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

Споживання реактивної потужності суттєво залежить від напруги в вузлі. Для електроустановок споживачів ця залежність визначається статичними характеристиками навантаження, для нерегульованих реакторів - така залежність має квадратичний характер.

В енергосистемі Україні дуже потужні «запаси» по реактивної потужності, сконцентровані на шунтуючих реакторах включених в мережу 750 кВ, в умовах роботи ЛЕП з навантаженням нижче номінальної потужності. Станом на 2008 рік «резерви» реактивної потужності на реакторах 750 кВ склали близько 7,6 гвар (6,7 гвар в 2015 році). Таким чином, існує можливість регулювання напруги в мережах 220-330 кВ шляхом виключення / включення реакторів в мережі 750 кВ. Однак ефективність такого регулювання істотно обмежена:- якщо загальний баланс реактивних потужностей в рамках ОЕС Україна існує, то певні ЕС, при цьому, є дефіцитними по реактивної потужності.

Тому одним з найбільш кращих і економічних методів у компенсації реактивної потужності є використання турбогенераторів в режимі синхронного компенсатора.

Розглянемо також досягнення зарубіжних фірм у компенсації реактивної. 

На заході Франції, планується вивчення можливостей використання двох генераторів “Chevire” в режимі синхронних компенсаторів. Окрім видавання активної потужності, потребується також компенсувати реактивну потужність.

 Західна Франція має досить швидкий розвиток енергетики, хоча й володіє середнім попитом на електроенергію. Крім того, ця область володіє високою чутливістю до температури: зниження температури на 1 ° С в зимовий час означає збільшення попиту на електроенергію близько 3%.

 Основною генеруючою потужністю в цьому районі є Кордільєрська електростанція , яка складається з трьох 600-МВт вугільних блоків і двох 700-МВт мазутних блоків, а також ядерних станцій на периферії в Фларенвілі (2 х 1300 МВт) , в Шиноні (4 х 900 МВт) і на Блаяис (4 х 900 МВт). Газові турбіни (4 х 80 МВт), також присутні на пагорбах Бретані.

 Станція в Кордильєрах має найкращі можливості для постачання електроенергії до користувачів в області. Проте, маючи на увазі поєднання французької установки генерації, де за рахунок ядерних установок задовольняється приблизно 75% від потреб, її використання з економічно завантаженою системою, ймовірно, буде 1000 годин на рік протягом найближчих декількох років. Основна частина потужності, таким чином, виходить від атомних станцій, найближча з яких розташована в 150 км від Кордильєр і 400 км від краю Бретані. Західний регіон, і Бретані, зокрема, отже, в області існує проблема з підтримкою напруги в разі перебоїв в електропостачанні.

 Дослідження були організовані таким чином, щоб оцінити і потім обмежити ризики, пов'язані як з чутливістю навантаження від температури і від відсутності генераторних установок.

 Початкова стадія таким чином складається з:- визначення коштів на компенсацію та коштів необхідних для забезпечення безпеки системи напруги, з гіпотезами зазвичай прийнятих в плануванні досліджень;- визначення фізичних ризиків в цих умовах у разі похолодання;визначення додаткових об'єктів, які будуть використовуватися для зменшення цих ризиків істотно: вони включають перетворення “Chevire” генераторів в синхронні компенсатори.

 Динамічні дослідження підтвердили, що об'єкти такого типу, насправді здатні забезпечити безпеку системи в самих критичних ситуаціях і, зокрема, показало, конкретний внесок синхронних компенсаторів.

 У умовах холодів можна буде впоратися з мінімальними втратами, якщо енергію можна отримати на Кордильерах.

 Отже, якщо температура падає на 4 ° С у порівнянні з нормальною температурою, використаної при плануванні, принаймні в трьох періодах необхідно, щоб була доступна станція в Кордильєрах. За зниження температури на 8 ° C, всі набори повинні бути запущені для забезпечення безпеки. Перетворення з двох 290-МВА генераторів на ChevlrS електростанції в синхронні компенсатори в поєднанні з підкріпленням мережі, дозволяє знизити ризики до прийнятного рівня, не вдаючись до використання станцій, в неекономічних цілях Кордильєрів.

 Ці інвестиції в дійсності дозвіляють отримати з двох або трьох наборів на Кордильєрах, залежно від обставин. Таким чином, можна впоратися з пониженням температури на 8 ° С, забезпечуючи при цьому безпеку системи тільки з трьох сетах, щодо стабільності напруги, синхронних компенсаторів на своїх власних апроксимативних лініях до еквівалентних від 400 до 500 МВт на Кордильєрах.

 Дослідження складались з моделювання, що навантаження збільшено з 7 години до 9 годин, в ході якої були передбачені такі інциденти: серед них, втрата Кордильєрів виявилася найбільш значнима. Слід зазначити, що обидва типи об'єктів не в змозі впоратися з таким інцидентом. Проте вони істотно відрізняються характеристиками: компенсатори обмежені в постачаннях реактивної потужності, коли система напруга висока (100 Мвар на 245 кВ). З іншого боку, їх можливості збільшуються, коли напруга падає, досягаючи 280 Мвар на 225 кВ. І навпаки, конденсатори споживають менше реактивної потужності при низькій напрузі. Крім того, реакція компенсаторів відбувається миттєво, а при перемиканні в конденсаторах є деякий час затримки. Компенсатори, отже мають ряд переваг.

 Переваги в першу чергу проявляється в поведінці системи при наближенні межі стійкості напруги. З конденсаторами, напруга залишається високою до втрати остаточної напруги , яка виробляє раптовий в сплеск напруги. З компенсаторами падіння напруги є більш поступовим, в силу того, що їх поставка реактивної потужності одночасно зростає. Ця перевага добре ілюструє випадок, коли два оператори на Кордильєрах губляться під час збільшення навантаження: