Общие сведения. Активную мощность электрической сети получают от генераторов электрических станций, которые являются единственным источником активной мощности

Активную мощность электрической сети получают от генераторов электрических станций, которые являются единственным источником активной мощности. В отличие от активной мощности реактивная мощность может генерироваться не только генераторами, но и компенсирующими устройствами – конденсаторами, синхронными компенсаторами или статическими источниками реактивной мощности (ИРМ), которые можно установить на подстанциях электрической сети. При номинальной нагрузке генераторы вырабатывают лишь около 60% требуемой реактивной мощности, 20% генерируются в ЛЭП с напряжением выше 110 кВ, 20% вырабатывают компенсирующие устройства, расположенные на подстанциях или непосредственно у потребителя.

Компенсацией реактивной мощности будем называть её выработку или потребление с помощью компенсирующих устройств. Проблема компенсации реактивной мощности в электрических сетях имеет большое значение по следующим причинам:

1)в промышленном производстве наблюдается опережающий рост потребления реактивной мощности по сравнению с активной;

2)в городских электрических сетях возрастает потребление реактивной мощности, обусловленное ростом бытовых нагрузок;

3)увеличивается потребление реактивной мощности в сельских электрических сетях.

Компенсация реактивной мощности, как всякое важное техническое мероприятие, может применяться для нескольких различных целей. Во-первых, компенсация реактивной мощности необходима по условию баланса реактивной мощности. Во-вторых, установка компенсирующих устройств применяется для снижения потерь электрической энергии в сети. И, наконец, в-третьих, компенсирующие устройства применяются для регулирования напряжения.

Во всех случаях при применении компенсирующих устройств необходимо учитывать ограничения по следующим техническим и режимным требованиям: 1)необходимому резерву мощности в узлах нагрузки; 2)располагаемой реактивной мощности на шинах её источника; 3)отклонениям напряжения; 4)пропускной способности электрических сетей.

Для уменьшения перетоков реактивной мощности по линиям и трансформаторам источники реактивной мощности должны размещаться вблизи мест её потребления. При этом передающие элементы сети разгружаются по реактивной мощности, чем достигается снижение потерь активной мощности и напряжения. Эффект установки компенсирующих устройств в конце линии иллюстрируется рис.6.1, где приведены схемы замещения и векторные диаграммы токов и мощностей.

Без применения компенсирующих устройств в линии протекают ток и мощность нагрузки (рис.6.1,а):

.

При установке компенсирующих устройств реактивный ток и реактивная мощность в линии уменьшаются на величину реактивного тока и реактивной мощности, генерируемых в компенсирующем устройстве ( и ). В линии будут протекать меньшие по модулю ток и мощность, соответственно равные (рис.6.1,б)

.

Таким образом, вследствие применения компенсирующих устройств на подстанции при неизменной мощности нагрузки реактивные мощность и ток в линии уменьшаются – линия разгружается по реактивной мощности. При этом, как отмечалось выше, в линии уменьшаются потери мощности и потери напряжения, так как

.

В качестве компенсирующих устройств, как отмечалось выше, используются синхронные компенсаторы (СК), батареи конденсаторов (БК), реакторы и статические источники реактивной мощности (ИРМ).

а) б)

в) г)

Рис.6.1 К пояснению эффекта от применения компенсирующих

устройств: а, б – токи и потоки мощности до и после компенсации; в – векторная диаграмма токов; г – треугольник мощностей.