Интернет журнал о промышленности и технологиях

Баланс активной и реактивной мощности - Качество электроэнергии и его обеспечение

Опубликовано: 08.10.2017

Страница 7 из 9

БАЛАНС АКТИВНОЙ И РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ

Все элементы электрической системы (станции, подстанции, линии электропередач, сети, приемники энергии) взаимосвязаны непрерывным процессом генерирования, передачи, распределения и потребления электрической энергии. Момент производства электроэнергии практически совпадает с моментом ее потребления, поэтому в любой момент времени мощность, отдаваемая генерирующими установками, должна быть точно равна мощности суммарной нагрузки системы, т. е. должен соблюдаться баланс генерируемых и потребляемых мощностей в системе. Невыполнение этого условия или, как говорят, нарушение баланса мощностей системы приводит к отклонению параметров ее режима.

Thorium: An energy solution - THORIUM REMIX 2011

Баланс активной мощности может поддерживаться только самой системой, т. е. генераторами системы.

Баланс реактивной мощности поддерживается не только системой, но и путем размещения генерирующих источников реактивной мощности (компенсирующих устройств) непосредственно на месте потребления электроэнергии. Это оправдано и техническими и экономическими соображениями, поскольку снижение передачи реактивной мощности по сетям приводит к снижению в них потерь энергии и повышению их пропускной способности.

Ориентировочно можно считать, что около двух третей реактивной мощности поступает потребителям от компенсирующих устройств и лишь одна треть от системы.

Балансу активной мощности сопутствует параметр режима— частота, а балансу реактивной мощности — напряжение (см. 1.3, 1.4).

2.3.1. Баланс активных мощностей

В электрической системе при любых режимах должно удовлетворяться уравнение баланса активных мощностей

(28)

где Рраб — суммарная активная мощность, вырабатываемая генераторами электростанций (рабочая мощность системы), МВт; Рн —суммарная активная мощность нагрузок системы, МВч; — суммарные потери активной мощности в системе (во всех звеньях от генераторов станций до потребителей энергии), МВт; Ра, — суммарная активная мощность собственных нужд электростанций, МВт; Рпотр — суммарная потребляемая активная мощность, МВт.

Потери активной мощности могут достигать 5... 15% or суммарной нагрузки системы, а расход на собственные нужды станций в зависимости от их типа составляет 1... 12%-

Нарушение баланса активных мощностей в системе вызывается изменением нагрузки, авариями, изменением производительности оборудования и другими причинами, поэтому система должна располагать большей мощностью, т. е. иметь резерв.

Полный резерв Рре3 активной мощности системы условно разделяется на эксплуатационный Ррез (непланируемый) и ремонтный Ррез2 (планируемый) резервы:

(29)

Полный резерв должен быть не менее 10% от рабочей активной мощности системы.

Установленная мощность системы включает в себя рабочую мощность и полный резерв:

(30)

Часть установленной мощности, состоящая из рабочей мощности и эксплуатационного резерва, выделяют как располагаемую мощность системы:

(31)

Поскольку с ростом нагрузки, резерв уменьшаться не должен, то необходимо в системе вводить дополнительные мощности, чтобы сохранить его требуемый уровень.

Изменение частоты, имеющее место при нарушении баланса мощности (28), приводит к изменению потребления активной и реактивной мощностей обобщенной нагрузкой системы. Характер изменения потребления зависит от состава потребителей системы. Так, например, система с преимущественно промышленной нагрузкой (Uн=110 кВ) имеет обобщенные типовые характеристики при изменении частоты, показанные на рис. 14. На рисунке виден практически линейный характер изменения потребления активной мощности при изменении частоты системы и явно выраженный нелинейный характер изменения потребления реактивной мощности, особенно при снижении частоты, когда потребление реактивной мощности резко возрастает.

Рис. 14

Снижение потребления активной мощности при уменьшении частоты вызывается снижением производительности рабочих механизмов, зависящей от их скорости, а существенный рост потребления реактивной мощности происходит из-за увеличения потерь реактивной мощности в индуктивных сопротивлениях ЛЭП, асинхронных двигателях и трансформаторах (увеличение намагничивающего тока).

Изменение выработки активной мощности в системе связано с регулированием частоты, которое в современных системах осуществляется автоматически. Эта задача обычно возлагается на одну либо несколько электростанций системы (см. 1.3). При тяжелых аварийных режимах, когда отключается значительная часть генераторного парка системы и баланс активной мощности резко нарушается, применяют автоматическую частотную разгрузку (отключают часть потребителей) для восстановления баланса. После восстановления режима работы системы вступает в действие частотное АПВ.