Н. А. МЕЛЬНИКОВ, Л. А. СОЛДАТКИНА

РЕГУЛИРОВАНИЕ
НАПРЯЖЕНИЯ
В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ
СЕТЯХ

«ЭНЕРГИЯ»

МОСКВА 1968
6П2.13

М 48

УДК 621.316.1:621.316.722

Мельников Н. А., Солдаткина Л. А.

М48 Регулирование напряжения в	электрических

сетях, М., «Энергия», 1968.

152 с. с илл.

Настоящая работа предназначена для ознакомления читателей
с существующими представлениями о технико-экономической поста-
новке проблемы регулирования напряжения в электрических сетях
всех напряжений и назначений.

В работе обобщен материал по регулироъанию напряжения,
публикуемый издательством «Энергия» в отдельных книгах, примени-
тельно к сетям разных назначений — сельских, городских, промышлен-
ных, общесистемных.

Рассмотрены вопросы обеспечения технически допустимых от-
клонений напряжения у электроприемников и повышения экономич-
ности работы систем электроснабжения и энергетических систем в це-
лом При этом учтены условия эксплуатации существующих электри-
ческих сетей и условия проектирования новых электрических систем.
Указаны возможные способы контроля за режимом напряжений, ос-
вещены вопросы выбора регулирующих и компенсирующих устройств
и законов их регулирования.

Изложенный материал соответствует содержанию временно ут-
вержденных «Указаний по регулированию напряжения в электриче-
ских сетях» и разъясняет некоторые их положения.

Книга предназначена для инженеров и научных работников элек-
трических сетей и систем, занимающихся вопросами регулирования
напряжения

3-3-9

-------	6П2.13

88-68

МЕЛЬНИКОВ НИКОЛАЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ, СОЛДАТКИНА
ЛИДИЯ АЛЕКСАНДРОВНА

Регулирование напряжения в электрических сетях.

Редактор С. М. Гортинский Обложка художника Е. В. Никитина
Техн редактор Т. Н. Царева	Корректор Е. В. Кузнецова

Здано в набор 4/1 1968 г.	Подписано к печати 19/Ш 1968 г. Т-00121

Формат 84х108*/з2	Бумага типографская № 3	Усл..печ. л. 7,98

/ч.-изд. л. 8,71	Тираж 12 000 экз.	Цена 44 коп.	Зак. 1029

Издательство „Энергия". Москва, Ж-114, Шлюзовая наб., 10.

Московская типография № 10 Главполиграфпрома
Комитета по печати при Совете Министров СССР.

Шлюзовая наб., 10.
ОГЛАВЛЕНИЕ

Предисловие................................................  3

Введение. Общие сведения.................................... 7

В-1. Характеристика режима напряжений в сети .	.	7

В-2. Особенности работы сетей при несимметричных,
нелинейных и резко переменных нагрузках .	.	9

В-3. Задачи регулирования напряжения .	...	12

Глава первая. Исходные	положения......................17

1-1. Зависимость режима напряжений от режима на-
грузок ...............................................17

1-2. Технические и экономические. требования при регу-
лировании	напряжения.............................21

1-3. Случайный	характер изменения	режима напряжений	23

1-4. Возможные способы изменения и регулирования ре-
жима напряжений и их использование при эксплуа-
тации и проектировании сети ..........................24

1-5. Использование компенсирующих устройств для ре-
гулирования напряжения................................26

1-6. Типовая система регулирования напряжения в сети 30

1-7. Связь между режимом напряжений, распределением
реактивной мощности и экономичностью работы сети 32

1-8. Требования к резерву реактивной мощности по ус-
ловиям регулирования напряжения.......................35

Глава вторая. Регулирование напряжения в распреде-
лительных электрических	сетях ...................... 38

2-1. Общая характеристика режима напряжений в рас-
пределительной сети...................................38

2-2. Влияние автоматического	регулирования напряжения 48

2-3. Контроль за режимом напряжений и условиями ра-
боты сети.............................................51

2-4. Особенности регулирования напряжения при неод-
нородных нагрузках....................................56

2-5. Регулирование	напряжения	в	промышленных сетях	59

2-6. Регулирование	напряжения	в	городских сетях .	.	65

2-7. Регулирование	напряжения	в	сельских сетях .	.	71

2-8. Сопоставление	продольной	и	поперечной емкостной

Компенсации .	.	..............................74
Глава третья. Регулирование напряжения в питающих
электрических сетях  ..................................78

3-1. Общие положения..................................78

3-2. Регулирование уровня напряжения .	.	.	.	.	89

3-3. Повышение экономичности работы неоднородных
замкнутых сетей.....................................95

3-4. Распределение реактивной цощности...............113

3-5. Совместное решение задач выбора регулирующих и
компенсирующих устройств...........................123

3-6. Связь задач регулирования напряжения в питающих
и распределительных	сетях......................126

Приложения...............................................130

Литература .	.	.	.	 .......................152
ПРЕДИСЛОВИЕ

Настоящая книга имеет целью познакомить читате-
лей с существующими представлениями о технико-эконо-
мической постановке проблемы регулирования напряже-
ния в электрических сетях всех напряжений и назначе-
ний. Эта проблема является весьма важной в области
электроэнергетики, так как всестороннее применение
электрической энергии' приводит к непосредственному
влиянию ее качества на все стороны деятельности совре-
менного общества.

До недавнего времени вопросам качества напряже-
ния практически уделялось далеко не достаточное вни-
мание. В связи с этим в существующих электрических
сетях нет достаточного количества регулирующих уст-
ройств и как следствие не во всех случаях возникающие
режимы напряжений находятся в допустимых пределах.
Вопросы регулирования напряжения в электрических се-
тях в целях повышения технико-экономической эффектив-
ности систем электроснабжения по существу еще только
ставятся. Требуется большая работа по разработке и
внедрению различных мероприятий, приводящих к нор-
мализации и повышению экономичности режима на-
пряжений в существующих и проектируемых электриче-
ских сетях.

За последнее время выполнено много различных ра-
бот в области улучшения качества напряжения в элек-
трических сетях. Большие достижения имеются и в элек-
тротехнической промышленности нашей страны. В уве-
личенном количестве выпускаются регулируемые
(с РПН) трансформаторы, обладающие большими (по
сравнению с прежними) регулировочными диапазонами
и меньшими ступенями регулирования. Подготовлены
к выпуску серии линейных регуляторов, предназначенных
для включения в сети с номинальными напряжениями
от 6 до 110 кв. Разработаны автоматические регулято-
ры напряжения, обеспечивающие встречное регулирова-
ние в центрах питания (ЦП). Конденсаторный завод
приступил к изготовлению комплектных устройств
управляемых батарей конденсаторов с регуляторами на-
пряжения для сетей 380 в и 6—10 кв. Разработаны и из-
готовляются анализаторы напряжения, позволяющие
осуществлять статистический анализ качества напря-
жения.

В 1966 г. вышли в свет временно утвержденные «Ука-
зания по регулированию напряжения в электрических
сетях» (см. приложение II), где изложены основные
принципиальные положения по решению задач обеспече-
ния требуемого качества напряжения в существующих
и проектируемых электрических сетях.

В существующей литературе не все перечисленные
положения нашли достаточное отражение. В системати-
зированном виде эти вопросы освещены только для от-
дельных типов сетей. В связи с важностью более полно-
го решения указанной проблемы и быстрейшего внедре-
ния в жизнь некоторых установленных принципов необ-
ходимо широкое ознакомление советских инженеров
с имеющимися достижениями и современными задачами,
стоящими в этой области.

Ограниченный объем книги не позволил остановиться
подробно на всех вопросах рассматриваемой проблемы
с доведением их до конкретных решений с числовыми
примерами. В основном в книге освещены лишь принци-
пиальные основы решения этих вопросов. Для более
подробного изучения каждого из них читатель должен
ознакомиться с соответствующей специальной литерату-
рой, указанной в прилагаемом перечне.

Совместно с задачей регулирования напряжения
в электрических сетях как при эксплуатации, так и при
их проектировании должны решаться и другие, смежные
задачи — такие как снижение потерь энергии в сети, по:
вышение коэффициента мощности нагрузок, повышение
экономичности распределения реактивной мощности
в электрической системе,, оптимизация рабочих режимов
электрической системы и т. д.

Все предложения и замечания по материалу данной
книги ее авторы просят направлять в адрес издательства
«Энергия».

А вторы
ВВЕДЕНИЕ

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

В-1. ХАРАКТЕРИСТИКА РЕЖИМА НАПРЯЖЕНИЙ В СЕТИ

Качество напряжения или режим напряжения в элек-
трической сети характеризуется совокупностью дейст-
вующих значений напряжения в характерных пунктах
этой сети. При этом под характерными для сети пони-
маются пункты присоединения к ней отдельных электро-
приемников, их групп или потребителей в целом *, а так-
же пункты, в которых действующие значения напряже-
ний получаются наиболь'шими или наименьшими.

При этом обычно рассматриваются режимы напряже-
ний для установившихся состояний работы сети — в усло-
виях сравнительно медленных изменений ее нагрузок и
имеется в виду сеть трехфазного тока. Одновременно
предполагается, что напряжения по фазам составляют
практически симметричную систему и что изменение на-
пряжений по времени (в процессе каждого периода пе-
ременного тока) имеет практически синусоидальный ха-
рактер. Рассмотрению подлежат как нормальные, так и
послеаварийные режимы работы сети. Аварийные режи-
мы, связанные с переходными процессами в электриче-
ской системе (вследствие их кратковременности), из
рассмотрения исключаются.

Одним из важнейших показателей качества электри-
ческой энергии является действующее значение соответ-
ственно фазного или междуфазного напряжения (в за-
висимости от схемы включения электроприемников).
Обычно в пределах электрической сети какой-либо од-

1 В дальнейшем группы электроприемников, объединенных об-
Цим пунктом питания, называются потребителями электрической
энергии.
ной ступени трансформации значения напряжения изме-
няются в сравнительно узких пределах. Поэтому целе-
сообразно пользоваться не полными значениями напря-
жений U, а значениями отклонений напряжения V
(которые обычно выражаются в процентах номиналь-
ного значения).

Для любого узла i сети

(В-1)

где Ut — действующее значение междуфазного напря-
жения в узле i сети;

Ua — номинальное междуфазное напряжение данной
сети.

Для отдельных элементов электрической системы (ге-
нераторы, синхронные компенсаторы, трансформаторы и
автотрансформаторы) номинальное напряжение Un не
совпадает с номинальным напряжением Un соответст-
вующей сети. В этих случаях отклонение напряжения
определяется относительно номинального напряжения
Un указанных устройств:

V' р/ =	100.	(В-2)

1 /о	ип

Из (В-1) и (В-2) следует, что при этом отклонение
напряжения относительно номинального напряжения
сети получается:

K-o/o-v;.%+v„%,
где

— отклонение номинального напряжения данного уст-
ройства относительно номинального напряжения сети.

У большинства электроприемников в условиях нор-
мальной работы действующими нормами допускаются
отклонения напряжения в пределах от —5 до +5%
[Л. 28]. У входных зажимов трансформаторов и автотранс-
форматоров допускаются отклонения напряжения не вы-
ше 5% номинального напряжения рабочего ответвления.

Генераторы и синхронные компенсаторы могут разви-
вать номинальную мощность при отклонениях напряже-
ния в пределах от —5 до +5% их номинального на-
пряжения, т. е. в пределах приблизительно от 0 до +10%
номинального напряжения соответствующей сети. До-
пускаются и большие отклонения напряжения (но не
выше 10% относительно их номинального напряжения)
при соответственно сниженной располагаемой мощности.

На зажимах электрических аппаратов с номинальны-
ми напряжениями до 220 кв включительно по условиям
работы электрической изоляции в Советском Союза до-
пускаются отклонения напряжения не выше 15% *, при
напряжении 330 кв — не выше 10% и при более высо-
ких напряжениях — не выше 5%.

В публикации МЭК (Международная Электротехни-
ческая Комиссия) рекомендуется ограничивать отклоне-
ния напряжения в электрических сетях пределами от
—5 до +5%. Однако в нормальных условиях работы до-
пускаются и большие отклонения напряжения (в преде-
лах ± 10%).

В послеаварийных режимах отечественными нормами
допускаются дополнительные отклонения напряжения
у электроприемников — снижение до— 10% [Л. 3]. Боль-
шие отклонения напряжения допускаются и в сетях выс-
ших напряжений, например в кратковременных режимах
синхронизации, холостого хода.и т. д.

В-2. ОСОБЕННОСТИ РАБОТЫ СЕТЕЙ ПРИ НЕСИММЕТРИЧНЫХ,
НЕЛИНЕЙНЫХ И РЕЗКО ПЕРЕМЕННЫХ НАГРУЗКАХ

При рассмотрении работы различных типов электри-
ческих сетей (§ 2-5—2-7) приходится учитывать некото-
рые дополнительные- трудности, которые необходимо
устранять. Они связаны с более широким применением
несимметричных и нелинейных нагрузок, объединением
чувствительных приемников с приемниками, отличаю-
щимися резко переменными нагрузками, появлением пе-
риодической ударной нагрузки и т. д.

Соответствующие показатели не объединяются поня-
тием качества напряжения. Они условно относятся к по-
казателям качества электрической энергии. Задача их
улучшения не решается средствами регулирования на-
пряжения, которые являются трехфазными; при этом
требуется применение специальных устройств.

* В соответствии с рекомендациями МЭК для аппаратов с но-
минальными напряжениями до 20 кв будут допускаться отклонения
напряжения до 20%.
Несимметричные и, в частности, однофазные нагрузки
(например, в промышленной сети) вызывают несиммет-
рию токов и напряжений. Эта несимметрия не может
быть устранена средствами регулирования напряжения;
она может быть снижена только с помощью симметри-
рующих устройств. Задача симметрирования является
самостоятельной, имеющей, так же как и задача регули-
рования напряжения, два аспекта — технической допусти-
мости и экономической целесообразности.

