Вопрос 10 Регулирующий эффект нагрузки
Статические
характеристики нагрузки по напряжению,
(см. гл. 2) повторены на рис.
4.4.
Рассмотрим, как реагирует нагрузкана изменение
режима в простейшей электрической
системе, представленной на рис.
4.5.
Пусть из-за аварии или по другим причинам
напряжение 
в
конце линии понижается. Покажем, что
нагрузка в силу своего положительного
|
|
Рис.
4.4. Статические характеристики нагрузки
Рис.
4.5. Схема простейшей электрической
системы
регулирующего эффекта повысит напряжение — Напряжение в конце линии можно представить в следующем виде:
,
где 
, 
—
активная и реактивная мощности в конце
линии; 
, 
—активное
и реактивное сопротивления линии. При
понижении
в
соответствии со статическими
характеристиками (рис.
4.4)
будут уменьшаться значения 
и 
,
а также
и
следовательно,
будут уменьшаться потери 
,
а значение
вследствие
этого будут увеличиваться. Рост
при
уменьшении
понятен
из приведенной выше формулы в предположении,
что 
поддерживается
постоянным. Все это справедливо в случае,
когда
.
Нагрузка
имеет положительный регулирующий эффект
при 
и
отрицательный регулирующий эффект
при 
. В
последнем случае понижение 
вызывает
рост потребляемой реактивной мощности
,
соответственно большая реактивная
мощность течет и по линии. Это вызывает
увеличение потерь напряжения в линии 
,
следовательно, уменьшается напряжение
в конце линии у потребителя. В соответствии
со статической характеристикой
при 
снова
растет. Это приводит к дополнительному
понижению
и
т. д. Возникает
явление, называемое лавиной напряжения.
При такой аварии останавливаются
(опрокидываются) асинхронные двигатели.
Реактивная мощность асинхронных
двигателей растет, баланс 
нарушается,
причем 
,
что в свою очередь приводит к
понижению 
. Остановить
снижение напряжения при этой аварии
можно, лишь отключив нагрузку. В настоящее
время применяются автоматические
регуляторы возбуждения (АРВ)
на генераторах и мощных синхронных
двигателях, стабилизирующие напряжение,
поэтому напряжение в системе не понижается
ниже критического.
Вопрос 11 Потребители реактивной мощности
Работа потребителей емкостного характера основана на создании электрического поля, энергия которого в нечетную четверть (первая, третья) периода отдается источнику, а в четную четверть (вторая, четвертая) периода берется от источника. Для потребителей индуктивного характера работа основана на создании магнитного поля. При этом в нечетную четверть (первая, третья) периода энергия берется от источника, а в четную четверть (вторая, четвертая) периода отдается источнику.
Колебания энергии в магнитном и электрическом полях различных устройств переменного тока обусловливает потребление ими реактивной индуктивной или реактивной емкостной мощности. В инженерной практике под реактивной мощностью подразумевают индуктивную мощность, которая потребляется индуктивными элементами электрической системы, и генерируется в емкостных элементах.
Основными потребителями реактивной мощности в электрических системах являются трансформаторы, воздушные линии электропередач, асинхронные двигатели, вентильные преобразователи, индукционные электропечи, сварочные агрегаты.
На промышленных предприятиях основными потребителями реактивной мощности являются асинхронные двигатели. На их долю приходится 65-70 % реактивной мощности, которая потребляется предприятием. 20-25% потребления реактивной мощности приходится на трансформаторы предприятий и около 10 % – на другие приемники и линии электропередач.
Суммарные потери реактивной мощности в сети составляют около 50 % от мощности, поступающей в сеть. Это гораздо больше, чем потери активной мощности. Для сравнения, среднестатистические потери активной мощности в ЛЭП состаляют 3%, а в трансформаторах – 2%. Примерно 70-75 % всех потерь реактивной мощности составляют потери в трансформаторах. Например, в трехобмоточном трансформаторе мощностью 40 МВ·А напряжением 220 кВ (ТДТН-40000/220) при коэффициенте загрузки, равном 0,8, потери реактивной мощности составляют около 12% от номинальной мощности трансформатора.
Суммарные
потери реактивной мощности в системе
складываются из потерь в сопротивлениях 
и
проводимостях 
линий
электропередач и потерь в трансформаторах:
.
Потери реактивной мощности в сопротивлениях ЛЭП рассчитываются по формуле
и составляют примерно 5 % от мощности, проходящей по ЛЭП.
Генерация реактивной мощности в проводимостях ЛЭП определяется так:
Среднее значение реактивной мощности, генерируемой в ЛЭП длиной 100 км, составляет:
-
Uном, кВ
110
150
220
ΔQс, Мвар
3
6,5
12,6
Для воздушных ЛЭП напряжением 110 – 150 кВ потери реактивной в сопротивлениях и генерация в проводимостях приблизительно одинаковы:
В этом случае по ЛЭП передается натуральная мощность.
Потери реактивной мощности в сопротивлениях трансформаторов рассчитывают по формуле:
и составляют приблизительно 10 % от передаваемой мощности.