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

Page 1
background image

Page 2
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


Page 3
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


Page 4
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


Page 5
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


Page 6
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


Page 7
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