Дело в том, что несимметрия напряжений приводит
к возникновению дополнительных отклонений фазных и
междуфазных напряжений. Кроме того, несимметрия то-
ков, связанная с различием токов фаз, приводит к сниже-
нию пропускной способности сети по условиям нагрева
Токи обратной последовательности в цепях вращающихся
машин приводят к дополнительному нагреву их роторов.
Несимметрия токов и напряжений связана с дополни-
тельными потерями активной мощности и энергии в сети
и т. д Поэтому задача симметрирования подчас является
такой же важной, как и задача регулирования напря-
жения.

Несколько иное влияние оказывают на работу сети
различные нелинейные нагрузки и, в частности, установки
с вентильными преобразователями большой мощности.
Они являются источниками возникновения высших гармо-
нических в токах и напряжениях. Наличие этих состав-
ляющих вызывает дополнительные отклонения напряже-
ния, дополнительный нагрев маши», перегрузку конденса-
торов в установках поперечной компенсации и увеличе-
ние потерь активной мощности и энергии.

Возникает задача ослабдения этого явления, т. е. сни-
жения высших гармонических в сети или на отдельных
ее участках Обычно установки регулирования напряже-
ния также не способны сколько-нибудь повлиять на эти
явления. Бороться с ними можно только с помощью спе-
циальных устройств — поперечных фильтров, настраивае-
мых на определенные частоты.

Некоторые установки вызывают одновременно и пе-
симметрию и высшие гармоники. К ним относятся, напри-
мер, дуговые печи большой мощности, получающие рас-
пространение, в частности, в алюминиевой промышленно-
сти. К ним же относятся и электровозы переменного
тока с вентилями. Нагрузки этих устройств являются
резко переменными во времени и не могут быть учтены
10
обычными детерминированными методами. Нагрузки от-
дельных фаз потребителей оказываются при этом изме-
няющимися или взаимно независимо, или в стохастиче-
ской связи. Поэтому расчеты соответствующих несиммет-
ричных режимов работы сети можно выполнять только
вероятностно-статистическими метрдами.

Несимметричные источники высших гармоник вызы-
вают появление несимметричных систем разных частот.
Каждая из этих несимметричных систем при разложе-
нии ее на симметричные составляющие вызывает появле-
ние составляющих симметричных систем всех трех после-
довательностей (в отличие от трехфазных источников,
обычно рассматриваемых в курсах электротехники и при-
водящих к появлению систем определенной последова-
тельности каждой гармоники).

Существенно, что высшие гармоники часто вызыва-
ют появление в электрических сетях резонансных явле-
ний. Так, практически обнаружены резонансные явления
на частотах пятой, седьмой и одиннадцатой гармоник.
При этом обычно возрастают токи и напряжения на от-
дельных участках сети.

В сетях, от которых получают питание одновременно
и осветительные, и силовые электроприемники, например
в случаях частых пусков асинхронных двигателей с ко-
роткозамкнутым ротором, наблюдаются так называемые
колебания напряжения (сравнительно быстрые изменения
напряжения во времени). Колебания напряжения вызы-
вают «мигания» осветительных ламп, что при достаточ-
но большой частоте повторения (особенно в интервале
от 1 до 10 гц) приводит к утомляемости людей, ухуд-
шает их зрение и снижает производительность труда

Таким образом, колебания напряжения также имеют
два аспекта рассмотрения — обеспечение технически до-
пустимых (с учетом санитарных условий и травматиз-
ма) условий работы людей и повышение экономичности
работы системы электроснабжения (с учетом влияния на
производительность труда). Можно считать, что во всех
случаях колебания напряжения менее 1 % являются тех-
нически допустимыми.

Борьба с колебаниями напряжения фактически толь-
ко начинается. Наиболее простым средством борьбы яв-
ляется разделение питания осветительных и силовых
электроприемников. Это мероприятие, однако, не всегда
является действенным. Иногда дополнительно приме-
няется продольно-емкостная компенсация. В настоящее
время ведутся работы по применению более экономич-
ных средств борьбы с колебаниями напряжения (безы-
нерционно управляемых устройств, потребляющих или
генерирующих реактивную мощность, сдвоенных реакто-
ров и т. д.).

Периодическая ударная нагрузка большой мощности
(например, электроприводы крупных прокатных станов)
вызывает наложение частот и приводит к качаниям элек-
тродвигателей, присоединенных к смежным электриче-
ским сетям, если они имеют достаточно малую электри-
ческую удаленность от этих нагрузок, т. е. сравнительно
небольшие сопротивления связи. В ряде случаев это
может вызвать нарушение технологического процесса
(разрывы нитей в текстильном производстве и т. д.).
Борьба с этим явлением возможна средствами безынер-
ционного автоматического регулирования или разделе-
ния цепей питания со снижением общего сопротивления.

В большинстве случаев несимметрия и несинусои-
дальность токов и напряжений в электрических сетях
сравнительно невелики. Поэтому в настоящее время важ-
нейшей является задача регулирования напряжения, т. е.
нормализация напряжения прямой последовательности
основной частоты. Впрочем, даже при возникновении не-
симметрии и несинусоидальности токов и напряжений
в недопустимых размерах задача регулирования напря-
жения в указанной выше постановке остается одинако-
во важной, решаемой независимо от улучшения других
показателей качества электрической энергии.

В-3. ЗАДАЧИ РЕГУЛИРОВАНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ

Поскольку в сети каждой ступени трансформации
значения напряжений должны находиться в определен-
ных пределах, то без применения регулирующих
устройств получить допустимый режим напряжений в со-
временных условиях практически нельзя. Его можно бы-
ло бы обеспечить только при сравнительно небольших
значениях потери напряжения в сети. Такие условия
были на первых этапах возникновения электрических
сетей.

Современные отечественные электрические системы
характерны многоступенчатой трансформацией и все
увеличивающейся протяженностью сетей. В таких усло-
12
виях суммарная потеря напряжения на пути передачи
электрической энергии от ее источников до ее прием-
ников получается весьма большой. При изменении
значений нагрузок от наименьших до наибольших доста-
точно большим получается и изменение суммарной ве-
личины потери напряжения во времени. Одним регули-
рованием возбуждения генераторов при этом получить
требуемый эффект невозможно.

Для некоторой ориентировочной характеристики су-
ществующего положения целесообразно привести упро-
щенный иллюстрирующий пример Пусть, например,
рассматриваемая электрическая система состоит из се-
тей с номинальными напряжениями 220, 110,, 35, 10 кв
и 380/220 в. Если в каждой из первых четырех сетей по-
теря напряжения составляет 10% (практически она
обычно бывает больше), в каждом из связующих эти
сети трансформаторов она составляет 5% и на послед-
нем участке сети составляет 5%, то суммарная потеря
напряжения на пути наибольшего протяжения составит
60%. При изменении нагрузки всех сетей в среднем
в диапазоне от 100 до 40% суммарная потеря напряже-
ния изменяется на 36%-

В лучшем случае, когда можно воспользоваться пол-
ным диапазоном регулирования возбуждения генерато-
ров (10%) и полным диапазоном допустимых отклонений
напряжения у электроприемников (10%), все же остав-
шиеся 16% остаются нескомпенсированными. Практиче-
ски положение еще более усложняется, так как суммар-
ная потеря напряжения в сети иногда получается
большей, всем диапазоном допустимых отклонений на-
пряжения воспользоваться не удается, на значения
напряжений в сетях накладываются дополнительные
ограничения, а трансформаторы с РПН допускают
только ступенчатое регулирование. Поэтому, как прави-
ло, одного промежуточного регулирующего устройства
с указанным диапазоном регулирования оказывается не-
достаточным.

Следует обратить внимание на тот факт, что выбор
коэффициентов трансформации у нерегулируемых под
нагрузкой трансформаторов (с ПБВ), хотя и позволяет
улучшить режим напряжений в сетях, не приводит к за-
метному снижению диапазона изменения суммарной по-
тери напряжения в сети, а следовательно, и диапазона
изменения отклонений напряжения (размаха отклонений
напряжения), так как изменение рабочего положения
ответвлений практически можно производить не чаще
2 раз в год.

Для иллюстрации этого положения на рис. В-1 пока-
заны эпюры напряжений вдоль сети с одним трансфор-
матором. Графики дают зависимости относительных
значений отклонений напряжения по длине сети в двух

Рис. В-1. Эпюры напря-
жений вдоль сети с
одним трансформатором.

характерных режимах — наи-
брльших (а) и наименьших
(б) нагрузок. Верхние графи-
ки относятся к случаю, когда
коэффициент трансформации
соответствует отношению но-
минальных напряжений сети,
а нижние — к случаю, когда
номинальное напряжение у вы-
хода больше номинального на-
пряжения соответствующей се-
ти, т. е. относительный коэф-
фициент трансформации боль-
ше единицы. Это равносильно
включению добавочной э. д. с.,
неизменной при данном рабо-

чем положении регулировоч-
ного ответвления трансформатора.

Графики рис. В-1 показывают, что изменение ответ-

вления приводит только к излому наклонных прямых.
Расстояния между ними в любом месте сети остаются

одинаковыми, а это значит, что диапазон изменения
напряжений (или отклонений напряжения) не зависит
от рабочего положения регулировочных ответвлений про-
межуточных трансформаторов с ПБВ. Он может быть
изменен только с помощью трансформаторов или ли-
нейных регуляторов, снабженных устройствами РПН
(изменения коэффициента трансформации под нагруз-
кой).

Задачами регулирования напряжения в электриче-
ской сети являются: выбор средств регулирования, ре-
гулировочных диапазонов, ступеней регулирования, мест
установки соответствующих устройств в сети, а также
выбор системы автоматического регулирования. Именно
в таком объеме и возникают задачи в процессе проекти-
рования электрических сетей. При этом требуется как
выполнение технических требований в соответствии
с действующими нормами, так и обеспечение экономиче-
ски наивыгоднейших («оптимальных») решений.

В процессе эксплуатации возникают другие задачи,
связанные с наиболее полным и наиболее экономичным
использованием имеющихся средств. В связи с текущим
изменением условий работы электрической сети — изме-
нением нагрузок, оборудования сети, ее параметров и
схемы соединений — требуется изменение коэффициентов
трансформации у нерегулируемых под нагрузкой транс-
форматоров, уставок автоматических регуляторов напря-
жения; дополнительная автоматизация уже имеющихся
устройств; изменение в системе автоматического регу-
лирования и т. д. С течением времени возникают и зада-
чи применения дополнительных регулирующих устройств,
изменения схемы электроснабжения, изменения ее пара-
метров и т. д. Эти задачи должны решаться в проект-
ной постановке.

В условиях эксплуатации основной является задача
обеспечения технически допустимых режимов напряже-
ний во всех электрических сетях. Однако в технически
допустимых пределах при наличии соответствующих сте-
пеней свободы следует обеспечивать наибольшую эконо-
мическую эффективность системы электроснабжения,
которая может быть получена средствами регулирования
напряжения.

Следует иметь в виду, что во всех случаях задачи
регулирования напряжения обеспечиваются не только са-
мими регулирующими, но и компенсирующими устрой-
ствами. Последние должны обеспечивать условие балан-
са реактивной мощности при желаемых значениях
напряжений, а также помогать изменять режим напряже-
ний и повышать экономичность работы электрических
сетей. Именно поэтому задачи регулирования напряже-
ния, компенсации реактивной мощности и распределения
реактивной мощности по электрической системе являют-
ся тесно взаимно связанными.

Для получения правильных решений в условиях экс-
плуатации, кроме расчетов, возникают также и задачи
текущего контроля за качеством напряжения в электри-
ческих сетях с точки зрения выполнения технических
требований и условий экономичности. При этом конт-
роль должен не только отвечать на вопросы о соответ-
ствии действительного режима напряжений предъявляе-
мым требованиям, но и позволять делать выводы о не-
обходимости и целесообразное™ проведения тех или
иных мероприятий по улучшению положения.

Как правило, оптимальные решения получаются
весьма сложными — дискретными, многоэкстремальными,
при достаточно большом числе переменных и т. д. По-
этому часто процесс решения приходится упрощать, при-
меняя некоторые практические приемы. Одним из таких
приемов является разделение задачи в целом на две
части — для распределительных и питающих сетей.
Основанием для этого является, в частности, экономиче-
ская целесообразность централизованного регулирова-
ния в местах присоединения распределительных сетей
к питающим.
Глава первая

ИСХОДНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1-1. ЗАВИСИМОСТЬ РЕЖИМА НАПРЯЖЕНИЙ
ОТ РЕЖИМА НАГРУЗОК

Комплексные значения напряжений, т. е. действующие
значения напряжений и углы их взаимного сдвига по
фазе, являются параметрами режима работы
электрической системы. Комплексные значения
напряжений в узлах сети связаны с пассивными и
активными параметрами этой сети, которые также вы-
ражаются комплексными значениями [Л. 1]. Эта зависи-
мость может быть выражена следующим матричным вы-
ражением [Л. 2], отражающим принцип наложения:

и=ЬЁ+Д	(1-1)

где Е — столбцевая матрица э. д. с. в ветвях схемы,
в числе которых должна быть и величина на-
пряжения в базисном узле Ue;

J — столбцевая матрица токов которыми пред-
ставлены все источники питания (положитель-
ные) и нагрузки (отрицательные), кроме при-
соединенных к базисному узлу;

Z — квадратная матрица узловых сопротивлений
схемы замещения относительно базисного узла;

D —квадратная матрица коэффициентов распреде-
ления для э. д. с.

1 В целях удобства записи математических выражений за по-
ложительное принято направление задающих токов к узлам схемы
замещения. Для упрощения математических выражений в качестве
токов и напряжений принимаются соответствующие фазные значе-
ния, умноженные на У 3,
Для схемы, обладающей свойством взаимности, мат-
рица Ь связана следующим соотношением с матрицей
коэффициентов распределения токов С:

D = -C/t

где t — индекс транспортированной матрицы, которым
при отсутствии э. д. с. в схеме, т. е. при

Ё = О,
определяются токи в ветвях:
i=ci. ..

Е=0

Если из общего числа э. д. с. выделить напряжение
Об базисного узла, то из (1-1) получается:

U = D'(?64-DE'4-Zj,	(1-1а)

где в матрице Е' вместо йб принят нуль.

Здесь столбцевая матрица

равна матрице напряжений в узлах в режиме холостого
хода при £/б = 1.

Уравнение (1-1 а) упрощается, если схема замещения
не содержит поперечных ветвей:

и = П^б + ОЁ' + ид,	(1-16)

где

1

1

1

При этом матрица

l)A = Zj

определяет узловые напряжения относительно базисного
узла

1 Нейтраль не принимается в качестве базисного узла, так как
задающий ток в ней равен нулю,
18
В общем случае напряжения в разных пунктах элек-
трической сети различны как по модулю, так и по ар-
гументу (различие по аргументу значительно только при
достаточной протяженности сети). Однако в любых рабо-
чих режимах сети напряжения по модулю не должны
выходить за допустимые пределы (см. § В-1).

В рассматриваемых условиях (см. § В-1) пассивные
параметры схемы замещения (продольные сопротивле-
ния, поперечные проводимости, коэффициенты трансфор-
мации нерегулируемых трансформаторов), определенным
образом входящие в матрицу Z, являются неизменными.
Они изменяются только в случае изменения схемы сое-
динений элементов электрической системы, например,
в связи с отключениями, приводящими к послеаварий-
ным режимам, или при установлении новой схемы.

Поэтому для заданной сети изменение режима на-
пряжений в основном определяется изменением ее ак-
тивных параметров — задающих токов J и э.д. с. Е. Из
приведенных выражений видно, что результат измене-
ния одних параметров в той или иной мере может быть
компенсирован изменением других.

Задающие токи изменяются непрерывно. Они опреде-
ляются значениями потребляемой или генерируемой
мощности в узлах:

*	1*

J = —ir’s,

* д

где ид — матрица сопряженных комплексных значений
напряжений в узлах, записанная в диагональ-
ной форме;

S — матрица сопряженных комплексных значений
полной мощности нагрузок; при этом генера-
ция мощности рассматривается как отрица-
тельное потребление.

В общем случае значение потребляемой мощности
зависит от величины напряжения. Зависимость

S=S(U)
определяется соответствующими статическими характе-
ристиками нагрузок.

Изменение задающих токов AJ приводит к изменению
падений напряжения в сети и к изменению узловых на-
пряжений:

△Ua=ZAJ

△ •

(1-2)

19
Однако такое же, но противоположное по знаку из-
менение напряжений можно получить и путем измене-
ния э. д. с. в ветвях ЛЕ:

— Дйд = ОДЁ.

Матрица компенсирующих изменений э. д. с. определяет-
ся из равенства

6УДЁ7 = —ZAJ,

где индексом «у» отмечены укороченные матрицы —
с числом строк у, равным числу независимых узлов
схемы. Тогда получается:

ДЁУ=—D~‘ZAj.

Практический интерес представляет только частичная
компенсация действия добавочных задающих токов и
изменение напряжений по модулю. При этом число не-
обходимых э. д. с. может потребоваться меньшим.

Кроме э. д. с., могут применяться и задающие токи
компенсирующих устройств JK.y:

△U = ZjK у,

и изменение напряжения в базисном узле, которое при-
водит к одинаковому изменению напряжений по всей
схеме:

ди=пдйб.

Поэтому окончательно условие допустимости режима
напряжений получается в следующем виде:

U' < f пС7б + DE' 4- Z (J 4- jB.y)I <U",	(1-3)

где U' и U" — матрицы соответственно наименьших и
наибольших допустимых значений напря-
жения;

jK.y — матрица задающих токов компенсирую-
щих устройств;

[ ] — знак модуля комплексного числа.

В общем случае неравенство (1-3) обеспечивается
только при условии, что число степеней свободы (т. е.
число независимо изменяемых значений э. д. с. и задаю-
щих токов) равно числу регулируемых напряжений. При
этом регулирующие устройства должны обладать доста-
точным регулировочным диапазоном.

20
1.2. ТЕХНИЧЕСКИЕ И ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ
ПРИ РЕГУЛИРОВАНИИ НАПРЯЖЕНИЯ

Регулирование напряжения — это намеренное измене-
ние режима напряжений в целях обеспечения технически
допустимых условий работы соответствующей системы
электроснабжения или повышения экономичности ее ра-
боты. Практически имеется в виду только автоматиче-
ское регулирование напряжения, которое является и бо-
лее надежным и более дешевым [Л. 12].

Понятие указанных выше в § В-1 технически допу-
стимых отклонений напряжения является в известной ме-
ре условным. Обычно по техническим условиям могу г
быть допущены и большие отклонения напряжения. Ра-
бота элект^оприемников при этом будет продолжаться:
двигатели будут вращаться, .лампы будут гореть и т. д.
Однако при этом возникают ненормальные условия ра-
боты электроприемников и электротехнического обору-
дования, приводящие к дополнительному экономическо-
му ущербу для народного хозяйства.

В производственных условиях с электроприемниками
связаны различные производственные механизмы, рабо-
та которых зависит от качества получаемой электриче-
ской энергии. Увеличенные отклонения напряжения мо-
гут вызывать появление брака продукции, снижение ее
качества или уменьшение производительности механиз-
мов или людей.

Повышение отклонения напряжения у электрообору-
дования может привести к повышенному нагреву изоля-
ции, увеличенной повреждаемости, снижению срока
службы и т. д. сверх нормальных значений, обусловлен-
ных технико-экономическими расчетами [Л. Зи 13].

Таким образом, технически допустимые отклонения
напряжения фактически определяются условиями эконо-
мичности. Применение технически допустимых зна-
чений является лишь более простой формой уче-
та этих условий путем наложения ограничений. В непо-
средственном виде технико-экономическая оценка влия-
ния режима напряжений за длительный период времени
получается достаточно сложной и трудно выполнимой,
с’то связано со сложностью зависимостей, а также
с влиянием длительности и характера отдельных режи-
мов работы. Однако исключение этой оценки недопусти-
мо, так как здесь имеется в виду получение большого
экономического эффекта, целесообразность обеспечения
которого не требует дополнительной проверки.

Неочевидными являются только действующие нор-
мы— принятые в настоящее время пределы допустимы!
отклонений напряжения. Проведенные исследования уже
привели к выводу о необходимости большего ограниче-
ния допустимых пределов. В частности, это относится
к технологическим электрическим печам (с процессам!
термообработки: закалки, обжига, полимеризации и
т. д.), выпрямителям электролизных установок и т. п.

Установление более обоснованных значений допу-
стимых отклонений напряжений у разных электропри-
емников— большая и ответственная задача, требующая
серьезного исследования. Результаты этих исследований
должны быть усреднены в общегосударственном мас-
штабе. Это даст возможность без излишне большого раз-
нообразия в нормах получить значительный экономи-
ческий эффект. Обеспечение более жестких требований
по-видимому, потребует индивидуального регулирова-
ния.

Под повышением экономичности режима напряжений
обычно понимается более тонкая задача — дальнейшее
повышение народнохозяйственной эффективности для
каждой конкретной установки в пределах технически до-
пустимых условий ее работы. При этом может быть
получен дополнительный экономический эффект, кото-
рый требует более тщательного определения. Этот до-
полнительный эффект может быть обусловлен различ-
ными факторами, которые следует учитывать совместно.
Здесь имеются в виду: снижение потерь энергии в сети,
повышение экономичности работы электроприемников я
связанных с ними производственных механизмов, допол-
нительное повышение производительности агрегатов я
людей и т. п.

Перечисленные факторы в большей мере определяют-
ся параметрами режима и в первую очередь качеством
напряжения. Поэтому они должны учитываться при
оптимизации режима и, в частности, при регулиро-
вании напряжения с помощью автоматизированных
устройств.

Задача регулирования напряжения.в целом (при воз-
можности обеспечения технически допустимых отклоне-
ний напряжения) входит в более общую задачу оптими-
зации режимов работы энергетических систем. При этом
22
еХ11цчески допустимые отклонения напряжения входят
в число накладываемых ограничений для параметров
режима.

1-3. СЛУЧАЙНЫЙ ХАРАКТЕР ИЗМЕНЕНИЯ РЕЖИМА НАПРЯЖЕНИЙ

Решение задач регулирования напряжения сущест-
венно осложняется тем, что режим нагрузок, которым
определяется режим напряжений, не всегда может быть
однозначно определен с достаточной точностью. В общем
случае нагрузки многих электроприемников (например,
в сети промышленных предприятий) являются случай-
ными функциями времени. При этом нагрузки ряда элек-
троприемников оказываются коррелированными во вре-
мени. Это значит, что для некоторых условий работы
электрической сети можно определить только вероят-
ность той или иной нагрузки и отразить связь ее вели-
чины с другими нагрузками.

В таких условиях случайной функцией времени яв-
ляется и отклонение напряжения в отдельных узлах се-
ти. Отсюда следует, что действительно полный анализ
режима напряжений в сети можно осуществить только
на основе использования методов математической стати-
стики и теории вероятности (Л. 5 и 23].

По мере укрупнения нагрузок влияние случайного ха-
рактера изменения нагрузок отдельных электроприемни-
ков уменьшается. Так, график нагрузки целого завода
является уже более определенным, чем например, на-
грузка отдельного агрегата. Более определенной являет-
ся даже нагрузка отдельного цеха завода, так как она
в значительной мере зависит от протекания технологиче-
ского процесса в данное время.

Поэтому обычно для завода в целом можно с доста-
точной уверенностью пользоваться графиком изменения
нагрузки во времени, если разделять дни — рабочий и
выходной, зимний и летний и т. д. Здесь наблюдается
большая устойчивость в изменении нагрузки, чем у от-
дельных электроприемников, хотя определенный разброс
в отдельных точках графика все же имеет место. Это
нетРУДНо установить экспериментально, если снять
график нагрузки за несколько одинаковых суток, но
в разные периоды месяца и даже недели.

Следовательно, детерминированный (без учета слу-
чайного характера изменения нагрузок) подход к реше-
нию задач оптимизации режимов работы системы элек-
троснабжения средствами регулирования напряжения
может быть допущен далеко не всегда. В большей мере
он применим для питающих сетей. Для распределитель-
ных сетей он характеризует положение в основном с ка-
чественной стороны, а не с количественной. Особая осто-
рожность должна быть проявлена при исследовании ре-
жима напряжений для отдельных электроприемников
в сетях промышленных предприятий с резко переменным
технологическим процессом производства.

Это особенно важно при рассмотрении задач, связан-
ных с повышением экономичности систем электроснаб-
жения, но должно учитываться и при обеспечении техни-
чески допустимых режимов напряжения. В частности,
не всегда можно делать какие-либо выводы на основа-
нии сведений о режиме напряжений только в предель-
ных режимах — наибольших и наименьших нагрузок.

Более полно и правильно, чем отдельные частные зна-
чения отклонений напряжения, характеризует положение
кривая распределения отклонений напряжения для ка-
кого-либо узла сети или для сети в целом. Такая кривая
характеризует положение за весь период времени, для
которого она составлена.

1-4. ВОЗМОЖНЫЕ СПОСОБЫ ИЗМЕНЕНИЯ И РЕГУЛИРОВАНИЯ
РЕЖИМА НАПРЯЖЕНИЙ И ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ
ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ И ПРОЕКТИРОВАНИИ СЕТИ

Для обеспечения указанных в § 1-2 требований к ре-
жиму напряжений принципиально возможно использова-
ние следующих способов *:

а)	централизованное изменение режима напряжений
или регулирование напряжения на шинах или выводах
центра питания (ЦП);

б)	изменение или регулирование значений потерь на-
пряжения в отдельных элементах сети (линиях, транс-
форматорах) или в нескольких элементах (участках)
сети одновременно;

в)	изменение или регулирование коэффициента транс-
формации линейного регулятора или трансформатора,
включенного на участке сети от ЦП до электроприем-
ников.

Здесь под изменением понимается единовремен-
ное мероприятие, проводимое на длительный период

1 Подробнее эти вопросы рассматриваются ниже в гл, 2 и 3.
времени. Таковым может быть: изменение рабочего поло-
жения регулировочного ответвления (ПБВ) трансфор-
матора, включение установки продольно-емкостной ком-
пенсации, включение дополнительной линии, замена
сечения проводов ит. д. При этом режим напряжений мо-
жет быть существенно улучшен. Однако закон измене-
ния напряжений остается вынужденным, обусловленным
изменением нагрузок.

Под регулированием понимается текущее изме-
нение параметра (напряжения, коэффициента трансфор-
мации, потери напряжения), применяемое в целях изме-
нения режима напряжений по желаемому закону. Такое
изменение осуществляется обычно автоматически. Воз-
можности регулирования во всех случаях оказываются
ограниченными. В каждом случае закон регулирования
должен специально подбираться.

Следует различать задачи регулирования и измене-
ния режима напряжения в условиях эксплуатации сети —
при наличном оборудовании и в условиях проектирова-
ния — когда выбираются средства регулирования и па-
раметры оборудования.

При эксплуатации сети требуется наиболее полное и
экономичное использование всех имеющихся возможно-
стей регулирования. Для этого все средства автомати-
ческого регулирования должны иметь соответствующие
уставки. В условиях текущей эксплуатации дело сводит-
ся к контролю за режимом напряжений и (в случае
надобности) выполнению вытекающих из этого контроля
мероприятий. К числу их относятся: изменение уставок
автоматических регуляторов напряжения, изменение ра-
бочего положения регулировочных ответвлений у нере-
гулируемых трансформаторов с (ПБВ), дополнительная
автоматизация имеющихся средств регулирования (если
до этого времени они не были автоматизированы) и
т. д. При этом в первую очередь выполняются требова-
ния обеспечения технически допустимого режима на-
пряжений, а затем и его оптимизации (по мере возмож-
ности) или хотя бы некоторого повышения экономич-
ности.

При проектировании сети задача сводится к выбор]
оптимального варианта решения. При этом необходимы!
является требование обеспечения технически допусти
мого режима напряжений, но одновременно учитываете
и возможность повышения экономичности режимов рг
боты системы электроснабжения. За счет дополнитель-
ной экономии, получаемой при регулировании напряже-
ния, может оправдаться установка дополнительных уст-
ройств, необходимых для этого регулирования, замена
одних устройств другими, расширение диапазонов ре-
гулирования и т. д. Для выполнения таких расчетов тре-
буется интегральный учет дополнительной экономии —
за длительный период времени порядка одного года.

Интегральный контроль требуется и при расчетах
с абонентами электрической энергии. Дело в том, что
оптимальный режим напряжений в сети не во всех слу-
чаях может фактически обеспечиваться. При этом может
иметь место определенный экономический ущерб для на-
родного хозяйства. Он может быть связан как с недо-
статками работы электроснабжающей организации (тог-
да эта организация и должна отвечать материально за
соответствующие недостатки), так и с невыполнением
каких-либо требований со стороны абонента (соответст-
вующее материальное воздействие должно быть стиму-
лом для обеспечения условий экономичности). Инте-
гральный контроль дает основу для использования
материальной заинтересованности обеих сторон в выпол-
нении требований, обусловленных народнохозяйственны-
ми интересами.

Оптимальное решение можно получить только путем
выполнения тщательных технико-экономических расче-
тов. Сравнение фактического положения в электрической
сети с расчетным дает возможность выяснить технико-
экономическую эффективность соответствующих меро-
приятий.

1-5. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КОМПЕНСИРУЮЩИХ УСТРОЙСТВ
ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ

Большое значение для решения задачи регулирования
напряжения имеют автоматизированные компенсирую-
щие устройства — управляемые батареи конденсаторов,
синхронные двигатели с автоматическим регулированием
тока возбуждения, источники реактивной мощности с уп-
равляемыми вентилями 1 и т. д.

При этом следует иметь в виду, что регулирование
напряжения в электрической сети практически возможно

1 Эти устройства еще находятся в стадии лабораторных иссле-
дований.
только в том случае, если имеется достаточный резерв
реактивной мощности. Это объясняется тем, что повыше-
ние уровня напряжения в сети (возможное в процессе
регулирования напряжения в ней) обычно связано с за-
ветным ростом потребляемой реактивной мощности, ко-
торое должно быть покрыто за счет имеющегося ре-
зерва.

Рассмотрим случаи, когда регулирование напряжения
производится регулирующими устройствами, действие
которых основано на изменении коэффициентов транс-
формации под нагрузкой. Допустим, что на шинах вто-
ричного напряжения трансформатора с РПН требуется
повысить напряжение. При этом должна увеличиться
реактивная мощность нагрузки. Рост потребности в ре-
активной мощности одновременно приводит к передаче
дополнительной реактивной мощности по сети и увели-
чению потери напряжения на этом пути. Поэтому при
отсутствии местного резерва реактивной мощности повы-
шение уровня напряжения в одной части сети должно
привести к его понижению в остальной ее части, где уве-
личиваются задающие токи, возрастают потери напря-
жения, увеличиваются потери реактивной мощности, воз-
растают потери энергии. Покажем это графически.

На рис. 1-1 изображены статические характеристики
для приемной (а) и передающей (Ь) частей сети при
достаточном ее резерве в данном узле. Точка их пере-
сечения соответствует рабочему режиму напряжения
в данном узле. Изменение коэффициента трансформации
в этом узле равносильно включению добавочной э. д. с.
Е, которая отражается на том же графике в виде раз-
ности абсцисс тех же характеристик (если никаких дру-
гих изменений в сети не произошло). На рис. 1-1 видно,
что это приводит к почти такому же повышению напря-
жения Д[7а в данном узле со стороны приемной части
сети, но одновременно и к некоторому снижению напря-
жения М1Ь со стороны передающей части сети. Все это
происходит при увеличении потребляемой и передавае-
мой реактивной мощности на AQ.

На рис. 1-2 показаны те же статические характери-
стики, но в условиях недостаточного резерва реактивной
мощности в данном узле сети. Характеристика b здесь
0Лее пологая, чем на рис. 1-1. При этом добавочная
э- Д. с. Е приводит лишь к сравнительно малому увели-
ению напряжения Д[7„ со стороны приемной части
электрической сети, но к значительно большему сниже-
нию напряжения A'Ub со стороны передающей части
сети. Потребляемая и передаваемая реактивная мощ-
ность возрастает на AQ, но значительно меньше, чей
в предыдущем случае. Однако в целом эффект регулиро-
вания является скорее отрицательным, чем положитель-
ным: относительно небольшое улучшение режима напря-
жений в приемной части сети существенно ухудшает
этот режим в передающей части.

Рис. 1-1. Статические характе-
ристики реактивной мощности
нагрузки узла при достаточном
резерве мощности в узле.

Рис. 1-2. Статические характери-
стики нагрузки при недостаточном
резерве реактивной мощности в
данном узле нагрузки.

При дефиците реактивной мощности в данном узле
действие автоматического регулятора напряжения может
привести к нарушению статической устойчивости в этом
узле нагрузки, так как увеличение потребляемой реак-
тивной мощности только увеличивает величину дефици-
та, т. е. процесс имеет лавинообразный характер.

Поэтому, как правило, применение регулирующих
устройств должно сопровождаться одновременной уста-
новкой и компенсирующих устройств соответствующей
мощности. Добавочные компенсирующие устройства не
требуются только в тех случаях, когда имеется доста-
точно большой резерв реактивной мощности за счет ее
источников, размещенных электрически сравнительно
близко
Автоматизированные источники реактивной мощности
могут быть использованы и как регулирующие устройст-
ва. Действительно, в соответствии с выражением (1-3)
генерация дополнительной реактивной мощности в неко-
тором узле электрической сети должна приводить к по-
вышению напряжения1 в нем и в некоторых других
пунктах сети (в зависимости от распределения этой ре-
активной мощности). В других пунктах сети повышение
напряжения получается тем меньше, чем меньше общее
реактивное сопротивление для этих пунктов относитель-
но базисного узла. При этом в качестве базисного целе-
сообразно принимать узел, к которому присоединен ис-
точник реактивной мощности, нагрузка которого соответ-
ственно уменьшается.

В разомкнутой сети обычно повышение напряжения
в последующей (по пути передачи электрической энер-
гии) части сети получается таким же, что и в пункте
генерации добавочной реактивной мощности.

Эффективность регулирования напряжения компенси-
рующим устройством зависит от эквивалентных реактив-
ных сопротивлений сети

X = Im(Z).

Чем больше реактивные сопротивления, тем большее
влияние оказывает генерация реактивной мощности на
режим напряжений в сети. Поэтому заметный эффект
получается только в воздушной сети или за трансфор-
матором сравнительно малой мощности.

Преимуществом регулирования напряжения компен-
сирующим устройством является то, что при этом ча-
стично исключается необходимость передачи дополни-
тельной реактивной мощности по сети. Однако полно-
стью заменять какие-либо регулирующие устройства
компенсирующими, как правило, нецелесообразно: во
многих случаях при этом потребовалась бы излишне
большая мощность компенсирующих устройств. Это при-
вело бы и к дополнительным затратам и к снижению
экономичности работы сети, так как вызвало бы появ-
ление в ней опережающих токов.

1 В соответствии с принятым положительным направлением за-
Дающих токов генерация дополнительной мощности приводит к уве-
личению задающих токов J.
Оптимальное решение получается на основании тех-
нико-экономических расчетов. Следует иметь в виду, что
в условиях СССР стоимость регулирующих устройств
(особенно встроенных) значительно меньше, чем стои-
мость компенсирующих устройств (если иметь в виду
тот же эффект регулирования напряжения в сети).

1-6. ТИПОВАЯ СИСТЕМА РЕГУЛИРОВАНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ В СЕТИ

Обычно расчет всей электрической сети от зажимов
источников питания до зажимов электроприемников
практически невозможен из-за исключительно большой
ее сложности. К тому же и проектирование электриче-
ской сети ведется, как правило, по частям. Поэтому
в дальнейшем при рассмотрении задачи регулирования
напряжения сеть целесообразно разделять на части.
В дальнейшем условно эти части называются питающей
(при напряжениях 35 кв и выше) и распределительной
(ниже 35 кв).

На границах связи питающей сети с распределитель-
ной, как правило (типовое решение ) *, устанавливают-
ся регулируемые трансформаторы (с РПН), обеспечи-
вающие централизованное регулирование напряжения.
Это в значительной мере делает независимым режим на-
пряжений в распределительных сетях от режима напря-
жений в питающей сети. Затем, по мере надобности, на
ЦП применяются линейные регуляторы (ЛР), а в сетях
потребителей используются дополнительно местные
средства регулирования напряжения — управляемые ба-
тареи конденсаторов, регулируемые синхронные двига-
тели и (в отдельных случаях) трансформаторы малой
мощности с РПН.

Регулирование на шинах генераторного напряжения
(станций или подстанций с синхронными компенсатора-
ми) имеет те же цели, что и на шинах вторичного на-
пряжения районных подстанций с регулируемыми транс-
форматорами (с РПН) 2. Наряду с этим применение ре-
гулируемых трансформаторов (с РПН) требуется также
в местах установки источников реактивной мощности (на
станциях и подстанциях с синхронными компенсатора-

1	Более подробно применяемые решения охарактеризованы
в гл 2 и 3.

2	В соответствии с ПУЭ {Л. 3, § 1-2-6] указанные шины станций
и подстанций, к которым присоединяются распределительные сети,
называются центрами питания (ЦП),
ми) Иначе при отсутствии трансформаторов с РПН
трудно регулировать величину реактивной мощности, пе-
редаваемой в питающую сеть.

Применение дополнительных регулирующих уст-
ройств в питающей сети может оказаться целесообраз-
ным для осуществления регулирования уровня напря;
жения в сети каждой ступени трансформации в отдель-
ности или нескольких ступеней вместе. Такое регули-
рование дает возможность повысить экономичность ра-
боты питающих сетей (подробнее см. гл. 3).

Особое значение имеет регулирование уровня напря-
жения в сетях сверхвысоких номинальных напряжений
(330 кв и выше). Здесь может оказаться целесообраз-
ным регулирование уровня напряжения даже в отдель-
ных линиях. Причина этого заключается в том, что
в этих сетях относительно велика потеря активной мощ-
ности, вызванная короной на проводах, и большие зна-
чения имеют емкостные токи.

Оба условия приводят к экономической целесообраз-
ности снижения уровня напряжения в режимах малых
нагрузок. При этом снижаются потери энергии, а также
иногда уменьшается и необходимая установленная мощ-
ность реакторов, которые должны потреблять избыточ-
ную реактивную мощность, генерируемую линией. Про-
веденные исследования показывают, что передача этой
избыточной реактивной мощности практически недопу-
стима: она очень велика и вызвала бы недопустимо
большие потери напряжения. Кроме того, передача реак-
тивной мощности на большие расстояния нецелесообраз-
на по технико-экономическим условиям.

Таким образом, линии сверхвысоких напряжений
оказываются нерациональным источником реактивной
мощности. Избыточная реактивная мощность вынужден-
но появляется в те периоды времени, когда она менее
требуется, и в тех местах, где она не может быть ис-
пользована. Для ее компенсации требуются реакторы
виям°)РЬ1е' ПРавда’ тРебуются иногда и по другим усло-

Задача выбора регулирующих и компенсирующих
У тройств для линий большой протяженности связана
акже с задачей обеспечения устойчивости работы элек-
трической системы.
1-7. СВЯЗЬ МЕЖДУ РЕЖИМОМ НАПРЯЖЕНИЙ, РАСПРЕДЕЛЕНИЕМ
РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ И ЭКОНОМИЧНОСТЬЮ РАБОТЫ СЕТИ

Режим распределения реактивной мощности в элек-
трических сетях тесно связан с задачей регулирования
напряжения в них и поэтому данные вопросы могут рас-
сматриваться независимо только в отдельных случаях.
Влияние на режим напряжений должно учитываться и
при выборе компенсирующих устройств, особенно в рас-
пределительных сетях. Ниже эти вопросы рассматрива-
ются более подробно.

Казалось бы, более дешевым должно оказаться по-
лучение реактивной мощности непосредственно от гене-
раторов электрических станций (по сравнению с получе-
нием ее от специальных компенсирующих устройств).
Тем более не требует никаких дополнительных затрат
использование реактивной мощности, генерируемой ли-
ниями электрических сетей высших номинальных напря-
жений, особенно сверхвысоких, где она имеет весьма
большие значения.

Фактически положение оказывается значительно бо-
лее сложным. Передача реактивной мощности по сети
связана со многими нежелательными явлениями и не
всегда оправдывается экономически.

Ниже дана краткая характеристика указанных не-
желательных явлений и результатов их действия.

Увеличение значений токов в отдельных ветвях i
сети. Особенно значительным это увеличение становится
при коэффициентах мощности ниже 0,9, т. е. при коэф-
фициентах реактивной мощности (tg ср) выше 0,5:

_ Vp1+q1
~~ и

(1+4^)-

и

При этом может потребоваться увеличение пропускной
способности соответствующих участков сети по величине
тока. Это значит, что иногда требуется увеличение номи-
нальной мощности трансформаторов, а также увеличе-
ние сечений проводов и кабелей.

Увеличение потери напряжения на отдельных уча-
стках воздушной сети и в трансформаторах:



m

PgRn + QgXg
Ui

(PtiXg — QM2
2U%
где т — число ветвей, последовательно входящих
в путь между границами данного участка.

Величиной tg epi во многих случаях можно прене-
бречь. Обычно заданными (лимитированными) являются^
значения напряжений у питающих узлов сети. Поэтому
увеличение потери напряжения в сети приводит к сни-
жению значений напряжения у приемных пунктов, что
в свою очередь ведет к дальнейшему увеличению задаю-
щих токов, а следовательно, и токов на соответствующих
участках сети. При этом утяжеляются также условия ре-
гулирования напряжения, так как требуются соответст-
венно большие диапазоны регулирования.

Увеличение нагрузочных потерь реактивной мощности
в сети:

/=1

Л Р2

Z=1

где п — число ветвей, входящих в состав рассматрива-
емой части сети.

Следует отметить, что обычно почти половина реак-
тивной мощности нагрузки электрической системы обус-
ловлена нагрузочными потерями реактивной мощности
в сети. При коэффициенте мощности нагрузок, близком
к 0,8, до 1/3 указанной величины потерь обусловлена пе-
редачей реактивной мощности по сети. Поэтому сниже-
ние потерь реактивной мощности в сети приводит одно-
временно и к уменьшению необходимой мощности ком-
пенсирующих устройств.

Рекомендуемое в настоящее время размещение ком-
пенсирующих устройств непосредственно в местах по-
требления реактивной мощности [Л. 4], и в частности,
в сетях промышленных предприятий, должно привести
к устранению необходимости передачи реактивной мощ-
ности по сети в таких больших количествах, которые ха-
рактерны для современных электрических сетей. Это
может привести к снижению суммарной реактивной на-
грузки системы, а следовательно, и суммарной установ-
ленной мощности источников реактивной мощности поч-
ти на 15%. Чем ближе к месту потребления реактивной
мощности устанавливается компенсирующее устройство,
тем меньше может быть его номинальная мощность.

Увеличение нагрузочных потерь активной мощности
в системе:

П D2 i Л2	П ©2

АР=L =S up'(1+

В указанных выше условиях почти 1/7 часть потерь
активной мощности в электрической системе обусловле-
на передачей реактивной мощности по электрическим
сетям. В режиме наибольших нагрузок энергетической
системы это требует соответствующего увеличения уста-
новленной мощности электрических станций. Заметную
роль здесь играет и снижение общего уровня напряже-
ния в электрических сетях, связанное с передачей реак-
тивной мощности по ним. Это как бы вторичное отрица-
тельное явление.

Увеличение потерь энергии в сети:

р	р п г 2

= = ^(1+

1 — 1	i— 1 ; —1	_

где р — число рассматриваемых характерных режимов
в течение года. Это ухудшает технико-экономические
показатели работы электрической системы. Расчеты по-
казывают, что передача реактивной мощности практи-
чески может быть целесообразна только в пределах сети
данной ступени трансформации [Л. 4]. Во многих случаях
приближение компенсирующих устройств к местам по-
требления реактивной мощности оправдывается уже
только за счет достигаемой при этом экономии в потерях
энергии в сети.

Явление увеличения реактивной мощности, генери-
руемой линиями воздушных электрических сетей высших
напряжений, вследствие повышения общего уровня на-
пряжения из-за снижения величины передаваемой по се-
тям реактивной мощности специально не всегда жела-
тельно. Как уже отмечалось, причина этого заключается
34
в том, что в ряде случаев эта реактивная мощность не
может быть продуктивно использована и должна ком-
пенсироваться на месте с помощью реакторов (это от-
носится в основном к линиям с номинальными напряже-
ниями 500 кв и выше).

1-8. ТРЕБОВАНИЯ К РЕЗЕРВУ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ
ПО УСЛОВИЯМ РЕГУЛИРОВАНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ

Возможность существования рассматриваемого рабо-
чего режима электрической сети обычно проверяется
по условию соблюдения баланса реактивной мощности
в ее узлах. Наличие достаточно крупных источников
реактивной мощности в каких-либо других частях элек-
трической системы еще не означает, что их реактивная
мощность может быть использована в данной сети, так
как передача ее по промежуточным частям электриче-
ской системы может оказаться недопустимой по пара-
метрам режима. В нормальных рабочих режимах это,
кроме того, может оказаться и экономически нецелесо-
образным.

Фактически существующий резерв реактивной
мощности в каком-либо узле электрической системы
определяется как наибольшая величина реактивной
мощности, которая может быть дополнительно потреб-
лена в этом узле при данном режиме нагрузки в усло-
виях, когда параметры режима не выходят за допусти-
мые пределы. Резерв реактивной мощности, таким обра-
зом, определяется путем расчета при искусственном уве-
личении потребляемой реактивной мощности в каждом
узле системы. Величина резерва при этом оказывается
различной для разных узлов системы и для разных ре-
жимов ее работы.

Если допустимые параметры режима нельзя полу-
чить в рассматриваемых условиях нагрузки, то следует
считать, что в этом случае имеет место дефицит
реактивной мощности. Величина его равна наи-
меньшей мощности компенсирующих устройств, кото-
чт^бСЛеДует дополнительно установить в данном узле,
ооы довести значения параметров режима до допусти-
1Х ЗНачений. Таким образом, дефицит реактивной мощ-
СИрТИ Также получается различным для разных узлов
затТеМЫ и для Разных режимов ее работы. Может ока-

вся, что в каких-то узлах системы в одних условиях
получается резерв реактивной мощности, а в других —
дефицит.

Отсутствие достаточного резерва реактивной мощ-
ности, а тем более дефицит ее, требует установки допол-
нительных компенсирующих устройств. Наивыгодней’
шее решение по выбору параметров компенсирующие
устройств (их типа, номинальной мощности и мест раз-
мещения) получается путем сравнения возможных ва-
риантов решения. Критерием выгодности варианта
является условие минимума приведенных затрат. Вари-
антный путь решения задачи обусловлен большим коли-
чеством различных ограничений, сложностью получае-
мых зависимостей и большим числом рассматриваемые
рабочих режимов с разными исходными условиями
(здесь, в частности, имеются в виду различные после-
аварийные условия).

В пределах каждого варианта следует считаться
с возможностью наиболее полного (экономически обос-
нованного) использования каждого компенсирующего
устройства во всех рабочих режимах. При этом должно
учитываться и изменение режима напряжений в электри-
ческих сетях в связи с возможностью использования
каждого компенсирующего устройства в качестве регу-
лирующего. Это требует достаточно подробного расчета
каждого рабочего режима электрической сети при пред-
положенном составе компенсирующих устройств. Расче-
ты при этом производятся аналогично расчетам экс-
плуатационных рабочих режимов существующей сети
с установленным оборудованием. Такие подробные рас-
четы требуются для определения получаемого экономи-
ческого эффекта, который может быть основанием
для применения дополнительных (не требующихся по
условиям обеспечения баланса реактивной мощности
в отдельных узлах системы) компенсирующих уст-
ройств.

При проектировании распределительных сетей при-
ходится считаться с экономичностью режима напряже-
ний в рассматриваемых режимах нагрузки, а также
с изменением величины потребляемой реактивной мощ-
ности электроприемниками при изменении режима на-
пряжений. Последнее условие может оказаться решаю-
щим и привести к целесообразности снижения рабочего
уровня напряжения в режимах больших нагрузок
(в пределах технически допустимых значений).
Пело в том, что ориентация на работу при повышен-
ом уровне напряжения в распределительной сети в ре-
жимах больших нагрузок автоматически влечет за собой
Жакт увеличения установленной мощности компенсирую-
щих устройств. При этом в промышленных сетях увели-
чение потребляемой реактивной мощности может ока-
заться достаточно большим. Поэтому большими полу-
чаются и дополнительные затраты на компенсирующие
устройства. Правда, экономический эффект от повыше-
ния уровня найряжения также может оказаться боль-
шим. Наивыгоднейшее решение в общем случае долж-
но быть выявлено путем расчетов.

В ряде случаев — в городских, сельских сетях — ре-
жим напряжений при больших нагрузках получается
практически вынужденным. Это происходит при доста-
точно больших значениях потери напряжения в сети.
Снижение уровня напряжения в таких случаях является
недопустимым, так как приводит к невыполнению норм.
При этом требуется определенная реактивная мощность;
снижение ее является недопустимым.

При проектировании питающих сетей приходится
считаться с особенностями присоединенных к ним рас-
пределительных сетей и, в частности, с возможностью
получения реактивной мощности от ее источников, уста-
новленных в распределительных сетях. Решающими
в этих условиях обычно являются наиболее тяжелые
послеаварийные условия работы рассматриваемой элек-
трической сети, возникающие при отключениях линий,
трансформаторов и самих .источников реактивной мощ-
ности.
Глава вторая

РЕГУЛИРОВАНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ

В РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЯХ

2-1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РЕЖИМА НАПРЯЖЕНИИ
В РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОЙ СЕТИ

Наиболее полную и достаточно наглядную характе-
ристику режима напряжений во всей распределительной
сети можно получить путем графических построений—
в виде обобщенной диаграммы напряжений. Эта харак-
теристика является в большей мере качественной, чем
количественной, так как строится на основе детермини-
стических представлений. Однако она позволяет полу-
чить ряд конкретных сведений о путях обеспечения до-
пустимого режима напряжений в сети.

Обобщенная диаграмма строится для идеализирован-
ных условий (перечисленных ниже) и не вполне соответ-
ствует действительности даже при известных графиках
нагрузки. Поэтому практически в получаемые результа-
ты должны быть введены некоторые коррективы. В не-
которых случаях (например, для городских сетей) полу-
чаемые результаты можно считать достаточно близкими
к действительности [Л. 24].

Типовая распределительная сеть состоит из двух ча-
стей — сети с. н. (среднего напряжения — в пределах от
6 до 20 кв) и сети н. н. (низшего напряжения — обычна
380/220 в или 220/127 в). Предполагается, что в любом
месте сети с. н. может быть присоединен распредели-
тельный трансформатор (РТ) с соответствующей сетью
н. н. и что в любом месте каждой сети н. н. может быть
присоединен электроприемник.

Основным допущением при построении обобщенной
диаграммы является следующее. Предполагается, что
38
^пепельные режимы — наибольших и наименьших на-
DV3OK___являются показательными, так как все осталь-

ные режимы для каждого пункта сети находятся в этих
ппеделах (т. е. являются промежуточными). Это отно-
сится не только к величинам нагрузок, но и к значениям
напряжений. При этом даже необязательна строгая про-
порциональность изменения всех нагрузок.

За исходное принимается условие, при котором в ука-
занных (следовательно, и во всех других) режимах ра-
боты сети отклонения напряжения ни в одном мегте
сети н. н. не должны выходить за технически допустимые
пределы (установленные действующими нормами), кото-
рые предполагаются одинаковыми для всех сетей н. н. и
для всех их пунктов 1 (Ед).

По оси ординат диаграммы откладывают относитель-
ные значения отклонений напряжения V' в режиме наи-
больших нагрузок, а по оси абсцисс — в режимах наи-
меньших нагрузок (Е"). Тогда при отсутствии зоны не-
чувствительности у автоматического регулятора напря-
жения (АРН) режим напряжений в каждом пункте сети
н. н. или с. н. определяется точкой К с координатами
EZK, E,zk (рис. 2-1). Наличие зоны нечувствительности
8 приводит к возможности дополнительного отклонения
напряжения в любом режиме на половину зоны нечув-
ствительности. При этом режим напряжений в любом
данном пункте сети (н. н. или с. н.) определяется с точ-
ностью до ±е/2 и изображается на диаграмме (рис. 2-1)
квадратом abed. Зона допустимых значений напряжений
в сети определяется большим квадратом ABCD (отмечен
на рис. штриховыми линиями).

Если все точки, характеризующие режим напряжений
в рассматриваемой сети н. н. при отсутствии зоны нечув-
ствительности (или все малые квадраты abed возмож-
ных режимов напряжений во всех пунктах ее при нали-
пни зоны нечувствительности), находятся в пределах
квадрата ABCD, то полученный режим напряжений
в Целом является допустимым. Предположим, что рас-
сматриваемый пункт Л сети н. н. является ее начальным
пунктом. Наибольшая потеря напряжения в этой сети
режиме наибольших нагрузок составляет Д[/', а в ре-
нме наименьших нагрузок At7/Z. Тогда режим напря-

1	в

MorvT к Аеис1вительности наибольшие и наименьшие значения Уд
у оыть различными.
Жений во всех пунктах сети отражается на диаграммме
в виде прямой 1 КК' (при отсутствии зоны нечувстви-
тельности) с угловым коэффициентом

ka — tg а — ду„

(2-1)

Или в виде сложной фигуры abcc'd'a' (при наличии зоны
нечувствительности), которая показана на рис. 2-2. Там

Р'ис. 2-1. Область допустимых
Значений напряжений для элек-
троприемников в координатах
V', V".

Рис. 2-2. График изменения режи-
мов напряжений в линии КК' сети
н. н. в координатах V', V".

Же показан и большой квадрат ABCD допустимых ре-
жимов работы сети. Если полученная фигура abcc'd'a
оказалась в пределах квадрата ABCD, то для всех пунк-
тов t сети получается:

-vn<v(<+vR,

т. е. режим напряжений оказывается допустимым.

Для дальнейшего построения целесообразно все зна-
чения отклонений напряжения привести к ступени выс-
шего напряжения соответствующего РТ. Для этого надо
Учесть влияние потерь напряжения в самом РТ в обоих
режимах Д1/т, Д[7"т и отличие номинального напряже-

1 Линия КК' получается прямой только в случае одинаковых
Д1/'

отношений д£у77 для всех пунктов сети.
ния его рабочего вывода первичной обмотки от номи-
нального напряжения сети. Вторичная обмотка РТ всег-
да имеет номинальное напряжение на 5% выше номи-
нального напряжения сети.

Для упрощения построения диаграммы предполагает-
ся, что во всех РТ потери напряжения AL’'T в режиме
наибольших нагрузок одинаковы, так же как и в режи-
ме наименьших нагрузок	Поэтому для их учета

достаточно произвести соответствующее смещение осей
координат — влево на величину &U"T и вниз на величи-
ну AsU't. Новая система координат имеет центр в точке
О? (показана на рис. 2-2 штриховыми линиями).

Для учета отличия относительного коэффициента
трансформации РТ от единицы следует учесть рабочее
положение регулировочного ответвления (первичной
обмотки).

Относительное отклонение напряжения 1Д у входных
зажимов трансформатора отличается от относительного
отклонения напряжения у его выходных зажимов УД:

VI=(Vn+Af;T+l)AT—1,

где Ат — относительный коэффициент трансформа-
ции РТ,

= С + W “ V,„> ~ 1 + v„ - V,„. (2.2)
‘ F Пт

Здесь ViT — относительное отклонение номинального на-
пряжения рабочего вывода первичной об-
мотки от номинального напряжения сети;

Уцт — то же для вторичной обмотки.

Поэтому приближенно

= Hi + ^iT - VnT +	= vn - Е + Д£7Т (2-За)

ИЛИ

Vn^V1 + E-WT,

(2-36)

где Е — добавочная э. д. с. или добавка, вносимая
трансформатором в связи с отличием его отно-
сительного коэффициента трансформации от
единицы, в процентах,

^ = VI!t-VIt-5o/o-VIt.	(2-4)

Эта э. д. с. учитывается при построении диаграммы
аналогично потере напряжения, но остается неизменной,
не зависящей от нагрузки. Поскольку РТ имеют не-
сколько регулировочных ответвлений (от трех до пяти),
то целесообразно в данном случае построить дополни-
тельно соответствующие большие квадраты допустимых
режимов.

Таблица 2-1

Рабочее положение ответ- влений, %	Значение добавки Е, %
+5	0
4-2,5	2,5
0	5
-2,5	7,5
-5	10

В табл. 2-1 указаны приближенные значения доба-
вок, возникающих в зависимости от рабочего положения
ответвлений (для трансформаторов с ПБВ). Эти добав-
ки приводят к одновременному изменению отклонений

Рис. 2-3. Область допустимых условий
работы электроприемников по режиму
напряжений, приведенная к стороне ВН
РТ, имеющих три регулировочных от-
ветвления.

напряжения в каждой из сетей н. н., присоединенных
к соответствующим РТ, в целом. Учет их влияния про-
изводится перемещением соответствующих квадратов
вниз и влево на величину Е (рис. 2-3).

Полученная диаграмма позволяет установить, являет-
ся ли режим напряжения во всех сетях н. н. допустимым
42
в рассматриваемых условиях с учетом режима напряже-
ний в сети с. н. Фактический режим напряжений в сети
с. н. отражается на диаграмме так ж£, как и для сети
н. н. Другим может быть только угловой коэффициент

6c = tgac = -^.	(2-5)

Для установления допустимости режима напряжения
в каких-либо конкретных условиях надо совместить
графики отклонений напряжения в сети с. н. с графика-
ми для сети н. н. Если последние находятся в пределах
соответствующих больших квадратов, то режим напря-
жений является допустимым. В противном случае видно,
где и в каких приблизительно режимах нагрузок откло-
нения напряжения в действительности выходят за пре-
делы допустимых значений.

Полученная обобщенная диаграмма напряжений
в распределительной сети дает возможность установить
соотношения между всеми величинами, влияющими на
режим напряжений, и выбрать условия, при которых ре-
жим напряжений оказывается допустимым во всех сетях
н. н.

Прежде всего по диаграмме видно, что в большинст-
ве случаев строго ограниченными оказываются уставки
отклонений напряжения для АРН, установленных в ЦП,
в режиме наибольших нагрузок. Повышение отклонений
напряжения на шинах ЦП возможно только при нали-
чии участка в начале сети с. н., к которому РТ не при-
соединяются. Это повышение должно быть равным по-
тере напряжения на данном участке в режиме наиболь-
ших нагрузок.

Понижение отклонения напряжения приводит к со-
ответствующему (на ту же величину) снижению допу-
стимой потери напряжения в сети с.н.

В режиме наименьших нагрузок обнаруживаются не-
сколько большие возможности — в зависимости от вели-
чины потери напряжения в сети с. н. и от значения угло-
вого коэффициента kc. Чем ближе это значение к едини-
це, тем больше имеющиеся возможности.

Из диаграммы видно влияние величины ступени ре-
гулировочных ответвлений у РТ на условия регулирова-
ния напряжения и на величину допустимой потери на-
пряжения в сети н. н. Принятое в настоящее время сни-
жение этой ступени с 5 до 2,5% привело к увеличению
допустимой потери напряжения в сетях н. н. на 2,5%.

Наибольшая допустимая потеря напряжения в сети
н. н. (в режиме наибольших нагрузок) зависит от того,
в каком месте сети с. н. присоединен соответствующий
РТ и каким рабочим ответвлением (см. диаграмму).

Ближайший к ЦП распределительный трансформа-
тор присоединяется к сети с. н. ответвлением +5%. При
этом допустимая потеря напряжения в сети н. н. опреде-
ляется:

&Wz=V+-V--^

где V+ — наибольшее допустимое отклонение напряже-
ния у электроприемника;

V- — наименьшее его значение.

По мере отдаления РТ от ЦП допустимая потеря на-
пряжения снижается на величину Д(7С потери напряже-
ния от ЦП до места присоединения его к сети с. н.:

^U^V+-V--^UC.

Наименьшей эта величина получается для места, где
происходит переход с одного рабочего ответвления на
другое, когда

Д/7С=А£’,

где Д£ — ступень регулировочных ответвлений РТ. При
этом

Л(7Д = V+—V-—г—Д£.	(2-6)

Практически приходится ориентироваться именно на
эту величину наибольшей допустимой потери напряже-
ния в сетях н. н., так как в процессе эксплуатации рас-
пределительной сети возможно изменение рабочего по-
ложения ответвлений РТ.

Изменение рабочего положения ответвлений у РТ
приходится производить в пунктах сети с. н., потери на-
пряжения до которых в режиме наибольших нагрузок
кратны величине ступени ДЕ. Если потеря напряжения
А/70 от ЦП до ближайшего РТ отлична от нуля, то поте-
ря напряжения в сети с. н.

At/c^Af+iAt/o,

где п — целое число. При этом должно быть рабочее от-
ветвление

Vp = 5—пДЕ,
если оно имеется и допустимо по режиму напряжений
в соответствующей сети н. н.

На рис. 2-4 для примера приведена обобщенная диа-
грамма, построенная по следующим исходным данным:
V+=5%, У_=—5%, At/o=O, Д£ = 2,5%, Д£'т=2,5% и
Д£"т = 0,5%. Такие данные характерны для городской

Рис. 2-4. Обобщенная диаграмма режима напряжений для
городской сети.

распределительной сети. Кроме того, принято 8 = 2%.
Такая величина характерна для линейных регуляторов
со ступенями регулирования порядка 1,25—1,75%.

Значения добавок напряжения Е указаны у правого
угла каждого большого квадрата. Для большей нагляд-
ности угловые коэффициенты прямых, характеризующих
изменение режима напряжений в линиях, приняты оди-
наковыми для сетей с. н. и н. н.

.	.	г

«С -- «н —
Практически иногда оказывается, что не все регули-
ровочные ответвления РТ могут быть использованы при
данном значении углового коэффициента kc. На обоб-
щенной диаграмме при этом полученный график напря-
жения в некоторых мастях выходит за допустимые пре-
делы. Так, по графику, изображенному на рис. 2-4, вид-
но, что при указанных выше условиях не может быть
использовано ответвление — 5% (при этом £=10%).

Часть графика напряжений для сети с. н., находя-
щаяся в допустимой зоне, определяет наибольшую до-
пустимую потерю напряжения в сети с. н. Д[7С в данных
условиях. На рис. 2-4 эта величина получилась равной
10%. Наибольшая допустимая потеря напряжения в се-
тях н. н. Д1/й получилась в пределах 5,5—8% (с вклю-
чением внутридомовых сетей). Из приведенных выше со-
ображений допустимой приходится считать величину
5,5%. Поэтому в большинстве сетей н. н. при указанных
условиях регулирования среднее напряжение должно по-
лучаться несколько выше номинального (даже в режиме
наибольших нагрузок).

Из диаграммы видно влияние величины зоны нечув-
ствительности, которая в основном определяется вели-
чиной ступени регулирования у регулирующего устройст-
ва, установленного в ЦП трансформатора с РПН или
линейного регулятора. Ее снижение позволяет соответ-
ственно (на ту же величину) повысить допустимую по-
терю напряжения в сетях н. н. и расширить возмож-
ности регулирования напряжения в ЦП.

Этим, в частности, объясняется стремление к сниже-
нию ступеней регулирования у трансформаторов с РПН
и особенно у линейных регуляторов. В настоящее время
эти ступени снижены до 1,5—2%. Зона нечувствитель-
ности у автоматического регулятора напряжения должна
быть несколько больше (приблизительно на 0,5%).

Кроме того, обнаруживается влияние величины сту-
пени регулировочных ответвлений у нерегулируемых РТ
(с ПБВ). По диаграмме, изображенной на рис. 2-4, вид-
но, что при РТ прежней конструкции (с ДЕ = 5%) допу-
стимые потери напряжения в ряде сетей н. н. получаются
значительно меньшими. Например, для сети н. н., при-
соединенной к последнему РТ с регулировочным ответв-
лением + 5%, допустимая потеря напряжения равна 3%.

Из диаграммы видно также, что на шинах ЦП долж-
но быть обеспечено так называемое встречное (соглас-
46
ное) регулирование напряжения (см. § 2-2). Стабили-
зация напряжения не позволяет использовать все имею-
щиеся возможности. В частности, при этом снижается
величина наибольшей допустимой потери напряжения
в сети с. н., что ведет к перерасходу металла проводов.

Таким образом, несмотря на ряд условностей, обоб-
щенная диаграмма дает возможность установить допу-
стимые значения потерь напряжения в сетях с. н. и н. н.,
определить нужный закон регулирования в ЦП и наме-
тить пункты, в которых следует изменять рабочее поло-
жение регулировочных ответвлений у РТ. Все эти ре-
зультаты оказываются взаимно связанными, обеспечи-
вающими допустимый режим напряжений у электро-
приемников. Из диаграммы видно, что только согласо-
ванное выполнение всех вытекающих из нее условий мо-
жет привести к допустимому режиму напряжений. Вы-
полнение только некоторых из них (например, обеспече-
ние допустимых значений потерь напряжения в сетях
с. н. и н. н., как это делается в ряде случаев в настоящее
время) недостаточно.

Отсюда следует важное обстоятельство. В процессе
эксплуатации сети необходим контроль за соблюдением
всех указанных условий, так как они постепенно изме-
няются в связи с ростом существующих нагрузок и по-
явлением новых. В случае несоответствия каких-либо
условий принятым в расчете и требуемым по условиям
обеспечения допустимого режима напряжений у элек-
троприемников необходимо проведение соответствующих
мероприятий.

Указанный анализ режима напряжений в распреде-
лительной сети можно было бы выполнить и путем не-
посредственных расчетов по приведенным формулам.
Однако графическое решение задачи является более
простым и наглядным. Это получается вследствие боль-
шого количества исходных и ограничивающих условий,
наличия зоны нечувствительности у автоматического
регулятора напряжения и дискретного характера из-
менения некоторых параметров.

Из диаграммы непосредственно не видна роль управ-
ляемых батарей конденсаторов. Однако она практически
обнаруживается в снижении значений наибольших по-
терь напряжения в сетях и в уменьшении значений
Угловых коэффициентов прямых, характеризующих ре-
жим напряжений вдоль сети. Оба эти фактора положи-
тельно сказываются на качестве напряжения в сети и на
возможностях регулирования его в ЦП.

Поэтому установка батарей конденсаторов является
практически весьма целесообразной. При сооружении
новой сети это может привести к уменьшению номи-
нальной мощности трансформаторов, снижению расхода
цветного металла или к снижению потерь энергии и
улучшению режима напряжений в сети. В существую-
щей сети, при росте нагрузок, таким путем можно улуч-
шить режим напряжений без реконструкции самой сети.
Однако во всех этих случаях батареи конденсаторов
должны быть управляемыми по режиму напряжений
в сети.

2-2. ВЛИЯНИЕ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ

Из обобщенной диаграммы видно, что удачным вы-
бором закона регулирования напряжения в ЦП можно
существенно повысить технико-экономические показате-
ли распределительной сети при выполнении технических
требований. При этом могут быть наиболее полно
использованы возможные значения допустимых потерь
напряжения в сетях с. н. и н. н.

Наиболее целесообразным является встречное регу-
лирование напряжения, т. е. регулирование с отрица-
тельным статизмом по величине нагрузки, приводящее
к компенсации потери напряжения в некоторой части
распределительной сети. В некотором пункте сети при
этом напряжение должно поддерживаться почти по-
стоянным (по величине). Этот пункт можно определить,
проведя биссектрису координатного угла до пересечения
со средней линией режима напряжений, которая соеди-
няет средние точки К малых квадратов (см. точку М на
рис. 2-4). Эта точка получается приблизительно на вы-
ходных зажимах последнего РТ.

На рис. 2-5 показана зона, в которой возможна ва-
риация закона регулирования в ЦП при указанных
выше частных условиях для обеспечения допустимого
режима напряжений во всех сетях н. н., получающих пи-
тание от данной сети с. н. При этом имеют место отме-
ченные выше предельные значения потерь напряжения
в сетях с. н. и н. н. Частой штриховкой на рис. 2-5 по-
казана зона для случая, когда в сети с. н. необходимо
обеспечить допустимую потерю напряжения М/с = 10%.
В этом случае условия регулирования напряжения в ЦП
48
получаются очень жесткими. Допустимая зона регули-
рования напряжения в ЦП может быть существенно уве-
личена, в случае снижения допустимой потери напряже-
ния в сети с. н. до Д(7С = 7,5% (показана на рис. 2-5 ред-
кой штриховкой).

Возможность указанного регулирования определяет-
ся не только величиной ступени регулирования у уста-

новленного в ЦП регули-
рующего устройства, но и
располагаемым диапазо-
ном регулирования. При
заданном диапазоне ре-
гулирования в ЦП тре-
буемый закон регулиро-
вания может быть выдер-
жан только при условии,
что подведенное со сто-
роны питающей сети на-
пряжение находится в оп-
ределенных пределах. По-
этому современные транс-
форматоры с РПН выпу-

Рис. 2-5. Возможные законы ре-
гулирования напряжения в ЦП
для условий, принятых при по-
строении обобщенной диаграммы
рис. 2-4.

скаются с увеличенным
диапазоном регулирова-
ния. Вместе с тем прихо-
дится проверять значения
напряжений в питающей

сети (см. гл. 3).

Обеспечение требуемого закона регулирования в ЦП
позволяет допускать большие значения потерь напряже-

ния в сетях с. н. по сравнению со случаями, когда этот
закон не выдерживается по тем или иным причинам (но
при этом требуется обеспечение допустимого режима
напряжений у электроприемников). Это дает возмож-
ность в ряде случаев снизить сечения проводов в сети
с. н. до значений, определяемых по условиям экономич-
ности.

Дальнейшее снижение сечений (в основном воздуш-
ных сетей) возможно при "рациональном использовании
управляемых батарей конденсаторов. При этом можно
получить одновременно эффект снижения потерь актив-
ной и реактивной мощности и энергии в сети.

При автоматическом регулировании напряжения
в распределительной сети изменяется характер нагру-
зок соответствующей питающей сети. В частности, изме-
няются статические характеристики нагрузок в зависи-
мости от напряжения. Прежняя зависимость остается
справедливой только в пределах каждой ступени регу-
лирования напряжения — до переключения на следую-
щую. Момент переключения заранее неизвестен, так как
зависит не только от величины подведенного к входным
зажимам трансформатора напряжения, но также и от
работы линейных регуляторов. Поэтому приближенно
можно считать полную мощность нагрузки практически
не зависящей от подведенного со стороны питающей
сети напряжения.

Наличие регулирующих устройств приводит к необ-
ходимости более тщательного учета потребляемой на-
грузками реактивной мощности, так как поддержание
определенного уровня напряжения в распределительной
сети связано с ростом реактивной мощности или ее ста-
билизацией. При этом резко снижается и даже почти
устраняется регулирующий эффект нагрузки (в опреде-
ленных пределах изменения уровня напряжения в пи-
тающей сети).

Потеря напряжения в распределительной сети
в условиях практически однородных нагрузок опреде-
ляется:

№ = ]/3 s/j (Г/ COS г Ц- Xi sin <Рг) =

= J/3 (n COS + Xi sin <?г) = / 3	(2-7)

где Д и Ci — соответственно ток ветви i и коэффициент
распределения.

Величина

(гг COS	?/)

является некоторым эквивалентным сопротивлением
сети. Это показывает, что регулирование можно вести,
пользуясь значением полного тока в начале сети, т. е.
в линии, отходящей от ЦП. Правда, величина сопротив-
ления /?э может оказаться зависящей от величины этого
тока (в зависимости от режима работы сети при измене-
нии нагрузок), так как, в частности, переменным являет-
ся значение фг по участкам сети.

Авторы обращают особое внимание читателей на осо-
бенности условий автоматического регулирования на-
пряжения в городских и сельских электрических сетях,
где к повышению экономичности работы сети следует
50
11Одходить с несколько иных позиций, чем для промыш-
ленных сетей.

Во-первых, здесь электрическая энергия продается
индивидуальным абонентам (если временно исключить
из рассмотрения таких абонентов, как учреждения, ма-
газины, зрелищные предприятия и т. д.). Поэтому не
приходится сопоставлять затраты на регулирование
с получаемым технико-экономическим эффектом; оплата
энергии производится по показаниям счетчиков.

Во-вторых, здесь нет автоматизированного производ-
ственного процесса, при котором влияние режима на-
пряжений отражается на технико-экономических показа-
телях народнохозяйственного характера. Наконец, здесь
нельзя положительным эффектом, достигнутым у одних
потребителей, оправдать отрицательный эффект (мень-
шего размера) у других потребителей.

Вместе с тем совершенно очевидно, что у всех або-
нентов электроприемники должны работать в нормаль-
ных условиях, например исправные телевизоры должны
давать четкое изображение. Поэтому качество напряже-
ния, подводимого к счетчикам электрической энергии,
должно соответствовать установленным нормам, кото-
рые являются исходными и для электропромышлен-
ности, изготовляющей осветительно-бытовые приборы,
радиоприемники и телевизоры.

Наиболее экономичными должны быть только реше-
ния, приводящие к обеспечению этих технически обус-
ловленных (в указанном выше смысле) отклонений на-
пряжения в сети. При оценке экономичности могут быть
учтены общегосударственные расходы, связанные, на-
пример, с потерями энергии в сети.

Для других потребителей городской сети положение
по существу мало изменяется. Практически речь может
идти только о других нормах качества напряжения.
В частности, для проектных организаций, где работа
людей связана с напряженным зрением, могут быть
обоснованными более жесткие требования к допусти-
мым отклонениям напряжения.

2-3. КОНТРОЛЬ ЗА РЕЖИМОМ НАПРЯЖЕНИЙ И УСЛОВИЯМИ
РАБОТЫ СЕТИ

Все приведенные рассуждения справедливы для не-
которого определенного положения в сети — определен-
ных значений нагрузок. С течением времени в условиях
эксплуатации нагрузки изменяются, а иногда изменяют-
ся и параметры сети. Поэтому требуется систематиче-
ская проверка соответствия всех условий работы сети
предъявляемым требованиям.

При увеличении потери напряжения может потребо-
ваться ее компенсация, например, путем дополнитель-
ной установки управляемых батарей конденсаторов или
автоматизации существующей нерегулируемой уста-
новки. Может потребоваться изменение рабочего поло-
жения регулировочных ответвлений у РТ.

Наиболее действенным является непосредственный
контроль за качеством напряжения по гистограммам
отклонений напряжения. Этот контроль производится
с помощью специальных анализаторов, осуществляющих
статистический анализ функции отклонений напряжения
во времени. Такие приборы сконструированы и изготов-
ляются в нашей стране [Л. 6].

Дискретно, через определенные интервалы времени
(порядка нескольких минут) прибор измеряет отклоне-
ние напряжения и производит фиксацию его в соответ-
ствующей зоне. Число таких зон в существующих при-
борах равно 8; в дальнейшем массовые приборы могут
иметь и меньшее число зон.

Деление измеряемых отклонений на зоны дает воз-
можность составить представление о качестве напряже-
ния и необходимых мероприятиях по его улучшению
(в случае необходимости). Измерения производятся за
длительный период времени (порядка недели, месяца):
в пределах каждой зоны счетчик показывает число на-
блюдаемых случаев за время наблюдения.

Если измерение произвести поочередно или одновре-
менно в нескольких пунктах сети, то можно полу-
чить представление о качестве напряжения в сети
в целом и сделать отсюда соответствующие выводы
о необходимости дополнительных мероприятий по его
улучшению.

Наименьшее число наблюдаемых зон — четыре:
положительные отклонения напряжения за пределами
допустимых значений, положительные отклонения на-
пряжения в допустимых пределах, отрицательные от-
клонения напряжения в допустимых пределах и отри-
цательные отклонения напряжения за пределами допу-
стимых значений.
Желательным является более полный контроль каче-
ства напряжения (в зависимости от величины нагрузки)
или хотя бы отдельно для режимов относительно боль-
ших и малых нагрузок. Практически отклонения напря-
жения в режимах малых нагрузок за допустимыми пре-
делами оказываются менее существенными, чем в режи-
мах больших нагрузок. Поэтому необходимость реакции
на результаты измерений может быть различной: в пер-
вую очередь должны быть приняты меры по нормализа-
ции режима напряжений в режиме наибольших на-
грузок.

Значительно более сложным является контроль за
экономичностью режима напряжений. Для его осуще-
ствления нужно иметь фактическую функцию экономи-
ческой эффективности работы — зависимость удельного
(в единицу времени) народнохозяйственного (не ведом-
ственного) экономического эффекта от величины от-
клонения напряжения, которое может определяться
относительно оптимального напряжения в месте его
измерения или номинального значения, но обязательно
в технически допустимых пределах. Если имеется сте-
пень свободы, т. е. если допустимый режим напряжений
в сети может быть обеспечен при разных отклонениях
напряжения в ЦП, то эта величина выбирается с учетом
возможностей повышения эффективности работы сети.
Практически это существенно усложняется в связи
с дискретным и случайным характером изменения от-
клонений напряжения.

Здесь приходится различать следующие два харак-
терных случая: повышение экономичности текущих ра-
бочих режимов и выявление целесообразности проведе-
ния дополнительных мероприятий. Экономичность теку-
щего рабочего режима при существующем оборудовании
определяется непосредственно, независимо от длитель-
ности этого режима и существования других режимов.
Целесообразность дополнительных мероприятий можно
установить только на основании сопоставления технико-
экономического эффекта за длительный период времени
(порядка расчетного года) с учетом условий фактиче-
ских рабочих режимов (наиболее характерных, извест-
ной длительности) и дополнительных затрат.

При этом необходимо проводить интегральный кон-
троль за экономичностью режима напряжений. Такой
контроль позволяет выяснить целесообразность установ-
ки дополнительных устройств, так как регулирование
напряжения в ЦП имеет очень ограниченные возможно-
сти. Здесь следует пользоваться функцией эффектив-
ности, учитывающей влияние соответствующих меро-
приятий, что может быть получено только на основании
специальных расчетов. Использование указанных функ-
ций эффективности может оказаться действенным при
взаимных расчетах между электроснабжающей органи-
зацией и абонентами.

Интегральный контроль при этом может произво-
диться путем измерения (интегрирования) суммарного
экономического эффекта за длительный период време-
ни Т:

т

Э=^(ЭО-ЭФ)(И,	(2-8)

О

где Эф — фактический удельный (в единицу времени)
экономический эффект;

Эо— удельный экономический эффект при опти-
мальном решении.

Если функцию Эр определить с учетом влияния всех
целесообразных мероприятий, которые в действительно-
сти могут быть еще не осуществленными (например, по
вине абонента), то величина Эо—Эф определяет ущерб,
наносимый народному хозяйству, степень ответственно-
сти виновной стороны, а следовательно, и оценку целе-
сообразности проведения соответствующего мероприя-
тия виновной стороной. На этом основании можно опре-
делить размер материального воздействия на виновную
сторону при расчетах между электроснабжающей орга-
низацией и абонентами. Такой порядок расчетов пред-
ставляется значительно более обоснованным, чем при-
менение так называемой шкалы скидок и надбавок за
средневзвешенный коэффициент мощности.

При наличии нескольких степеней свободы, напри-
мер, нескольких управляемых батарей конденсаторов,
установленных в данной сети и по-разному влияющих
на режим напряжений, следует (при определении функ-
ции Эо и при настройке автоматических регуляторов,
которыми снабжены эти батареи) выяснить целесооб-
разность повышения экономичности режима напряжений
путем надлежащего распределения реактивной мощно-
сти в сети.
Для этого можно воспользоваться значениями отно-
сительных приростов эффективности

по величине реактивной мощности, получаемой от каж-
дого из компенсирующих устройств. Наивыгоднейшим
является режим работы их, при котором получается:

□у-> 0,	(2-10>

если мощность их достаточна. Ограничение по мощности
вводится постепенно, по мере приближения к условию
(2-10). Более, подробно эта задача рассмотрена ниже
(см. § 3-4).

Значения ву зависят от режима работы сети. Их
можно считать практически неизменными только при
сравнительно небольших изменениях по величине гене-
рируемой реактивной мощности или по величине напря-
жений Поэтому, как правило, расчеты приходится вы-
полнять путем последовательных приближений, изменяя
шагами значения Q и проверяя техническую допусти-
мость соответствующего изменения режима, а также и
справедливость применяемых значений оу

Изменять значения Q надо прежде всего для тех
источников, для которых получены наибольшие абсо-
лютные значения оу. Практические возможности здесь
невелики, так как сопротивления сети относительно
малы, а мощности источников ограничены.

Особого контроля требует проверка баланса реак-
тивной мощности в каждом данном узле нагрузки элек-
трической системы (питающей сети). Отсутствие ре-
зерва реактивной мощности в каком-либо узле сети
является основанием для блокировки действия автома-
тического регулятора напряжения в соответствующем
ЦП. Это требуется во избежание возникновения дефи-
цита реактивной мощности.

