Моделирование линейных регулировочных трансформаторов (линейных регуляторов)

Каталожные и расчетные данные линейных регулировочных трансформаторов (ЛР) приведены в [4].

Они применяются на подстанциях с АТ, когда отсутствует возможность регулирования напряжения на шинах НН подстанции или в замкнутых сетях с целью перераспределения реактивных мощностей (продольное регулирование).

ЛР включаются последовательно в цепь, в которой необходимо обеспечить регулирование напряжения (рис. П1.9, а), схема замещения ЛР представлена на рис. П1.9, б).

а)

б)

Рис. П1.9. Схема включения ЛР:

а) принципиальная схема;

б) схема замещения

 

Величина коэффициента трансформации ЛР определяется по соотношению

, (П1.12)

где – ступень регулирования ЛР;

– номер ответвления переключающего устройства ЛР.

Диапазон регулирования ЛР равен ±15%, что делает его весьма эффективным техническим средством регулирования напряжения.

Для ЛР можно принять, что = 0,004 Ом, = 0,03 Ом, при этом такое допущение практически не приводит к какой-либо заметной погрешности в расчетах УР.

Изменение величины в зависимости от положения переключателя показано в табл.П1.1.

Таблица П1.1. Коэффициенты трансформации ЛР

Положение переклю-чателя
	-10	-9	-8	-7	-6	-5	-4	-3	-2	-1
	0,850	0,865	0,880	0,895	0,910	0,925	0,940	0,955	0,970	0,985

 

Положение переклю-чателя
	1,000	1,000	1,000	1,015	1,030	1,045	1,060	1,075	1,090	1,105	1,120	1,135	1,150

Моделирование УКРМ

 

УКРМ предназначены для генерации или потребления реактивной мощности и используются в электрических сетях ЭЭС для решения задач:

- регулирования напряжения;

- обеспечения баланса реактивной мощности узла или района электрической сети;

- снижения потерь активной мощности и энергии от перетоков реактивной мощности.

Типы УКРМ:

- батареи конденсаторов (БК), которые только генерируют реактивную мощность;

- управляемые шунтирующие реакторы (УШР), которые только потребляют реактивную мощность;

- синхронные компенсаторы (СК), которые могут генерировать и потреблять реактивную мощность;

- статические тиристорные компенсаторы (СТК), которые могут генерировать и потреблять реактивную мощность.

Моделирование УКРМ разных типов имеет особенности при расчетах УР.

 

Моделирование БК

БК находят применение на подстанциях различных назначений и используются в сетях при напряжениях от 0,38 до 110 кВ.

Генерируемая реактивная (емкостная) мощность БК зависит от квадрата напряжения в узле, где она подключена (рис.П1.10)

(П1.13)

где , – реактивные (емкостные) сопротивления и проводимость батареи на фазу.

Поэтому БК в расчете УР следует представлять постоянной реактивной (емкостной) проводимостью или емкостным сопротивлением, включенным в узле, где имеется БК.

Параметры БК определяются по выражениям:

(П1.14)

(П1.15)

где единицы измерения – квар; – кВ; – Ом; – См.

а) б)

 

в)

 

Рис. П1.10. Схема включения БК:

а) принципиальная схема;

б) схема замещения;

в) график зависимости напряжения от мощности генерации БК

 

Поскольку мощность БК не может регулироваться плавно (а лишь ступенчато), то она не может обеспечить необходимого постоянства напряжения в узле, где она включена.

Моделирование УШР

УШР являются по своему воздействию на сеть прямыми антиподами БК, ибо потребляют реактивную (индуктивную) мощность из узла, где они включены (рис. П1.11).УШР применяются в электрических сетях с напряжениями от 6 до 1150 кВ.

Статическая характеристика мощности УШР по напряжению определяется выражением:

, (П1.15)

где , – реактивные (индуктивные) сопротивление и проводимость УШР.

а) б)

в)

Рис. П1.11 Схема включения УШР:

а) принципиальная схема;

б) схема замещения;

в) график зависимости напряжения от мощности потребления УШР

 

Величины и могут быть определены следующим образом (по аналогии с БСК):

, (П1.16)

где – номинальная мощность УШР при напряжении на его шинах, равном , откуда

; (П1.17)

, (П1.18)

где единицы измерения – квар; – кВ; – Ом; – См.

В расчетах УШР надо представлять только реактивным сопротивлением или реактивной проводимостью (с плюсом), включенными между соответствующим узлом и нейтралью системы (нулевым узлом схемы замещения).

 

Моделирование СК

 

СК в зависимости от режима их работы могут обеспечивать выдачу в сеть или потребление из сети заданной реактивной мощности (рис. П1.12, а)) или обеспечивать регулирование и поддержание заданного модуля напряжения на собственных выводах (рис. П1.12, б)). СК при работе потребляет из сети активную мощность на покрытие потерь в обмотках и в стали статора, вентиляционных потерь и потерь на трение. Величина этой мощности невелика и составляет обычно 1,2 ÷ 1,6 % от номинальной мощности СК, в связи с чем можно принять, что @ 0.

В режиме генерации СК может выдавать в сеть реактивную мощность, равную его номинальной мощности, а в режиме потребления – потреблять из сети реактивную мощность, составляющую 40 ÷ 50 % от номинальной мощности.

Таким образом, диапазон изменения мощности СК составляет:

1) в режиме генерации – ;

 

2) в режиме потребления

, (1.19)

где – номинальная мощность СК (в режиме генерации).

а) б)

Рис. П1.12. Модель СК:

а) потребление или генерация реактивной мощности

б) режим поддержания заданного модуля напряжения

Приведенными соображениями следует пользоваться при задании мощности в схемах рис.П1.12, а), б).

Например, при использовании СК типа КСВБ-100-11 в режима генерации £100 Мвар, а в режиме потребления ³50 Мвар.

Регулирование мощности СК осуществляется за счет изменения величины его тока возбуждения

Моделирование СТК

Принципиальная схема включения СТК в сеть показана на рис. П1.13, а).

За счет включения регулируемых тиристоров в цепь шунтирующего реактора (индуктивности) можно изменять потребляемую реактором реактивную (индуктивную) мощность от 0 до величины . Тогда результирующая мощность СТК , равная разности и , в зависимости от величины , может изменяться в диапазоне , а СТК при этом будет работать как в режиме генерации, так и в режиме потребления, в зависимости от значения параметра регулирования П (П = , , , и т.д.). Параметры реальных СТК приведены в [4].

 

а)

 

б)

 

в)

 

Рис. П1.13. Схема включения СТК

а) принципиальная схема СТК

б) режим генерации реактивной мощности

в) режим поддержания заданного модуля напряжения

 

Максимальная мощность СТК в режиме генерации составляет, в зависимости от типа СТК, от 0,33 до 0,86 от мощности в режиме потребления. Этими величинами и определяется допустимый диапазон изменения реактивной мощности СТК при его работе, а следовательно, и в расчетах УР.

Потребление активной мощности СТК в режиме генерации составляет примерно 0,2 %, а в режиме потребления около 1 % от его полной номинальной мощности . Поэтому, как и для СК, можно принять, что @ 0 (рис. П1.13, б)).

Следовательно, СТК, будучи полным аналогом СК, может учитываться в расчетах УР точно так же, как и СК (с помощью аналогичных расчетных схем).