Общая характеристика режима электрической сети по напряжению

Электроэнергия, поставляемая потребителям, должна иметь определенные качественные показатели, регламентируемые ГОСТ 13109-97. Требования ГОСТ 13109-97 к отклонению частоты Df, как к одному из показателей качества электроэнергии, были рассмотрены выше. Остальные показатели качества электроэнергии связаны с режимом напряжения электрической сети, которое наряду с качеством электроэнергии определяет экономичность работы электрической сети и электроснабжения потребителей.

Непрерывное изменение электрических нагрузок приводит к непрерывному изменению падений напряжения в элементах электрической сети и, следовательно, к непрерывному изменению отклонений напряжения U от его номинального значения U_ном в различных узлах электрической сети. Нормально допустимые и предельно допустимые значения установившегося отклонения напряжения

dU=

на выводах приемников электрической энергии, регламентируемые ГОСТ 13109-97, равны соответственно +5 % и +10 %.

В нормальном режиме работы электрической сети значения dU на выводах приемников электроэнергии в течение суток не должны превышать предельно допустимые значения, при этом с вероятностью 95 % значения dU не должны превышать нормально допустимые значения.

В послеаварийном режиме работы электрической сети значения dU на выводах приемников электрической энергии не должны превышать предельно допустимые значения. При аварийных нарушениях в электрической сети допускается кратковременный выход значений dU за предельно допустимые значения с последующим их восстановлением до значений, установленных для послеаварийного режима.

Учет надежности при рассмотрении режима напряжений заключается в том, чтобы в любых нормальных и послеаварийных режимах напряжения в любых точках электрической сети не должны превышать или быть ниже определенного допустимого значения.

Наибольшие рабочие напряжения электрических сетей U_{раб max}, определяемые надежностью работы изоляции, нормируются ГОСТ 721-77 в следующих пределах от номинального напряжения электрической сети U_ном:

U_ном=6, 10 кВ U_{раб max}=1,2 U_ном;

U_ном=35, 110 кВ U_{раб max}=1,15 U_ном;

U_ном=220, 330 кВ U_{раб max}=1,1 U_ном;

U_ном=500 кВ и выше U_{раб max}=1,05 U_ном.

Наименьшие рабочие напряжения электрических сетей 110 кВ и выше, определяемые, главным образом, устойчивостью параллельной работы генераторов и узлов нагрузки, ограничиваются на уровне (0,8…0,9)U_ном.

Экономичность режима напряжений электрической сети обусловлена величиной потерь активной мощности и энергии в ее элементах (линиях и трансформаторах). Эти потери в продольных активных сопротивлениях линий и трансформаторов обратно пропорциональны квадрату напряжения. Поэтому повышение уровня напряжения является одним из основных средств уменьшения потерь мощности и энергии в электрических сетях напряжением до 220 кВ включительно.

Из изложенного следует, что для обеспечения требуемых технико-экономических показателей режимов работы электрических сетей необходимо регулировать напряжение. Для различных электрических сетей цели регулирования напряжения различаются между собой.

Основной целью регулирования напряжения в распределительных сетях напряжением 6-20 кВ, находящихся в непосредственной электрической близости от потребителей, является поддержание отклонений напряжения в пределах, установленных ГОСТ 13109-97.

Основной целью регулирования напряжения в распределительных сетях напряжением 110-220 кВ является обеспечение экономичного режима их работы за счет уменьшения потерь мощности и энергии.

Основной целью регулирования напряжения в системообразующих сетях напряжением 330 кВ и выше является ограничение внутренних перенапряжений для обеспечения надежной работы изоляции оборудования таких сетей, предельное рабочее напряжение которых составляет 1,05U_ном.

Регулирование напряжения осуществляется на шинах генераторов электростанций, шинах высшего и среднего напряжения крупных узловых подстанций в системообразующих сетях, шинах центров питания распределительных электрических сетей.

Регулирование напряжения осуществляется с помощью специальных технических средств, называемых регулирующими устройствами. Все эти регулирующие устройства условно можно разделить на два типа: узловые и линейные. Узловые устройства изменяют режимные параметры сети – напряжение и реактивную мощность в точке подключения к сети. Это генераторы электростанций, синхронные компенсаторы, батареи конденсаторов, нерегулируемые и регулируемые реакторы и статические регулируемые источники реактивной мощности.

Линейные устройства изменяют схемные параметры сети – коэффициенты трансформации, реактивное сопротивление. Это трансформаторы, автотрансформаторы с устройствами регулирования напряжения под нагрузкой РПН, специальные регулировочные трансформаторы, конденсаторные установки для продольной компенсации индуктивного сопротивления сети.