ПРИМЕНЕНИЕ СЕТЕВЫХ РЕГУЛЯТОРОВ НАПРЯЖЕНИЯ И КОНДЕНСАТОРОВ

Сетевые регуляторы напряжения. Они регулируют напряжения в любых точках сети. Чем ближе регулятор к потребителю, тем эффективнее регулирование, но вместе с тем требуется большее число регуляторов в сети и выше их общая стоимость.

В качестве регуляторов применяют трансформаторы или автотрансформаторы с изменением коэффициента трансформации под нагрузкой.

Принципиальная схема трансформатора с регулированием напряжения под нагрузкой для одной фазы показана на рисунке 5.35, а. Выводы обычно делают со стороны обмотки высшего напряжения. Переключатель выполняют так, чтобы обеспечить переключение без разрывов цепи. Для такой схемы необходимо иметь специальный трансформатор. В ряде случаев используют обычные трансформаторы, а для регулирования применяют добавочные автотрансформаторы, включаемые в сеть (рис. 5.35, б).

Выпускают трансформаторы мощностью от 560 кВ А и напряжением 35/10 KB с восемью ступенями регулирования по 2,5 % и, следовательно, с общим пределом регулирования ±10 %. От восьми ступеней обмотки сделано девять выводов, по контактам которых движется переключатель. Переключение происходит без разрыва цепи. В момент переключения соседние контакты замыкаются через реактор, который ограничивает ток до допустимого значения.

Управление автоматизировано и ведется от реле напряжения.

Точность поддержания напряжения на зажимах реле ±1,25 %. Время выдерживают с помощью моторного реле времени. Переключения выполняются электродвигателем постоянного тока напряжением 220 В. Схема питается постоянным током от аккумуляторной батареи или, что более удобно, от выпрямительной установки. Предусмотрено также ручное управление переключателем непосредственно на трансформаторе и дистанционное — со щита управления.

Регулируемые трансформаторы типа ТМН имеют мощности 1000, 1600, 2500, 4000 и 6300 кВ А, пределы регулирования ±9 % (±6 • 1,5 %). Трансформаторы ТМН снабжены быстродействующими переключателями с малогабаритными активными сопротивлениями. В переключателях шесть ступеней тонкой регулировки и одна ступень грубой регулировки, равная половине диапазона регулирования. Регулятором поддерживается напряжение на выводах трансформатора неизменным, т.е. стабилизирует его на уровне 105 % U„, полностью компенсируя потерю напряжения в линии напряжением 35 кВ и самом трансформаторе. Технически вполне возможно встречное регулирование в широких пределах. Однако глубокое встречное регулирование эффективно только при совпадении графиков нагрузки всех потребителей данной подстанции.

Выпускают регуляторы напряжения повышенной надежности.

Составляют таблицу отклонений напряжения, выделяя жирным шрифтом известные значения (табл. 5.8). Для случая без регулятора получают допустимую потерю напряжения в сети напряжением 10 и 0,38 кВ, равную

Таким образом, при использовании регулятора напряжения значительно увеличивается допустимая потеря напряжения и, следовательно, примерно настолько же сокращается расход металла в сетях.

Автотрансформаторы для регулирования напряжения в сети напряжением 10 и 35 кВ или вольтодобавочные автотрансформаторы ЛРН выпускают с проходной мощностью 400, 630 и 1600 кВ А с диапазоном регулирования от +5 до —10 %, шестью ступенями по 2,5 %. Выдержка времени на переключение 40...240 с.

Выводы трансформатора переключаются специальным переключателем без разрыва цепи. Схема автоматики регулирующего устройства не имеет контактов. В ней используют магнитный усилитель в релейном режиме.

Несмотря на сложность и высокую стоимость регуляторов напряжения на трансформаторах 35/10 кВ, их применение более экономично, чем малых регуляторов. Последние целесообразно использовать совместно с мощными для улучшения режима напряжения удаленных потребителей. В этом случае получается наиболее экономически выгодная схема регулирования.

Последовательное или продольное включение конденсаторов. Его применяют для компенсации потери напряжения в воздушных линиях. При включении конденсаторов потеря напряжения в линии (рис. 5.37)

Уменьшение потери напряжения прежде всего зависит от коэффициента мощности нагрузки. Если он близок к единице, то компенсирующее действие последовательно включенных конденсаторов стремится к нулю. Коэффициент мощности сельских сетей в период максимума нагрузок составляет 0,7...0,9, и, следовательно, продольная компенсация потери напряжения с помощью последовательно включенных конденсаторов может быть эффективна.

Важное положительное качество последовательно включенных конденсаторов — степень их конденсации — зависит от тока. Поэтому с ростом нагрузки возрастает и компенсация потери напряжения. Особенно хорошо компенсируются потери напряжения от пусков крупных двигателей, когда наблюдается большой пусковой ток с малым коэффициентом мощности.

Поскольку конденсаторы в нормальном режиме находятся под напряжением, составляющим 5...20 % напряжения сети, их выбирают на ближайшее стандартное напряжение, значительно меньшее напряжению сети. Однако при коротких замыканиях почти все напряжения сети оказываются приложенными к конденсаторам. Они выдерживают 3,5-кратные перенапряжения в течение 0,2 с, а 2,5-кратные — в течение 30 с, поэтому в ряде случаев могут работать без защиты. При больших кратностях перенапряжений конденсаторы необходимо защищать.

Последовательно включенные конденсаторы можно защищать воздушным искровым промежутком, замыкающим конденсатор накоротко при повышении напряжения. Последовательно с искровым промежутком включают катушку контактора, который также замыкает конденсатор.

В сетях напряжением до 35 кВ напряжение на последовательных конденсаторах в большинстве случаев не превышает 1...3кВ. При этом трудно создать стабильно работающий воздушный искровой промежуток. Если токи короткого замыкания невелики, то он может быть заменен газонаполненным разрядником.

Выбор мощности последовательных конденсаторов определяют из следующих соображений.

Необходимая мощность конденсаторов

Конденсаторы подбирают таким образом, чтобы их сопротивление было как можно ближе к расчетному, но не менее.

При радиальной линии с одной нагрузкой на конце место установки конденсаторов с точки зрения потери напряжения безразлично. Однако целесообразнее размещать их в конце линии, у потребителя. При этом уровень напряжения в линии ниже, а конденсаторы меньше подвергаются перенапряжениям, так как большинство коротких замыканий будет до них.

Если нагрузка распределена вдоль линии, то место установки конденсаторов следует выбирать таким образом, чтобы отклонения напряжения в линии лежали в допустимых пределах.

Параллельное или поперечное включение конденсаторов. Оно компенсирует потерю напряжения в линии

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

Контрольные вопросы и задания. 1. Что такое приведенные затраты? 2. От каких факторов зависит значение экономической плотности тока? 3. Поясните порядок расчета внутренних проводок. 4. Дайте определение падения и потери напряжения. 5. Поясните, как построить экономические интервалы для выбора сечений проводов в воздушных линиях электропередачи. 6. В чем суть магистрального принципа выбора сечений проводов воздушных линий напряжением 10 кВ? 7. Как определить точку токораздела в линиях с двухсторонним питанием? 8. Перечислите технические средства регулирования напряжения в электрических сетях.

И. А. Будзко, Т. Б. Лещинская, В. И. Сукманов, Электроснабжение сельского хозяйства, М., Колос, 2000