1 РОССИЙСКОЕ ОТКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО ЭНЕРГЕТИКИ И ЭЛЕКТРИФИКАЦИИ «ЕЭС РОССИИ» Филиал ОАО «СО - ЦДУ ЕЭС» «Региональное диспетчерское управление энергосистемы Свердловской области» («Свердловское РДУ») Доклад Необходимость комплексной оценки реактивной мощности (с использованием материалов ОАО «НИИПТ») г.

2 Регулирование напряжения Допустимые отклонения напряжения не должны с одной стороны приводить к повреждению изоляции высоковольтного оборудования, с другой стороны должны обеспечивать нормальную работу электроприемников. Уровни напряжения в различных точках электрической сети определяют распределение реактивной мощности в сети, перетоки которой создают дополнительные потери активной мощности. Уровни напряжения определяют надежность, качество и экономичность режима электроэнергетической системы в целом. Допустимые отклонения напряжения не должны с одной стороны приводить к повреждению изоляции высоковольтного оборудования, с другой стороны должны обеспечивать нормальную работу электроприемников. Уровни напряжения в различных точках электрической сети определяют распределение реактивной мощности в сети, перетоки которой создают дополнительные потери активной мощности. Уровни напряжения определяют надежность, качество и экономичность режима электроэнергетической системы в целом.

3 Связь регулирования напряжения и регулирования частоты в энергосистеме Связь частоты и напряжения в энергосистеме определяется уже самим принципом работы электрогенератора (E ~ f); Изменение частоты влияет на сопротивление электрических элементов сети (активные сопротивления – мало, реактивное сопротивление Х L =ωL, X c =1/ ω L;. Изменение сопротивления элемента сети всегда приводит к изменению падения напряжения на нем и к изменению величины напряжения за этим сопротивлением. Связь частоты и напряжения в энергосистеме определяется уже самим принципом работы электрогенератора (E ~ f); Изменение частоты влияет на сопротивление электрических элементов сети (активные сопротивления – мало, реактивное сопротивление Х L =ωL, X c =1/ ω L;. Изменение сопротивления элемента сети всегда приводит к изменению падения напряжения на нем и к изменению величины напряжения за этим сопротивлением.

4 Связь регулирования напряжения и регулирования частоты в энергосистеме При изменении частоты меняется объем потребляемой реактивной мощности (снижение частоты на 1% вызывает возрастание потребления реактивной мощности в среднем на 1 – 1.5%); Величина падения напряжения зависит от перетока реактивной мощности ΔU~Qx/U, соответственно изменяются и величины напряжений в узлах сети. При изменении частоты меняется объем потребляемой реактивной мощности (снижение частоты на 1% вызывает возрастание потребления реактивной мощности в среднем на 1 – 1.5%); Величина падения напряжения зависит от перетока реактивной мощности ΔU~Qx/U, соответственно изменяются и величины напряжений в узлах сети.

5 Связь регулирования напряжения и регулирования частоты в энергосистеме При изменении напряжения изменяются величины активных и реактивных нагрузок в узле; Изменяются значения потерь активной и реактивной мощности; При этом происходит изменение суммарной активной нагрузки энергосистемы. При изменении напряжения изменяются величины активных и реактивных нагрузок в узле; Изменяются значения потерь активной и реактивной мощности; При этом происходит изменение суммарной активной нагрузки энергосистемы.

6 Регулирующий эффект нагрузки Важнейшая характеристика нагрузки потребителя значение ее активной и реактивной мощностей. Мощность, потребляемая нагрузкой, зависит от напряжения и частоты. Статические характеристики нагрузки по напряжению Рн(U),Qн(U) это зависимости активной и реактивной мощностей от напряжения (или частоты) при медленных изменениях параметров режима Динамические характеристики это те же зависимости, но при быстрых изменениях параметров режима. Динамические характеристики соответствуют переходным режимам и учитывают скорость изменения их параметров. Важнейшая характеристика нагрузки потребителя значение ее активной и реактивной мощностей. Мощность, потребляемая нагрузкой, зависит от напряжения и частоты. Статические характеристики нагрузки по напряжению Рн(U),Qн(U) это зависимости активной и реактивной мощностей от напряжения (или частоты) при медленных изменениях параметров режима Динамические характеристики это те же зависимости, но при быстрых изменениях параметров режима. Динамические характеристики соответствуют переходным режимам и учитывают скорость изменения их параметров.

