Автоматическое регулирование конденсаторных батарей по реактивной мощности

В электрических сетях, имеющих большие индуктивные сопротивления (воздушные ЛЭП), и ограниченные мощности источников питания, суточные изменения реактивной нагрузки приводят к значительным отклонениям напряжения. В этих условиях автоматическое регулирование конденсаторной батареи по напряжению может оказаться эффективным. Но наиболее широко в настоящее время применяется регулирование по реактивной мощности или по cosφ, которое обеспечивает максимальное снижение потерь активной мощности и энергии в питающей сети.

Рис. 15.15. а) схема узла нагрузки; б) структурная схема автоматического регулятора конденсаторной батареи.

Принцип действия автоматического регулятора мощности конденсаторной батареи иллюстрируется рисунком 15.15, где изображены:

Р, Qэ — мощность, потребляемая узлом нагрузки (РП); ТТ — трансформатор тока; P, Q — мощность нагрузки; Qк — мощность конденсаторной батареи; В1, В2… Вn — выключатели отдельных секций конденсаторной батареи; ТН — трансформатор напряжения; 1 — измерительный преобразователь реактивной мощности; 2 — устройство сравнения; 3 — чувствительный орган; 4 — коммутатор; Qзад — уставка регулятора; Зона — ширина зоны нечувствительности; К- команды включения и отключения очередной секции.

По питающей ЛЭП из энергосистемы поступает мощность P+jQэ, нагрузка потребляет мощность P+jQ; к шинам РП подключена КБ, состоящая из «n» секций мощностьюQкс каждая, благодаря чему мощность КБQк может ступенчато регулироваться. Выключателями отдельных секций В1… Вn управляет регулятор КБ (рис 15.15 б). На входе регулятора установлен измерительный преобразователь РМ (1). На него подается токIсо вторичной обмотки ТТ, включенного в питающую линию, и напряжение со вторичной обмотки ТН, подключенного к шинам РП. На выходе преобразователя 1 формируется сигнал, пропорциональный реактивной мощности Qэ, который в узле 2 сравнивается с уставкой Qзад регулятора. Далее разность Qэ-Qзад (сигнал ошибки) поступает в чувствительный орган 3, где она сравнивается с границами зоны нечувствительности (зоны НЧ). Здесь, в зависимости от величины Qэ, возможны 3 случая (рис. 15.16):

1. Контролируемая реактивная мощность Qэ велика, разность Qэ — Qзад > δ, где δ = Зона / 2 –допустимая ошибка, равная половина ширины зоны НЧ. В коммутатор 4 подается команда «К» на включение очередной секции конденсаторной батареи.

Рис. 15.16. Процесс автоматического регулирования мощности конденсаторной батареи

2. Контролируемая реактивная мощность Qэ находится внутри зоны НЧ, разность |Qэ — Qзад| < δ, в коммутатор 4 никаких команд не поступает.

3. Контролируемая реактивная мощность Qэ мала (например, отрицательна), разность Qэ -Qзад < -δ, в коммутатор 4 поступает команда «К» на отключение очередной секции конденсаторной батареи.

Событие 1 (рис. 15.16) произошло при увеличении Qэ, которая вышла за верхнюю границу зоны НЧ. Подключение очередной секции конденсаторной батареи мощностью Qкс вызвало снижение Qэ, она вошла внутрь зоны НЧ. Наступила ситуация 2, которая продолжалась до тех пор, пока Qэ не стала ниже нижней границы зоны НЧ (событие 3). В результате одна секция конденсаторной батареии отключилась, что привело к скачкообразному увеличению Qэ.

Для обеспечения хорошей точности, ширина зоны нечувствительности (Зона) регулятора должна быть как можно меньше, но она не может быть меньше величины ступени регулирования, т.е. мощности одной секции батареи Qкс. Если Зона <Qкс, работа регулятора будет неустойчивой.