Основные сведения о работе энергосистем. Баланс активных и реактивных мощностей

Лекция 14

Эл. станции и подстанции являются узлами региональных энергосистем, а последние в свою очередь образуют единую энергосистему (ЕС) нашей страны. Совместная работа эл. станций различного типа имеет свои особенности. Так, например, ТЭЦ работает по тепловому графику и выдача ею электрической мощности в зимнее время существенно ограничивается. Выработка эл. энергии гидроэлектростанциями зависит от стока воды. Кроме того, на одних эл. станциях изменить число и мощность генераторов достаточно трудно (АЭС), на других (ГЭС) легче. Имеет значение и себестоимость производимой эл. энергии. Поэтому перед энергетиками энергосистем в условиях переменного графика потребления эл. энергии стоит задача оптимального использования возможностей каждого типа ЭС. Суточный график, приведенный на рис. 1, отражает оптимальное решение задачи.

Рис. 1

Каковы расходы энергоносителя на эл. станциях?

­ уголь ~0,3 ;

­ мазут ~0,2 ;

­ природный газ ~0,2 ;

­ вода на ГЭС[*] ~520 .

Баланс активных эл. нагрузок в энергосистеме выглядит так:

,

где - мощность, отдаваемая в сеть генераторами;

- мощность потребителей (максимальная);

- потери эл. энергии в эл. сети (составляет от 5 до 15 %);

- мощность потребителей собственных нужд (на тепловых и атомных составляет от 5 до 12%, на ГЭС до 1%).

Приведенное уравнение позволяет определить рабочую мощность системы. Но надо предусматривать и резерв.

Сумма есть располагаемая мощность . Она должна быть больше .

Неравномерность потребления эл. энергии имеет место не только в течение суток (см. рис. 1), но и в течение года – рис. 2.

Рис. 2

Это обстоятельство учитывается при планировании ремонта эл. оборудования.

В летние месяцы существенно снижается, что и предопределяет вывод в ремонт основного эл. оборудования.

Из кривых рис. 2 видно, что установленная мощность превышает располагаемую на величину ремонтного резерва . Поэтому:

или можно записать так:

.

Для нормальной работы эл. приемников к их зажимам наряду с активной мощностью надо подводить и реактивную. Источниками её, кроме генераторов, являются также зарядная мощность ЛЭП , синхронные компенсаторы и конденсаторные батареи . Баланс запишется так:

,

где - реактивная мощность потребителя;

- потери реактивной мощности в сети;

- реактивная мощность ЭП собственных нужд.

График на рис. 3 пояснит сказанное.

Рис. 3

В летний период, когда производится ремонт генераторов, реактивные мощности вырабатываемой ими может не хватить для покрытия нагрузки (показано пунктиром). В этом случае дефицит реактивной мощности может быть восполнен синхронными компенсаторами и конденсаторными батареями.

Следует заметить, что потребление реактивной мощности как в течение уток, так и по месяцам гораздо более равномерно, чем активной. Причина здесь в том, что если взять, к примеру, асинхронный двигатель, то у него диапазон изменения потребления реактивной мощности находится в пределе от 0,7 (холостой ход) до 1 (рабочий режим). Активная же мощность меняется в этом случае от 0,1 (холостой ход) до 1.

При нарушении баланса активных и реактивных нагрузок в системе меняются параметры, характеризующие её режим работы: напряжение и частота. На рис. 4 приведены статическая (а) и частотная (б) характеристики работы системы.

Рис. 4

Из кривых видно, что если падает напряжение – падает и P, и Q. Если же падает частота – снижается P, а Q растет. последнее можно объяснить вспомнив такое соотношение, известное из курса эл. машин:

.

Из которого видно, что если частота падает, то чтобы выдержать U=const должен расти магнитный поток Ф.

Литература:

1. Караев Р.И. и др. Эл. сети и системы. Желдориздат, 1987 г.

Дата добавления: 2014-01-07