7 Регулирующий эффект нагрузки Статические характеристики нагрузки Р, Q = f(u).

8 Лавина напряжения При снижении напряжения ниже критического Uкр происходит рост реактивной нагрузки потребителей, что в свою очередь приведет к росту потерь напряжения U и дальнейшему снижению напряжения. Это явление называется лавиной напряжения. Основной причиной развития лавины напряжения является опрокидывание двигателей. При снижении напряжения ниже критического Uкр происходит рост реактивной нагрузки потребителей, что в свою очередь приведет к росту потерь напряжения U и дальнейшему снижению напряжения. Это явление называется лавиной напряжения. Основной причиной развития лавины напряжения является опрокидывание двигателей.

9 Лавина напряжения Опрокидывание асинхронных двигателей выражается в снижении скорости асинхронных двигателей и увеличении потребляемой ими реактивной мощности, напряжение при этом снижается. При не контролируемом развитии процесса двигатель остановится, а напряжение снизится еще больше. Опрокидывание асинхронных двигателей выражается в снижении скорости асинхронных двигателей и увеличении потребляемой ими реактивной мощности, напряжение при этом снижается. При не контролируемом развитии процесса двигатель остановится, а напряжение снизится еще больше.

10 Методические указания по устойчивости энергосистем Ku = (U-Uкр)/U Режим, переток в сечении Минимальные коэффициенты запаса по напряжению Нормальный0,15 Утяжеленный0,15 Вынужденный0,1

11 Зависимость МДП в СБУ от генерации реактивной мощности

12 Регулирование напряжения Регулирование напряжения - текущее изменение параметров системы (напряжения, коэффициента трансформации и потерь напряжения), выполняемое в целях обеспечения желательного режима напряжения. Делится на две группы : регулирование изменением потерь напряжения в элементах сети регулирование изменением потерь напряжения в элементах сети регулирование напряжения изменением баланса реактивной мощности в узле (возбуждение генераторов, изменение коэффициента трансформации трансформаторов, статические компенсирующие устройства) регулирование напряжения изменением баланса реактивной мощности в узле (возбуждение генераторов, изменение коэффициента трансформации трансформаторов, статические компенсирующие устройства) Регулирование напряжения - текущее изменение параметров системы (напряжения, коэффициента трансформации и потерь напряжения), выполняемое в целях обеспечения желательного режима напряжения. Делится на две группы : регулирование изменением потерь напряжения в элементах сети регулирование изменением потерь напряжения в элементах сети регулирование напряжения изменением баланса реактивной мощности в узле (возбуждение генераторов, изменение коэффициента трансформации трансформаторов, статические компенсирующие устройства) регулирование напряжения изменением баланса реактивной мощности в узле (возбуждение генераторов, изменение коэффициента трансформации трансформаторов, статические компенсирующие устройства)

13 Средства регулирования напряжения Синхронный генератор Предназначены прежде всего для выработки реактивной мощности, в меньшей степени для потребления; Предназначены прежде всего для выработки реактивной мощности, в меньшей степени для потребления; Выработка и потребление реактивной мощности возможна в пределах нагрузочной характеристики турбогенератора. Выработка и потребление реактивной мощности возможна в пределах нагрузочной характеристики турбогенератора. Синхронный генератор Предназначены прежде всего для выработки реактивной мощности, в меньшей степени для потребления; Предназначены прежде всего для выработки реактивной мощности, в меньшей степени для потребления; Выработка и потребление реактивной мощности возможна в пределах нагрузочной характеристики турбогенератора. Выработка и потребление реактивной мощности возможна в пределах нагрузочной характеристики турбогенератора.

14 Средства регулирования напряжения Синхронный компенсатор Представляет собой обыкновенный синхронный двигатель без механической нагрузки на валу Представляет собой обыкновенный синхронный двигатель без механической нагрузки на валу Предназначен для потребления и выдачи реактивной мощности Предназначен для потребления и выдачи реактивной мощности Синхронный компенсатор Представляет собой обыкновенный синхронный двигатель без механической нагрузки на валу Представляет собой обыкновенный синхронный двигатель без механической нагрузки на валу Предназначен для потребления и выдачи реактивной мощности Предназначен для потребления и выдачи реактивной мощности

