Теоретические сведения. Устройства продольной компенсации (УПК) служат для изменения реактивного сопротивления электрической сети.

Устройства продольной компенсации (УПК) служат для изменения реактивного сопротивления электрической сети.

В качестве УПК могут применяться:

– батареи статических конденсаторов (БСК);

– токоограничивающие реакторы (ТОР).

БСК продольной компенсации рассматриваются как средства повышения предела передаваемой мощности в электропередачах высоких напряжений, которые обладают большими реактивными сопротивлениями. В некоторых случаях они применяются в распределительных сетях для снижения потери напряжения с целью обеспечения необходимых отклонений напряжения у потребителей.

Поясним принцип регулирования напряжения посредством использования УПК.

Пусть по линии 1-2 (рис.7.1, а) потребителю передаётся мощность . Тогда потерю напряжения в линии можно определить по выражению (рис.7.1, б):

(7.1)

где и – соответственно активная и реактивная составляющие потери напряжения в линии.

Из формулы (7.1) видно, что изменить потерю напряжения при неизменной мощности нагрузки можно, изменяя сопротивления линии R _Ли X _Л. Активное сопротивление можно изменять за счет сечения проводов, но они выбираются исходя из эконо­мических соображений. Реактивное сопротивление можно изме­нять, в частности, путем расщепления фаз линии. Но для регу­лирования напряжения этот путь также экономически нецелесо­образен.

Изменить реактивное сопротивление можно также путем включения в рассечку линии УПК (рис. 7.1, в), представляющего собой БСК, после чего потеря напряжения в линии уменьшится за счёт уменьшения её реактивной составляющей , т.е. (рис.7.1, г):

(7.2)

где – реактивное сопротивление БСК ёмкостью C _БСК.

Рис. 7.1. Продольная компенсации: а – ЛЭП без УПК; б – схема замещения ЛЭП без УПК; в – ЛЭП с УПК; г – схема замещения ЛЭП с УПК

Уменьшение потери напряжения приведёт, соответственно, к увеличению напряжения в конце линии, т.е.

(7.3)

Эффект изменения напряжения посредством УПК можно продемонстрировать также с помощью векторных диаграмм (рис.7.2), построенных на основании схем замещения (рис.7.1, б, г).

Применение УПК для регулирования напряжения экономически целесообразно при больших реактивных сопротивлениях линий и малых коэффициентах мощности нагрузки (в основном, в сетях 35 кВ и ниже, питающих нагрузки с cos φ ≤ 0, 8), т.е. там, где составляющая как минимум сравнима с . В сетях боле высоких классов напряжений при соотношении X _Л > > R _Л УПК применяются в первую очередь для повышения их пропускной способности, статической и динамической устойчивости электроэнергетических систем.

Рис. 7.2. Векторная диаграмма лини: а – без УПК; б – с УПК

Устройство продольной компенсации выполняется в виде БСК, состоящей из необходимого количества соединенных параллельно и последовательно стандартных кон­денсаторов (рис. 7.3).

Рис. 7.3. Схема БСК продольной компенсации

Токоограничивающие реакторы применяются для ограничения токов короткого замыкания в электрических сетях до значений, при которых обеспечивается термическая стойкость кабелей и коммутационных аппаратов (рис.7.4).

Г1

Г2

ТОР

Л2

Л1

Л2

Рис. 7.4. Схемы включения ТОР: а – в цепи отходящей линии; б – в цепи трансформатора; в – между шинами генераторного напряжения ТЭЦ

Главный параметр ТОР – его индуктивное сопротивление X _Р, которое увеличивает общее реактивное сопротивление сети и тем самым ограничивает уровень токов короткого замыкания:

, (7.4)

где U _ном, I _ном, S _ном – соответственно номинальные значения напряжения, тока и мощности ТОР;

U _Р – падение напряжения в реакторе в %-х относительно U _ном при протекании тока I _ном.