

 

индуктивности

 (

реактор

является

 

ПС

 «

Тара

».

Согласно

 

утверждению

 

источника

 [6] 

основными

 

со

-

ставляющими

 

эффекта

 

от

 

внедрения

 

УШР

 

применительно

 

к

 

рассматриваемому

 

случаю

 

являются

 

повышение

 

качества

 

электрической

 

энергии

 

и

 

нормализация

 

параметров

 

режима

 

работы

.

В

 

электрических

 

сетях

 

технический

 

эффект

 

от

 

повыше

-

ния

 

качества

 

электроэнергии

 

может

 

выражаться

 

в

 

снижении

 

потерь

 

мощности

 

в

 

электросетевом

 

оборудовании

 

и

 

в

 

умень

-

шении

 

расхода

 

электроэнергии

 

на

 

собственные

 

нужды

 

под

-

станций

Кроме

 

этого

 

можно

 

ожидать

 

снижения

 

вероятности

 

перегрузки

 

и

 

перевозбуждения

 

автотрансформаторов

 

связи

 

электрических

 

сетей

 

разных

 

классов

 

напряжения

которые

 

могут

 

возникать

 

при

 

значительных

 

отклонениях

 

параметров

 

режима

 

от

 

нормативных

 

значений

.

Нормализация

 

параметров

 

режимов

 

работы

 

сетей

 

обе

-

спечивает

 

стабилизацию

 

напряжения

 

на

 

сетевом

 

оборудо

-

29


background image

вании

 

и

 

оборудовании

 

подстанций

облегчение

 

режимов

 

ра

-

боты

 

турбогенераторов

 

по

 

реактивной

 

мощности

разгрузку

 

от

 

реактивной

 

мощности

 

линий

 

электропередачи

 

и

 

сетевых

 

трансформаторов

 

и

 

может

 

иметь

 

своими

 

последствиями

 

снижение

 

темпов

 

износа

 

оборудования

потока

 

отказов

 

обо

-

рудования

 

с

 

соответствующим

 

уменьшением

 

числа

 

техноло

-

гических

 

нарушений

 

и

 

активных

 

потерь

 

в

 

линиях

 

электропе

-

редачи

 

и

 

сетевых

 

трансформаторах

.  

ЛИТЕРАТУРА

1. 

Авилов

 

В

.

Д

., 

Третьяков

 

Е

.

А

., 

Звягинцев

 

А

.

Г

Целевой

 

энергетический

 

мониторинг

 

эффективности

 

использова

-

ния

 

ТЭР

 

структурными

 

подразделениями

 

железных

 

до

-

рог

 // 

Известия

 

Транссиба

, 2012, 

 1(9). 

С

. 59–69.

2. 

Авилов

 

В

.

Д

., 

Третьяков

 

Е

.

А

., 

Краузе

 

А

.

В

Разработка

 

продольно

-

параллельных

 

фильтр

-

устройств

 

для

 

управ

-

ления

 

входными

 

сопротивлениями

 

элементов

 

питаю

-

щей

 

сети

 

в

 

частотной

 

области

 / 

Инновационные

 

проек

-

ты

 

и

 

технологии

 

в

 

образовании

промышленности

 

и

 

на

 

транспорте

Материалы

 

научно

-

практической

 

конферен

-

ции

Омск

ОГУПС

, 2012. 

С

. 246–250.

3. 

Кондратьев

 

Ю

.

В

., 

Привалов

 

С

.

Я

Совершенствование

 

методов

 

расчета

 

параметров

 

и

 

выбора

 

мест

 

установки

 

устройств

 

продольной

 

и

 

поперечной

 

компенсации

 

реак

-

тивной

 

мощности

 

в

 

условиях

 

применения

 

рекуператив

-

ного

 

торможения

 

и

 

протекания

 

уравнительных

 

токов

 // 

Известия

 

Транссиба

, 2010, 

 4(4). 

С

. 63–67.

4. 

Третьяков

 

Е

.

А

., 

Малышева

 

Н

.

Н

., 

Краузе

 

А

.

В

Оптимиза

-

ция

 

структуры

 

компенсирующих

 

устройств

 // 

Известия

 

Транссиба

, 2010, 

 4(4). 

С

. 85–94.

5. 

Третьяков

 

Е

.

А

Оптимизация

 

качества

 

и

 

потерь

 

элек

-

трической

 

энергии

 

в

 

электрических

 

сетях

 

нетяговых

 

по

-

требителей

 // 

Транспорт

 

Российской

 

Федерации

, 2011, 

 3(34). 

С

. 50–54.

6. 

Манусов

 

В

.

З

., 

Морозов

 

В

.

П

Исследование

 

методов

 

сни

-

жения

 

несимметрии

 

загрузки

 

трехфазной

 

сети

 

на

 

тяго

-

вых

 

подстанциях

 

скоростных

 

железных

 

дорог

 

перемен

-

ного

 

тока

 // 

Известия

 

Транссиба

, 2012, 

 2(10). 

С

. 87–93.

Рис

. 5. 

Шунтирующий

 

реактор

управляемый

 

подмагничиванием

типа

 

РТУ

-25000/110

30

Ежеквартальный

 

спецвыпуск

 

 1(12), 

март

 2019

Управление

 

сетями


Оригинал статьи: Компенсация реактивной мощности в сети 110 кВ филиала ПАО «МРСК Сибири» — «Омскэнерго»

Читать онлайн

В данной работе рассмотрена возможность применения управляемых шунтирующих реакторов (УШР) для поглощения избыточной зарядной мощности в протяженных малонагруженных линиях электропередачи 110 кВ северных электрических сетей филиала ПАО «МРСК Сибири» — «Омскэнерго».

Поделиться:

«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение» № 6(81), ноябрь-декабрь 2023

Разработка и внедрение программно-аппаратного комплекса по прогнозированию часов пиковых нагрузок и управлению графиками нагрузки объектов производственно-хозяйственных нужд

Управление сетями / Развитие сетей Цифровая трансформация / Цифровые сети / Цифровая подстанция
ПАО «Россети Центр», филиал ПАО «Россети Центр и Приволжье» — «Нижновэнерго», ООО «РЭНЕРА», АО «Атомэнергопромсбыт»
«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение» № 5(80), сентябрь-октябрь 2023

Разработка алгоритма и модели оптимизации числа и мест установки активно-адаптивных элементов секционирования с оценкой эффективности мероприятий в распредсети

Управление сетями / Развитие сетей
Галиев И.Ф. Яхин Ш.Р. Пигалин А.А. Гарифуллин М.Ш.
Спецвыпуск «Россети» № 3(30), сентябрь 2023

Практические вопросы использования информационных моделей электрических сетей в деловых процессах электросетевой компании

Управление сетями / Развитие сетей Цифровая трансформация / Цифровые сети / Цифровая подстанция
ПАО «Россети Урал»
«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение»