Аналіз та розрахунок допустимого навантаження синхронного компенсатора на базі турбогенератора до 160 МВт з виробленим ресурсом

Шунтуючі реактори використовуються для споживання зайвої реактивної потужності та компенсації ємнісної реактивної складової, що генерується довгими мало навантаженими лініями передачі високої напруги. Змінюючи баланс реактивної потужності, реактори стабілізують напругу. При збільшенні напруги збільшуються споживана реактором потужність і спадання напруги в мережі, а при зменшенні напруги картина зворотна. У такий спосіб напруга в точці підключення реактора має тенденцію до стабілізації. Енергія електричного поля лінії високої напруги перетворюється в енергію магнітного поля ШР, яка концентрується в повітряних зазорах магнітної системи і в каналі розсіяння обмоток. При рівності зарядної енергії лінії і енергії магнітного поля реактора спостерігається резонанс струмів і, відповідно, знижується загальний струм лінії.

 

 

Важливим же для нас є те, що протікання по мережах реактивної потужності призводить до втрат активної, що у свою чергу впливає на оптимальний розподіл активних навантажень в енергосистемі. Генерація реактивної потужності здійснюється не тільки генераторами електростанцій, а й додатковими джерелами РП і її розподіл впливає головним чином на рівень напруг у вузлах, перетоки реактивних (а відповідно і активних) потужностей. Тобто, оптимізуючи перетоки реактивних потужностей, ми зменшуємо втрати активної потужності, а тим самим і витрати палива на електростанціях системи. Таким чином, нашою метою є досягнення мінімуму втрат активної потужності.

Для забезпечення регулювання споживання реактивної потужності використовуються регулятори реактивної потужності (РРП). Принцип роботи полягає у тому, що система управління зчитує сигнали з датчиків струму (ДС) і напруги (ДН), після процесу обчислення пристрій управління подає сигнали на вимикачі і залежно від зміни споживання реактивної потужності регулятор підключає або відключає секції конденсаторних батарей.

Ефективним способом управління РРП є використання однієї із секцій менше в два рази. Коли відбувається збільшення споживання реактивної потужності, але менше, ніж на значення однієї секції, система керування підключає секцію у два рази менше і таким чином система керування збільшує свій діапазон регулювання.

До недоліків регуляторів реактивної потужності можна віднести: при застосуванні регулювання за часом доби у системі електропостачання характер навантаження має бути незмінним; значні затрати на комутуючу апаратуру; виникнення імпульсів напруги в моменти комутації; неможливість плавно змінювати споживання реактивної потужності системою управління.

 

Відповідно до енергетичної стратегії України на період до 2030 року [3] збільшення генеруючих потужностей, в основному, передбачене за рахунок будівництва нових блоків на атомних електростанціях (АЕС). Це, з одного боку, дозволяє здешевити вартість електричної енергії, а з іншого породжує проблеми, пов’язані з видачею потужності в енергодефіцитні райони об’єднаної енергетичної системи (ОЕС) України. Разом із концентрацією активної потужності в певних енергорайонах, відбувається концентрація реактивної енергії, яку передавати в інші регіони неефективно.

Вказані процеси відбуваються на фоні звуження діапазонів регулювання реактивної потужності на теплових електростанціях, що викликане станом обладнання, яке вже практично вичерпало проектні терміни експлуатації. В такій ситуації відсутність мережевих засобів регулювання реактивної потужності (синхронні компенсатори майже повністю зняті з експлуатації, а встановлення нових засобів компенсації стикається з фінансовими труднощами) може призвести до виникнення проблем із підтримкою допустимих рівнів напруги та забезпечення стійкої роботи енергосистем (ЕС). Це, можливо, дозволить по-іншому оцінювати варіант керування РЕ за рахунок СК.

Як відомо, ЛЕП являються потужним джерелом РЕ. Зважаючи на зазначене, було проведено аналіз резервів реактивної енергії в ОЕС України та впливу мережевого будівництва і перспективних режимів на період до 2015 на їхню зміну. 

В сучасній електроенергетиці знайшли широке застосування пристрої компенсації реактивної складової потужності. В загальному випадку пристрої будуються на основі реактивних елементів реакторів чи конденсаторів. За необхідністю та значенням компенсованої потужності застосовують паралельне чи послідовне з’єднання відповідної кількості елементів. В залежності від режиму електричної мережі компенсатори виконуються комбінованими та включають як індуктивний, так і ємнісний елементи, що дозволяє балансувати реактивну потужність як під час її дефіциту, так і під час надлишку. Зважаючи на нестаціонарний режим роботи мережі, наприклад, при зміні реактивної потужності на проміжку часу, розробляються пристрої з тиристорним регулюванням та автоматизованими системами управління. Це дозволяє постійно підтримувати рівень реактивної потужності у вузлі мережі в заданому діапазоні. Однак пристрої з тиристорним регулюванням є генераторами вищих гармонійних, тому потребують застосування силових фільтрів. Підвищення регулювальних можливостей та, зниження впливу пристрою компенсації на якісні показники електричної енергії досягається подвійним перетворенням енергії. Це ускладнює схематичну частину компенсуючого пристрою, але дозволяє знизити вплив на мережу та за рахунок широтно-імпульсного управління покращити якість регулювання, особливо у разі наявності споживачів з різко змінним характером навантаження.

 

 

Генерування реактивної потужності в енергосистемі України, за відсутності мережевих засобів компенсації реактивної потужності, відбувається на електростанціях. Також в енергосистемі Україні більшість ЛЕП працюють в режимі менше номінальної потужності і генерують реактивну потужність. Причому, теплоелектроцентралі працюють переважно з фіксованим коефіцієнтом потужності і не є регульованим джерелом реактивної потужності.

Таким чином, єдиним на сьогодні регульованим джерелом реактивної потужності в ОЕС України