Регулирование напряжения в распределительных сетях, как, впрочем, и поддержание баланса передаваемой поставщиками и потребляемой приемниками электроэнергии мощности имеет главную цель – обеспечение качества передаваемой потребителю энергии в условиях устойчивой к различным возмущениям энергосистемы (энергосистема – электростанции, сети и приемники электроэнергии, объединенные между собой физическими связями и технологическим режимом).
Однако следует признать безусловным по факту, что:
- обеспечение качества электроэнергии в соответствии с требованиями ГОСТ 13109-97 «Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения» в действительности реально только при установившемся режиме работы распределительных сетей и энергосистемы в целом с медленными не скачкообразными изменениями, обусловленными суточными изменениями генерации и потребления электроэнергии, колебаниями потребности в активной и реактивной мощности, работой средств и устройств регулирования мощности и частоты и пр., т.е. изменениями прогнозируемыми и возможное негативное влияние которых на качество электроэнергии и устойчивость энергосистемы может быть нивелирован регулированием напряжения и коррекцией баланса по активной и реактивной мощности;
- любое из нормируемых «Методическими указаниями по устойчивости энергосистем» (утверждены приказом №277 министерства энергетики РФ от 30.07.2003) нормативных (тяжелых) возмущений I, II или III групп defacto может спровоцировать масштабные аварии каскадного типа, остановить которые нереально типовыми средствами регулирования напряжения и обеспечения баланса мощности;
Таблица. Нормативные (тяжелые) возмущения в сетях различного напряжения энергосистемы согласно «Методическим указаниям по устойчивости энергосистем».
| Возмущения | Группы нормативных возмущений в сетях с ном. напряжением, кВ | |||
| 110 – 220 | 330 - 500 | 750 | 1150 | |
| КЗ на сетевом элементе, кроме системы (секции) шин | ||||
| Отключение сетевого элемента | I I | I I | I I и II | I II |
| Отключение сетевого элемента основными защитами при трехфазном КЗ с успешным и неуспешным АПВ | II | -- | -- | -- |
| Отключение сетевого элемента основными защитами при однофазном КЗ с успешным и неуспешным АПВ | II | -- | -- | -- |
| Отключение сетевого элемента основными защитами при двухфазном КЗ на землю с неуспешным АПВ | -- | II | III | III |
| Отключение сетевого элемента действием УРОВ при однофазном КЗ с отказом одного выключателя | II | III | III | III |
| Отключение сетевого элемента действием УРОВ при двухфазном КЗ на землю | -- | III | III | -- |
| Отключение сетевого элемента действием УРОВ при трехфазном КЗ на землю | III | -- | -- | -- |
| КЗ на системе (секции) шин | ||||
| Отключение СШ с однофазным КЗ, не связанное с разрывом связей между узлами сети | I | I | II | II |
| Отключение СШ с однофазным КЗ с разрывом связей между узлами сети | III | III | -- | -- |
| скачкообразный аварийный небаланс активной мощности, значения | ||||
| Мощность генератора или блока генераторов, подключенных к сети общими выключателями. Мощность двух генераторов АЭС, подключенных к одному реакторному блоку | II | |||
| Мощность, подключенная к одной секции (системе) шин или распредустройства одного напряжения электростанции | III | |||
- регулирование напряжения и баланс генерируемой/передаваемой и потребляемой реактивной мощности тесно связаны между собой — скачкообразное не прогнозируемое (или не спрогнозированное по объективным и субъективным причинам) повышение потребности нагрузки в узлах и сечениях энергосистемы в реактивной мощности ведет к падению напряжения, что в свою очередь обуславливает скачок потерь передаваемой реактивной мощности, ее недостаток на энергопотребляющих приемниках, рост потребности, последующее падение напряжения и т.д. Рис. 4
Рис. Зависимость статических характеристик мощности от сетевого напряжения
Основные задачи обеспечения баланса распределительной сети и энергосистемы по реактивной мощности
Приходную часть баланса реактивной мощности в энергосистеме в целом и распределительных сетях формируют:
- синхронные генераторы, асинхронизированные генераторы и шунтирующие реакторы электростанций;
- шунтирующие реакторы, управляемые шунтирующие реакторы и синхронные компенсаторы подстанций ЕНЭС;
- зарядная мощность высоковольтных линий электропередачи;
- шунтирующие реакторы, управляемые шунтирующие реакторы, синхронные компенсаторы и батареи статических конденсаторов подстанций РСК (см. более детально об конденсаторных установках КРМ, УКРМ, УКЛ и др. здесь);
- батареи статических компенсаторов, синхронные двигатели и генераторы блокстанций промышленных объектов;
- шунтирующие реакторы, управляемые шунтирующие реакторы, синхронные двигатели, синхронные компенсаторы и батареи статических конденсаторов объектов нефтегазовой отрасли и насосных станций водопроводно-коммунальных хозяйств;
- батареи статических компенсаторов и зарядная мощность незагруженных линий электропередачи сельскохозяйственных объектов;
- батареи статических компенсаторов крупных модульных потребителей - насосных, очистных станций, офисных, торговых, спортивных и развлекательных центров, подстанции электрифицированного транспорта и т.д.
- импорт реактивной мощности из других распределительных сетей.
Расходная часть баланса реактивной мощности в распределительной сети формируется потребителями, средствами компенсации реактивной мощности, потерями в сетях разного напряжения и экспортом в другие сети энергосистемы.
С учетом практической нецелесообразности влиять на потребление реактивной мощности энергопринимающими устройствами, а также (условно) средствами компенсации реактивной мощности ключевыми задачами повышения устойчивости энергосистемы и поставки электроэнергии требуемого стандартом качества в аспекте обеспечения баланса реактивной мощности являются:
- снижение потерь реактивной мощности в сетях различного напряжения и распределительных узлах, что может достигаться, как тщательным прогнозированием потребности в реактивной мощности и регулированием напряжения при возникающем дисбалансе генерации и потребления, так и максимально возможная генерация реактивной мощности «на местах» — у энергопринимающих устройств, на понижающих подстанциях крупных объектов и распределительных сетей низкого и среднего напряжения, что нивелирует естественные потери мощности при транспортировке и потери, спровоцированные снижением сетевого напряжения;
- формирование «самодостаточных» распределительных сетей и участков распределительных сетей, где реактивная мощность генерируется собственными средствами компенсации, что позволит исключить или снизить перетоки импортной реактивной мощности из других сетей/участков сетей с загрузкой линий и соответствующими потерями.
Компания «Нюкон»
