3. Пропускная способность электропередач и факторы её определяющие.

Под пропускной способностью линии электропередач понимают активную или полную мощность, которая длительно может передаваться с учетом технических ограничений. К ограничениям относятся: 1 предел передаваемой мощности, учитывающий устойчивость параллельной работы эл.станций и узлов нагрузки. 2 допустимый ток по нагреву проводников. 3 допустимая потеря напряжения. 4 пропускная способность концевых и промежуточных устройств. 5 вынужденные установки релейной защиты. Проектирование линий электропередачи проводят так, чтобы ограничения 4 и 5 не были решающими. Ограничения 1 и 2 обычно проявляются в сетях высоких напряжений, при номинальных напряжениях 110-220 кВ и выше. Ограничение 5 характерно для распределительных линий и сетей напряжением 20-0,38 кВ, а иногда и для сетей напряжением 35 кВ.

режимы и технические мероприятия обеспечения и повышения пропускной способности электропередачи. Пути повышения пропускной способности: 1) по фактору предельной передаваемой мощности из формулы видны след проектные пути увеличения пропускной способности: а) повышение номинального напряжения линии б) уменьшение индуктивного сопротивления линии в) применение продольной компенсации реактивного сопротивления линии г) применение управляемых источников реактивной мощности на промежуточных подстанциях. 2)по фактору доступного тока по нагреву проводников : а)повышение номинального напряжения б) повышение режимного напряжения в) повышение за счет установки компенсирующих устройств г) увеличение площади сечения проводов воздушных линий эл передачи д) учет фактической температуры окружающей среды е) применение меньших площадей сечений одиночных проводов в расщепленной фазе при неизменной площади сечения фазы ж)применение проводов с развитой поверхностью з)применение изолированных проводов воздушных линий и)применение искусственного охлаждения проводников к)применение криогенных линий л)прокладка дополнительных параллельных линий м)сооружение дополнительных питающих подстанций. 3) по фактору ограничения по потери напряжения: а)повышение номинального напряжения б)увеличение площади сечения проводов в)применение проводов с развитой поверхностью г)сближение проводов фаз д)применение устройств поперечной компенсации е)применение устройств продольной компенсации ж)увеличение числа параллельных линий з)применение глубоких вводов и)сооружение дополнительных питающих подстанций.

4. Компенсация реактивной мощности в системах электроснабжения и электрических сетях. Необходимость. Технико-экономические результаты компенсации. Компенсирующие устройства и их технико-экономические характеристики.

Большинство ЭП потребляют из электрической сети определенную мощность т.е. по сети протекает активная мощность Р [кВт] и реактивная Q [кВАр]. Загрузка системы электроснабжения определяется полной мощностью S [кВА], активная составляющая которой P [кВт] представляется полезно потребленной и обратно к источнику питания (ИП) не возвращается. Реактивная составляющая Q [кВАр] полной мощности S [кВА] расходуется на создание магнитных полей в отдельных элементах электрической сети, в частности: трансформаторах, электрических двигателях, линиях электропередачи, газоразрядных источниках света, дуговых сталеплавильных печах и др. Практически она не потребляется, а перетекает от генератора к ЭП и обратно. Для такой пульсации Q - от генератора к ЭП и обратно - не требуется никаких затрат. Но т.к. это перетекание Q совершается через элементы сети, содерж. активное сопротивление R, то на его нагрев расходуется мощность , т.е. от генератора требуется энергия, однако о расходе реактивной мощности речь не идет.

Предприятия потребляют реактивную мощность. Половина всех потерь активной мощности вызвана передачей реактивной мощности. Если учесть, что потери электроэнергии в электрических сетях энергосистемы России составляют 9%, то становится понятной необходимость компенсации реактивной мощности.

- возникающие потери активной мощности и потери напряжения в сети за счет передачи Q увеличивают капитальные затраты в системе электроснабжения;

- реактивная мощность излишне загружает все элементы сети, поскольку они выбираются по полной мощности и полному току;

- загрузка элементов сети реактивной мощностью уменьшает пропускную способность линии и трансформаторов по активной мощности и току.