15 Средства регулирования напряжения Статические компенсирующие устройства Батареи конденсаторов Батареи конденсаторов Шунтирующие реакторы Шунтирующие реакторы Статические тиристорные компенсаторы (СТК) Статические тиристорные компенсаторы (СТК) Статические компенсаторы реактивной мощности (СТАТКОМ) Статические компенсаторы реактивной мощности (СТАТКОМ) Статические компенсирующие устройства Батареи конденсаторов Батареи конденсаторов Шунтирующие реакторы Шунтирующие реакторы Статические тиристорные компенсаторы (СТК) Статические тиристорные компенсаторы (СТК) Статические компенсаторы реактивной мощности (СТАТКОМ) Статические компенсаторы реактивной мощности (СТАТКОМ)

16 Средства регулирования напряжения Батареи конденсаторов Преимущества: Возможность применения как на низком, так и на высоком напряжении; Возможность применения как на низком, так и на высоком напряжении; Малые потери активной мощности ( – кВт/кВАр); Малые потери активной мощности ( – кВт/кВАр); Сравнительно небольшая стоимость Сравнительно небольшая стоимостьНедостатки: Возможность использования только для генерации реактивной мощности; Возможность использования только для генерации реактивной мощности; Зависимость генерируемой реактивной мощности от напряжения; Зависимость генерируемой реактивной мощности от напряжения; Невозможность плавного регулирования реактивной мощности; Невозможность плавного регулирования реактивной мощности; Чувствительность к искажениям формы кривой питающего напряжения. Чувствительность к искажениям формы кривой питающего напряжения. Батареи конденсаторов Преимущества: Возможность применения как на низком, так и на высоком напряжении; Возможность применения как на низком, так и на высоком напряжении; Малые потери активной мощности ( – кВт/кВАр); Малые потери активной мощности ( – кВт/кВАр); Сравнительно небольшая стоимость Сравнительно небольшая стоимостьНедостатки: Возможность использования только для генерации реактивной мощности; Возможность использования только для генерации реактивной мощности; Зависимость генерируемой реактивной мощности от напряжения; Зависимость генерируемой реактивной мощности от напряжения; Невозможность плавного регулирования реактивной мощности; Невозможность плавного регулирования реактивной мощности; Чувствительность к искажениям формы кривой питающего напряжения. Чувствительность к искажениям формы кривой питающего напряжения.

17 Средства регулирования напряжения Шунтирующие реакторы Применяются преимущественно для компенсации зарядной мощности линий высокого класса напряжений (330 кВ и выше) и в некоторых случаях в сетях низких классов напряжения; Применяются преимущественно для компенсации зарядной мощности линий высокого класса напряжений (330 кВ и выше) и в некоторых случаях в сетях низких классов напряжения; Обычно установленная мощность реактора равняется 60 – 80% зарядной мощности компенсируемой линии электропередачи; Обычно установленная мощность реактора равняется 60 – 80% зарядной мощности компенсируемой линии электропередачи; Необходимо обеспечивать коммутируемость реакторов (исключение – отправной конец длинных ЛЭП высоких классов напряжения Необходимо обеспечивать коммутируемость реакторов (исключение – отправной конец длинных ЛЭП высоких классов напряжения Шунтирующие реакторы Применяются преимущественно для компенсации зарядной мощности линий высокого класса напряжений (330 кВ и выше) и в некоторых случаях в сетях низких классов напряжения; Применяются преимущественно для компенсации зарядной мощности линий высокого класса напряжений (330 кВ и выше) и в некоторых случаях в сетях низких классов напряжения; Обычно установленная мощность реактора равняется 60 – 80% зарядной мощности компенсируемой линии электропередачи; Обычно установленная мощность реактора равняется 60 – 80% зарядной мощности компенсируемой линии электропередачи; Необходимо обеспечивать коммутируемость реакторов (исключение – отправной конец длинных ЛЭП высоких классов напряжения Необходимо обеспечивать коммутируемость реакторов (исключение – отправной конец длинных ЛЭП высоких классов напряжения

