1 Теоретические сведения

1. Основные нормативные требования регулирования напряжения

Для электрических сетей следует предусматривать технические меры по обеспечению качества электрической энергии в соответствии с ГОСТ 13109-97.

Устройства регулирования напряжения должны обеспечивать уровень напряжения на шинах 3-20 кВ электростанций и подстанций, с присоединенными распределительными сетями, в пределах не ниже 105% номинального в период максимума нагрузок и не выше 100% номинального в период минимума нагрузок

этих сетей. Отклонения от указанных уровней напряжения обосновываются.

При регулировании напряжения в электрических сетях обеспечиваются:

- соответствие показателей напряжения требованиям государственного стандарта;

- соответствие уровня напряжения значениям, допустимым для электро- станций и сетей с учетом допустимых эксплуатационных повышений напряжения промышленной частоты на электрооборудовании (в соответствии с данными заводов-изготовителей и циркуляров);

- необходимый запас устойчивости энергосистем;

- минимум потерь электроэнергии в электрических сетях энергосистем.

1.2 Влияние напряжения на работу электрической сети и надежность электроснабжения потребителя

Напряжение – самый важный показатель режима электроэнергетической системы (ЭЭС), который влияет на надежность электроснабжения приемников, качество электрической энергии и экономичность работы ЭЭС. Требования к качеству электрической энергии состоят в том, что нормируется ряд показателей режима напряжений, характеризующих его изменения при работе ЭЭС. С этими показателями можно подробно ознакомиться в ГОСТ 13109-97. Требования к качеству напряжения устанавливаются для точек сети, к которым присоединяют приемники электрической энергии. Нормы на показатели качества режима напряжений достаточно жесткие.

Важным показателем является отклонение напряжения, определяемое как разность между фактическим и номинальным напряжением, отнесенная к последнему. Учет надежности при рассмотрении режима напряжений состоит в том, что как в нормальных, так и в аварийных и послеаварийных режимах, напряжения в любых точках сети ЭЭС не должны превышать или быть ниже определенных допустимых значений.

Нагрузка большинства приемников непрерывно изменяется в течение суток и года. Изменение нагрузки приводит к изменению потерь напряжения в сетях и отклонению напряжения у потребителей электрической энергии. Изменение напряжения относительно номинального значения оказывает неблагоприятное влияние на режимы работы, производительность и технико-экономические показатели всех элементов электрической системы.

1.3 Принципы и средства регулирования напряжения

Режимы напряжения выбирают в зависимости от характера подключенных к сети потребителей и их удаленности от центра питания. Возможны два режима:

а) стабилизация (рисунок 1, а);

б) встречное регулирование (рисунок 1, б).

Рисунок 1 - Режимы (законы) регулирования напряжения.

а – стабилизация; б – встречное регулирование.

Стабилизацию напряжения применяют, когда к центру питания подведены промышленные предприятия с 3-х сменным характером работы, которые имеют ровный график нагрузки, Т_м ≥ 5500-6000ч.

Закон встречного регулирования применяют для смешанной нагрузки, когда к центру питания подведены коммунально-бытовые здания и 1-2-х сменные предприятия, которые имеют график нагрузки Т_м< 5500ч. Притом, чем меньше Т_м, тем более глубокое требуется регулирование.

Для поддержания необходимого режима напряжения в электросистемах используются следующие принципы регулирования напряжения:

- централизованное регулирование используется в случае, когда воздействие оказывается на большое количество узлов сети. Такое регулирование реализуется при помощи генераторов и трансформаторов электростанций, трансформаторов крупных системных и районных подстанций, синхронных компенсаторов;

- местное регулирование используется при недостатке централизованного регулирования, чтобы поддерживать напряжение в требуемом диапазоне во всех узлах.

- смешанное регулирование предусматривает использование двух принципов совместно.

Порядок выполнения работы:

1) Собрать схему лабораторных испытаний рис. 4. (ВСЕ модули стенда должны быть ОТКЛЮЧЕНЫ!). Схема представляет собой линию электропередачи с радиальным питанием. Источник питания (модуль трехфазной сети) 1, представляющий собой сеть бесконечной мощности, через понижающий трансформатор 2 питает линию электропередачи 3, работающую в режиме холостого хода (без нагрузки). Измеритель мощности 4 предназначен для измерения линейного напряжения на шинах потребителя.

2) Установить параметры линии электропередачи: а) минимальное значение продольной составляющей (переключатель SA1 в положение 1); б) отключить поперечную составляющую (переключатели SA2, SA3 в положение 1). Нейтраль трансформатора оставить не заземленной (режим работы с изолированной нейтралью).

3) Включить питание стенда и нажать кнопку «Вкл» модуля трехфазной сети.

4) Перевести модуль измерителя мощности в режим измерения линейных напряжений. Записать величину напряжения электропередачи при работе в режиме холостого хода.

5) Нажать кнопку «Откл» модуля трехфазной сети.

6) Отключить питание стенда.

7) Собрать схему лабораторных испытаний рис. 5. (ВСЕ модули стенда должны быть ОТКЛЮЧЕНЫ!), представляющую собой линию электропередачи, работающую на индуктивную нагрузку 5.

8) Установить переключатель SA1 величины индуктивной нагрузки в положение 3.

9) Включить питание стенда и нажать кнопку «Вкл» модуля трехфазной сети.

10) Перевести модуль измерителя мощности в режим измерения линейных напряжений. Записать величину напряжения электропередачи в режиме работы на индуктивную нагрузку.

11) Нажать кнопку «Откл» модуля трехфазной сети.

12) Отключить питание стенда.

13) Собрать схему лабораторных испытаний рис. 6. (ВСЕ модули стенда должны быть ОТКЛЮЧЕНЫ!), представляющую собой линию электропередачи с устройством поперечной емкостной компенсации 6, работающую на индуктивную нагрузку 5. В качестве устройства поперечной емкостной компенсации (конденсаторной батареи) использовать модуль емкостной нагрузки. Переключатель величины емкости конденсаторной батареи SA1 установить в положение 5.

14) Включить питание стенда и нажать кнопку «Вкл» модуля трехфазной сети.

15) Перевести модуль измерителя мощности в режим измерения линейных напряжений. Записать величину напряжения электропередачи с устройством поперечной емкостной компенсации в режиме работы на индуктивную нагрузку.

16) Нажать кнопку «Откл» модуля трехфазной сети.

17) Отключить питание стенда.

18) По полученным результатам заполнить таблицу 4 (за номинальное напряжение электропередачи принять величину напряжения в режиме холостого хода), сделать вывод о влиянии поперечной емкостной компенсации на величины напряжений в узлах распределительной сети и параметры качества электрической энергии (величину длительного отклонения напряжения).

19) Оформить отчет по лабораторной работе.

Таблица 4 – Режим работы НЭП

Режим работы НЭП	Напряжение электропередачи, В
Холостой ход Uab U bс Uca	255 254,6 253,7
Индуктивная нагрузка Uab U bс Uca	246,1 247,3 247,3
Поперечная емкостная компенсация, индуктивная нагрузка Uab U bс Uca	254,3 253,8 255

Рисунок 4

Рисунок 5

Рисунок 6