Полные затраты на производство и передачу всей необходимой предприятию реактивной мощности от шин электростанций в большинстве случаев значительно больше, чем затраты на производство реактивной мощности непосредственно в системе электроснабжения предприятия. Поэтому экономически целесообразно от генераторов электростанций передавать часть реактивной мощности, а большую - компенсировать на шинах.

Причины и значение проведения мероприятий по компенсации реактивной мощности

Величина напр. в узле нагрузки зависит от наличия в сети необходимых источников реактивной мощности.

Возможны два пути снижения или полного устранения дефицита реактивной мощности в системе:

- установка в системе дополнительных генераторов активной мощности;

- снижение реакт. нагрузки генер-ов электростанции или компенсация реактивной мощности.

В первом случае необходимо увеличить мощность генератора. Применение второго пути является предпочтительным с экономической точки зрения, так как специальные компенсирующие устройства требуют при том же техническом эффекте меньших капитальных вложений и затрат на эксплуатацию, чем генераторы электростанций.

Источники реактивной мощности

Потребности предприятия в реактивной мощности покрываются за счет источников энергосистемы, основными из которых являются генераторы электростанции и синхронные компенсаторы, и собственных ИРМ на предприятии.

В качестве собственных ИРМ в системах электроснабж. используются:

1)генераторы и синхронные двигатели (СД);2) ВЛ и КЛ;3) дополнительно устанавливаемые компенсирующие устройства: синхронные компенсаторы, батареи конденсаторов, вентильные установки со специальным регулированием (статические компенсирующие устройства).

Технические характеристики источников реактивной мощности

СИНХРОННЫЕ МАШИНЫ. Технические характеристики синхронных машин как ИРМ одинаковы для всех видов синхронных машин. Они представляют собой плавно регулируемый ИРМ. За счет изменения тока возбуждения обеспечивается регулирование реактивной мощности по любому закону. На рис. приведена так называемая V-образная характеристика СД, представляющая собой зависимость тока статора I от тока возбуждения I_в при Р = const . Левая ветвь кривой соответствует недовозбуждению СД, в этом режиме он, как и асинхронный, представляет собой активную и индуктивную нагрузки сети. Правая ветвь - режим перевозбуждения, в этом режиме СД представляют собой активную и емкостную нагрузки сети, т.е. работает не только как двигатель, но и как компенсатор Q .

Если СД предназначен для нормальной работы в режиме перевозбуждения, т.е. с опережающим коэффициентом мощности, то он даже при 100%-ной загрузке активным током может компенсировать реактивную нагрузку сети. Единственно возможным путем увеличения компенсирующей способности на длительный период -снижение активной нагрузки СД при неизменном токе возбуждения, равном номинальному.

У СМ колебания напр. вызывают изменения Q. СМ сглаживают график Q и способствуют уменьшению колебания напряжения.

БАТАРЕИ КОНДЕНСАТОРОВ. Батареи конденсаторов (БК) являются нерегулируемыми или ступенчато регулируемыми ИРМ. БК способны только генерировать Q. Генерация Q_ген батарей конденсаторов емкостью С, подключенной к электрической сети напряжением U, составляет

Достоинства БК:

- незначительные потери активной мощности;

- отсутствие вращающихся частей, шума при работе.

- более простая и дешевая эксплуатация, чем других ИРМ;

- возможность увеличения или уменьшения установленной мощности

- возможность установки в любой точке сети: у отдельных ЭП, на 2-5 ступенях.

СТАТИЧЕСКИЕ КОМПЕНСИРУЮЩИЕ УСТРОЙСТВА СТАТИЧЕСКИЕ ИРМ

Высокое быстродействие изменения Q; возможность генерирования и потребления Q ; возможность работы в условиях воздействия высших гармоник.

Основными элементами статических ИРМ являются конденсатор, дроссель и вентили (тиристоры), обеспечивающие ее быстрое преобразование.

Основными достоинствами этих устройств являются высокое быстродействие и малые потери активной мощности.

ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ КАК ИРМ. Существенная генерация Q емкостной проводимостью ЛЭП проявляется только при напр. выше 220 кВ. Однако передавать ее промышленным предприятиям экономически нецелесообразно.