18 Средства регулирования напряжения Статические тиристорные компенсаторы Представляет собой некоторую комбинацию конденсаторных батарей и шунтирующих реакторов Представляет собой некоторую комбинацию конденсаторных батарей и шунтирующих реакторов Бывают различных типов: Бывают различных типов: с реактором, управляемым тиристорами; с реактором, управляемым тиристорами; с конденсаторной батареей, коммутируемой тиристорами; с конденсаторной батареей, коммутируемой тиристорами; с реактором, управляемым тиристором, и конденсаторной батареей, коммутируемой тиристорами. с реактором, управляемым тиристором, и конденсаторной батареей, коммутируемой тиристорами. Статические тиристорные компенсаторы Представляет собой некоторую комбинацию конденсаторных батарей и шунтирующих реакторов Представляет собой некоторую комбинацию конденсаторных батарей и шунтирующих реакторов Бывают различных типов: Бывают различных типов: с реактором, управляемым тиристорами; с реактором, управляемым тиристорами; с конденсаторной батареей, коммутируемой тиристорами; с конденсаторной батареей, коммутируемой тиристорами; с реактором, управляемым тиристором, и конденсаторной батареей, коммутируемой тиристорами. с реактором, управляемым тиристором, и конденсаторной батареей, коммутируемой тиристорами.

19 Средства регулирования напряжения Статический компенсатор реактивной мощности (СТАТКОМ) Основан на новом классе преобразователей – «преобразователей напряжения» Основан на новом классе преобразователей – «преобразователей напряжения» Появились с внедрением в начале 90-х годов мощных биполярных транзисторов (IGBT), запираемых тиристоров (GTO, GCT, IGCT) и быстродействующих диодов (1 до 6 кВ, отключаемый ток от 1,5 до 4 кА) Появились с внедрением в начале 90-х годов мощных биполярных транзисторов (IGBT), запираемых тиристоров (GTO, GCT, IGCT) и быстродействующих диодов (1 до 6 кВ, отключаемый ток от 1,5 до 4 кА) Представляет собой электронный генератор электродвижущей силы промышленной частоты, регулируемой по амплитуде и обеспечивающей как выдачу, так и потребление реактивной мощности Представляет собой электронный генератор электродвижущей силы промышленной частоты, регулируемой по амплитуде и обеспечивающей как выдачу, так и потребление реактивной мощности Статический компенсатор реактивной мощности (СТАТКОМ) Основан на новом классе преобразователей – «преобразователей напряжения» Основан на новом классе преобразователей – «преобразователей напряжения» Появились с внедрением в начале 90-х годов мощных биполярных транзисторов (IGBT), запираемых тиристоров (GTO, GCT, IGCT) и быстродействующих диодов (1 до 6 кВ, отключаемый ток от 1,5 до 4 кА) Появились с внедрением в начале 90-х годов мощных биполярных транзисторов (IGBT), запираемых тиристоров (GTO, GCT, IGCT) и быстродействующих диодов (1 до 6 кВ, отключаемый ток от 1,5 до 4 кА) Представляет собой электронный генератор электродвижущей силы промышленной частоты, регулируемой по амплитуде и обеспечивающей как выдачу, так и потребление реактивной мощности Представляет собой электронный генератор электродвижущей силы промышленной частоты, регулируемой по амплитуде и обеспечивающей как выдачу, так и потребление реактивной мощности

20 Средства регулирования напряжения Статический компенсатор реактивной мощности (СТАТКОМ) установки более компактные и дешевые чем обычные СТК (одно и то же оборудование используется и для генерирования и для потребления реактивной мощности); установки более компактные и дешевые чем обычные СТК (одно и то же оборудование используется и для генерирования и для потребления реактивной мощности); характеризуются более высокой скоростью управления, нежели СТК (время перехода от максимальной выдачи реактивной мощности к максимальному потреблению составляет всего полпериода основной частоты ) характеризуются более высокой скоростью управления, нежели СТК (время перехода от максимальной выдачи реактивной мощности к максимальному потреблению составляет всего полпериода основной частоты ) Статический компенсатор реактивной мощности (СТАТКОМ) установки более компактные и дешевые чем обычные СТК (одно и то же оборудование используется и для генерирования и для потребления реактивной мощности); установки более компактные и дешевые чем обычные СТК (одно и то же оборудование используется и для генерирования и для потребления реактивной мощности); характеризуются более высокой скоростью управления, нежели СТК (время перехода от максимальной выдачи реактивной мощности к максимальному потреблению составляет всего полпериода основной частоты ) характеризуются более высокой скоростью управления, нежели СТК (время перехода от максимальной выдачи реактивной мощности к максимальному потреблению составляет всего полпериода основной частоты )

21 Выводы Регулирование напряжений в энергосистеме – одна из первоочередных задач. Увеличение пропускной способности сети. Повышение устойчивости. Снижение потерь. Регулирование напряжений в энергосистеме – одна из первоочередных задач. Увеличение пропускной способности сети. Повышение устойчивости. Снижение потерь.

22 СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!