17.3. Опредление допустимой потери напряжения в распределительных сетях

О тклонение напряжения определяется как . Будем обозначать предел технически допустимых положительных отклонений напряжения , а отрицательных - . Отклонения напряжения V от номинального значения не должны выходить за пределы технически допустимых значений [2].

Рассмотрим простейшую схему распределительной сети двух напряжений, приведенную на рис. 17.7,а. Линия 23 напряжением 6 – 10 кВ питается от шин центра питания (ЦП). К линии 23 в конце присоединены один распределительный трансформатор (РТ) 6 – 10/0,4 кВ и линия 46 напряжением 0,38 кВ. Для упрощения предположим, что к сети 6 – 10 кВ ЭП не присоединяются (в узлах 2 и 3 нет ЭП напряжением 6 – 10 кВ). Это предположение соответствует обычным условиям работы городской сети.

Н апряжение на шинах низкого напряжения РТ определяется напряжением ЦП , потерями напряжения в линии 23 и в РТ , а также добавкой напряжения , которая определяется выбранным коэффициентом трансформации РТ :

. (17.25)

График изменения напряжения в линии 23 и РТ, изображен на рис.17.7,б в виде ломаной абвг. Автоматический регулятор, управляющий работой РПН в ЦП, имеет определенную зону нечувствительности ε. Отклонения напряжения в линии 23 находятся внутри заштрихованной полосы между прямыми аб и еж. Обычно на графиках напряжений изображают только верхнюю границу указанной полосы (см. рис.17.7,в).

Допустим, что в режиме наибольших нагрузок = 1,05; ; % и %. В этом случае напряжение на вторичных шинах РТ равно:

что соответствует точке г на рис.17.7,б, то есть %.

Линия 46 напряжением 0,38 кВ питает три ЭП (4,5,6) Предположим, что нагрузки этой линии одинаковы и длины участков 45 и 56 равны. Тогда график напряжений в линии 46 изобразится прямой линией. Наименьшее значение напряжения на ЭП 6 равно:

(17.26)

Отклонение напряжения на ЭП 6:

(17.27)

или с учетом (17.29)

(17.28)

Напряжение на вторичных шинах РТ - самое высокое в линии 46, а напряжение наиболее удаленного ЭП 6 - самое низкое. Отклонение напряжения должно быть не больше предельного положительного отклонения , a - не меньше предельного отрицательного отклонения . Ограничения для возможных отклонений напряжения в ЦП, потерь напряжения в сети и добавки напряжения в РТ:

(17.29)

(17.30)

Из (17.27). можно определить допустимую потерю напряжения в режиме наибольших нагрузок в линии 46, если заменить на , а - на :

(17.31)

Предположим, что предельные положительные и отрицательные отклонения напряжения и равны +5% и -5%. На рис.17.7,б эти предельные значения показаны штриховыми прямыми.

На рис.17.7 иллюстрировался график напряжения на районной подстанции при встречном регулировании. Добавки напряжения в трансформаторе с РПН имели разные знаки в режимах наибольших и наименьших нагрузок. В распределительном трансформаторе с ПБВ нельзя изменять коэффициент трансформации при изменении режима в течение суток, но можно переключать ответвление 1 раз в сезон (осуществлять сезонное регулирование напряжения). В течение сезона в РТ не меняется и соответственно добавка напряжения . Предположим, что в режиме наименьших нагрузок напряжение ЦП равно ,то есть , и все нагрузки равны 0,4 их значения в режиме наибольших нагрузок. Соответственно потери напряжения в сети в режиме наименьших нагрузок равны 0,4 потерь напряжения в режиме наибольших нагрузок, то есть %, %. Тогда из (17.29):

(17.32)

График напряжения в линии 23 и РТ в режиме наименьших нагрузок изображен на рис.17.7 в ломаной линией абвг.

На рис.17.7,в приведен график напряжения в линии 46 в режиме наименьших нагрузок, когда отклонение равно наименьшему отрицательному предельному значению: %. Этот график напряжений изображен линией гдк. Допустимую потерю напряжения в линии 46 в режиме наименьших нагрузок можно определить при : %. Значения допустимой потери напряжения в линии 46 различны в режимах наибольших и наименьших нагрузок, и на нее оказывает влияние диапазон напряжений в ЦП при встречном регулировании .

Даже в наиболее благоприятных условиях, например в рассмотренном выше случае, допустимая потеря напряжения в сети 0,4 кВ получается не очень большой: 7,5 - 5,5 % . Иногда эта величина еще меньше. При этом необходимо принимать специальные меры для снижения в распределительных сетях 0,4 кВ и в частности увеличивать сечения проводов для снижения . В последнем случае повышается стоимость сети. В распределительных сетях 6 - 10 кВ значение оказывается больше и при встречном регулировании в ЦП может достигать 10 - 12 %. Как правило, такое значение достаточно. Увеличивать сечения проводов иногда приходится лишь в очень протяженных сетях, например сетях сельскохозяйственного назначения.

17.4. Сравнение способов регулирования напряжения

Основным, наиболее важным и эффективным среди рассмотренных выше способов является регулирование напряжения трансформаторами и автотрансформаторами под нагрузкой. Все остальные способы регулирования напряжения (трансформаторами с ПБВ, генераторами станций, изменением сопротивления сети и потоков реактивной мощности) имеют меньшее значение и являются вспомогательными.

Трансформаторы с ПБВ применяются в сетях напряжением до 35 кВ. С их помощью невозможно осуществить встречное регулирование напряжения, так как их коэффициенты трансформации при изменении режима в течение суток неизменны. Регулирование трансформаторами с ПБВ используется только как сезонное. Более частые переключения оказываются дорогим мероприятием, поскольку требуют отключения - включения оборудования, усложняют эксплуатацию и связаны с резким увеличением количества обслуживающего персонала.

С помощью трансформаторов с РПН на районной подстанции можно осуществить встречное регулирование, так как в трансформаторах с РПН коэффициенты трансформации и ответвления можно изменять под нагрузкой:

Трансформаторы с РПН дороже, чем с ПБВ. Это объясняется необходимостью применения специального переключающего устройства. Стоимость переключающего устройства РПН сравнительно мало зависит от мощности трансформатора. Поэтому относительное удорожание трансформаторов с РПН по сравнению с трансформаторами с ПБВ значительно больше сказываются на трансформаторах меньшей мощности. Это удорожание составляет 20 - 25 % стоимости трансформатора, а для трансформаторов малой мощности может достигать 70 - 80 % [2]. Трансформаторы с РПН применяют па напряжение 35 кВ и выше.

Линейные регуляторы малой мощности применяются в промышленных и сельских сетях, ЛР большой мощности - в питающих сетях.

В большинстве случаев синхронные компенсаторы применяются на мощных подстанциях, батареи конденсаторов - на менее мощных подстанциях в промышленных, сельских и городских сетях. Компенсирующие устройства играют важную роль не только в регулировании напряжения, но в первую очередь в обеспечении баланса реактивной мощности и уменьшении потерь мощности и электроэнергии.