Указанное мероприятие аналогично действию
устройств АЧР (автоматической частотной разгрузки).
Его в основном следует рассматривать как аварийное:
если возникает дефицит реактивной мощности, то лучше

1 Имеется в виду применение табличных значений так назы-
ваемого экономического эквивалента реактивной мощности.
временно допустить ухудшенный режим напряжений,
чем идти на опасность нарушения статической устойчи-
вости узла нагрузки.

2-4. ОСОБЕННОСТИ РЕГУЛИРОВАНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ
ПРИ НЕОДНОРОДНЫХ НАГРУЗКАХ

Под неоднородными понимаются нагрузки с разны-
ми графиками изменения потребляемой активной и
.реактивной мощности во времени. Если такие нагрузки
присоединяются вперемежку к сети н. н., то при этом
создаются лучшие условия по режиму напряжений, так
как происходит выравнивание графика нагрузки для
каждого участка сети. Если, кроме того, допустимые
отклонения напряжения одинаковы для всех электро-
приемников, то коэффициент kc приближается к еди-
нице и, следовательно, условия регулирования напряже-
ния облегчаются. В частном случае, когда нагрузка не-
изменна, регулирования напряжения не требуется.

Положение изменяется, если неоднородные нагрузки
питаются раздельно. В качестве предельного рас-
смотрим идеализированный случай, когда к общему ре-
гулирующему устройству присоединены две линии. Каж-
дая из линий питает однородную нагрузку, но эти на-
грузки имеют резко различные графики изменения во
времени. Наихудшим является случай, когда увеличение
нагрузки одной из линий сопровождается снижением ее
в другой. При этом наибольшее значение одной нагруз-
ки по времени может совпасть с наименьшим значением
другой и наоборот.

Условия регулирования напряжения в рассматривае-
мом случае получаются несовместимыми: в то время как
для компенсации потери напряжения в одной из линий
требуется повышение напряжения в ЦП, для другой
требуется понижение напряжения и наоборот. Поэтому
наиболее приемлемым в таких условиях оказывается не-
изменное напряжение в ЦП — стабилизация напряже-
ния вместо встречного регулирования.

Для характеристики этого случая на рис. 2-6 показа-
на обобщенная диаграмма, построенная при тех же
исходных условиях для каждой из нагрузок, которые
были указаны выше,— при построении диаграммы, при-
веденной на рис. 2-4. При этом для одной линии принят
коэффициент £с = 5, а для другой &с = 0,2. Для упроще-
56
ния построения принято, что РТ имеют только по три
регулировочных ответвления.

Из диаграммы (рис. 2-6) видно, что при стабильном
напряжении в ЦП при этом резко снижается величина
наибольшей допустимой потери напряжения в сетях
с. н. и н. н. Например, в принятых условиях получи-
лось, что суммарная величина допустимой потери на-
пряжения в сетях с. н. и н. н. не должна превышать 6%.



Рис. 2-6. Обобщенная диаграмма режима напряже-
ний для сети, питающей неоднородные потребители.

Это значительно меньше соответствующего значения
(больше 15%) для случая однородной нагрузки
(см. диаграмму на рис. 2-4).

Отсюда можно сделать важное заключение о том,
что централизованное регулирование напряжения в слу-
чае присоединения к общим шинам ЦП линий с резко
разнородной нагрузкой надо осуществлять не одним
устройством (например, трансформатором с РПН),
а раздельно по линиям с разными графиками измене-
ния нагрузки во времени. Для этой цели на соответ-
ствующих выводах с подстанций должны устанавли-
ваться линейные регуляторы (ЛР).
Практически на ЦП целесообразно по возможности
Группировать линии с приблизительно одинаковыми
графиками нагрузки. Для них можно осуществлять
общее регулирование напряжения, которое, в отличие
от названного ранее централизованным, можно назвать
дифференцированным централизованным регулирова-
нием.

Рис. 2-7. Принципиальные схемы централизованного регу-
лирования напряжения в ЦП.

Таким образом, возможны следующие системы цен-
трализованного регулирования напряжения в ЦП. При
однородной нагрузке можно ограничиться установкой
трансформатора с РПН *, а на существующих подстан-
циях с трансформаторами без РПН (с ПБВ) —установ-
кой общего ЛР в цепи трансформатора (рис. 2-7,а и б).
При разнородной нагрузке дополнительно к трансфор-
матору с РПН должны устанавливаться ЛР на линиях
с резко различными по графику изменения во времени

* См. Приложение I.
нагрузками. На существующих подстанциях с трансфор-
маторами без РПН общий ЛР может и не требоваться
(рис. 2-7,в — д).

Подобное положение остается справедливым и для
шин генераторного напряжения электрических станций.
Генераторами производится централизованное регули-
рование напряжения только для основной массы потре-
бителей— приблизительно однородных. Для остальных
потребителей регулирование напряжения производится
с помощью специально устанавливаемых ЛР на отдель-
ных выводах от соответствующих распределительных
устройств.

2-5. РЕГУЛИРОВАНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ В ПРОМЫШЛЕННЫХ СЕТЯХ

В промышленных сетях потери напряжения обычно
невелики. В сети н. н. потерю напряжения в любом ре-
жиме нагрузок в большинстве случаев можно считать
равной нулю. Одновременно с этим в условиях промыш-
ленного предприятия режим напряжений может оказы-
вать существенное влияние на экономичность работы
всей системы электроснабжения [Л. 13]. В наибольшей
степени это относится к случаям автоматизированных
производств, цехов, поточных линий и агрегатов. При
этом возможно влияние режима напряжений в сети на
производительность механизмов и людей, экономичность
работы агрегатов и экономичность работы сети. Здесь
имеется в виду наиболее полное использование компен-
сирующих устройств.

У отдельных электроприемников, где допустимы
очень малые (сравнительно с общепринятыми) отклоне-
ния напряжения (в связи с резким воздействием его на
условия протекания производственного процесса), при-
меняются индивидуальные регулирующие устройства,
например трансформаторы малой мощности, оборудо-
ванные РПН с достаточно малыми ступенями регули-
рования и автоматическими регуляторами напряжения.
Целесообразность такого решения обнаружена, напри-
мер, в случаях питания технологических печей, выпря-
мительных установок электролизных цехов и т. д. До-
полнительные затраты здесь окупаются достигаемым
при этом большим экономическим эффектом.

Как правило, дополнительные регулирующие устрой-
ства в промышленных сетях не требуются. Экономиче-
ски наивыгоднейший (в пределах технически допусти-
мого) режим напряжений в них обеспечивается центра-
лизованным регулированием с дополнительным местным
регулированием при помощи компенсирующих устройств.
Под последними понимаются в основном управляемые
батареи конденсаторов и только в отдельных слу-
чаях— синхронные двигатели. При этом компенсирую-
щие устройства одновременно выполняют роль и регу-
лирующих. В принципе режим работы всех регулирую-
щих устройств должен устанавливаться совместно.
Однако в отдельных случаях приближенно он может
осуществляться и независимо.

Для оценки экономичности режима напряжений (осо-
бенно при заметном влиянии его на производитель-
ность) рекомендуется пользоваться экономическими ха-
рактеристиками [Л. 7]:

В зависимости от конкретных условий эти характери-
стики строятся или для отдельных электроприемников
или для их групп.

При решении задачи обеспечения наивыгоднейшего
режима напряжений с помощью нескольких устройств
нужно иметь приведенные экономические характеристи-
ки к каждому из соответствующих пунктов сети. Только
при отсутствии местных регулирующих устройств доста-
точно иметь одну приведенную к шинам ЦП экономиче-
скую характеристику. Методика решения задачи в пер-
вом случае приведеца ниже.

Еще одной особенностью промышленных сетей
является сравнительно большое потребление реактивной
мощности и значительная зависимость этой величины от
режима напряжений в сети. Отсюда вытекает необходи-
мость применения компенсирующих устройств и снабже-
ния их устройствами автоматического управления для
регулирования по режиму напряжений и с учетом по-
вышения экономичности работы системы электроснаб-
жения в целом.

При отсутствии местной электрической станции, гене-
раторы которой были бы присоединены к промышлен-
ной сети 6—10 кв, получение реактивной мощности из
питающей сети обычно экономически невыгодно. По-
требляемая реактивная мощность практически почти
полностью должна компенсироваться на месте. Наибо-
60
лее целесообразным является использование батарей
конденсаторов и крупных синхронных двигателей.

Следует, однако, иметь в виду, что автоматическое
регулирование тока возбуждения синхронных двигате-
лей не всегда экономически оправдывается, так же как
и использование реактивной мощности сравнительно
мелких синхронных двигателей. Причина этого заклю-
чается в большой величине потерь активной мощности
в самих двигателях. Генерация реактивной мощности
синхронными двигателями приводит к увеличению этих
потерь. Как показывают расчеты, практически более
целесообразным получается применение дополнительных
батарей конденсаторов, снабженных регуляторами на-
пряжения.

Как правило, батареи конденсаторов должны снаб-
жаться устройствами автоматического управления. Не-
отключаемыми должны оставаться батареи конденсато-
ров, суммарная мощность которых равна наименьшей
в данной части сети реактивной мощности. Остальные
батареи разделяются на секции, которые при напряже-
нии 380 или 660 в включаются и отключаются контак-
торами, а при напряжении 6 или 10 кв — вакуумными
выключателями [Л. 14].

Управление секциями батарей конденсаторов произ-
водится от автоматических регуляторов напряжения.
При выборе закона регулирования напряжения учитыва-
ются как технические требования, так и условия повы-
шения экономичности всей системы электроснабжения.
При этом почти автоматически учитываются и условия
баланса реактивной мощности. Обычно понижение на-
пряжения в сети связано с недостатком реактивной
мощности в данном узле и ликвидируется при включе-
нии дополнительных секций конденсаторов. Повышение
напряжения вызывается избытком генерируемой в дан-
ном узле реактивной мощности и устраняется при от-
ключении соответствующей доли конденсаторов.

До получения обоснованных данных об экономично-
сти работы системы электроснабжения задача автома-
тического регулирования режима напряжений в сети мо-
жет решаться упрощенно: приближенно автоматический
регулятор каждого устройства (в частности, батареи
конденсаторов) настраивается на постоянство- напряже-
ния близ его номинального значения.
Место присоединения батарей конденсаторов, их
мощность и число секций при проектировании сети сле-
дует устанавливать на основе технико-экономических
расчетов. Наиболее целесообразным является вариант-
ный путь расчета. Наивыгоднейшим следует считать ва-
риант, приводящий к наименьшей величине приведенных
затрат [Л. 26].

При выборе синхронных двигателей следует прове-
рять целесообразность снижения их номинального коэф-
фициента мощности. Как уже указывалось, синхронные
двигатели сравнительно небольшой мощности (в не-
сколько сотен киловатт) имеют относительно большие
потери активной мощности. Поэтому генерация ими
реактивной мощности может оказаться экономически
неоправданной даже при отсутствии автоматического
регулятора напряжения (тока возбуждения), т. е. при
установке реостата вручную. Практически во многих
случаях более целесообразным может оказаться при-
менение двигателей небольшой мощности с номиналь-
ным коэффициентом мощности, равным единице.

Целесообразность снабжения синхронных двигателей
автоматическими регуляторами тока возбуждения даже
при достаточно большой их мощности (более 1 000 кет)
требует дополнительной проверки, так как эти регуля-
торы до настоящего времени еще дороги, а эффект от
такого регулирования не всегда оказывается достаточ-
ным. При оценке этого эффекта следует считаться не
только с изменением режима работы распределитель-
ной сети, но и с возможностью повышения экономичности
работы соответствующей питающей сети.

Предварительные исследования показывают, что
в качестве параметров регулирования во всех случаях
должно быть напряжение. Регулирование по величине
коэффициента мощности или же по величине или на-
правлению реактивной мощности, как правило, нецеле-
сообразно. Только задача регулирования напряжения
отвечает условиям экономичности режима. Другие из
перечисленных решений не отражают этих условий и мо-
гут оказаться целесообразными только в отдельных
частных случаях.

Значение коэффициента мощности или потребляемой
реактивной мощности для какой-либо группы электро-
приемников еще недостаточно для суждения о балансе
реактивной мощности в данном узле в целом. В то же
62
время наличие резерва или дефицита реактивной мощ-
ности прежде всего отражается на величине напряже-
ния в соответствующей узловой точке электрической си-
стемы.

Снижение напряжения в узле показывает, что в нем
возникает дефицит реактивной мощности и требуется
генерация дополнительной реактивной мощности. Это и
производится с помощью регулятора напряжения, кото-
рым оборудовано компенсирующее устройство. Анало-
гичное действие, но в обратную сторону, происходит при
повышении напряжения.

При наличии местной электрической станции, генера-
торы которой соединены с промышленной сетью 6—
10 кв, экономически выгодно снижать установленную
мощность батарей конденсаторов и использовать распо-
лагаемую реактивную мощность генераторов. Однако и
в этом случае до 50% потребляемой реактивной мощно-
сти целесообразно компенсировать на место ее потреб-
ления.

Следует иметь в виду, что экономический эффект,
обеспечиваемый повышением уровня напряжения в рас-
пределительной сети, не всегда оказывается достаточ-
ным для обоснования увеличения суммарной установ-
ленной мощности компенсирующих устройств в основ-
ном в связи с увеличением потребляемой реактивной
мощности. Поэтому возможность повышения уровня на-
пряжения в условиях эксплуатации определяется налич-
ным резервом реактивной мощности в данном узле элек-
трической системы.

Целесообразность использования располагаемой
реактивной мощности генераторов местных электриче-
ских станций в отдельных случаях может привести
к решению задачи об экономической выгодности сниже-
ния номинального коэффициента мощности генераторов
сравнительно небольшой мощности (например, до 0,75
или даже 0,7). Это требует дополнительного технико-
экономического анализа.

Особым в данном случае является вопрос о целе-
сообразности раздельного питания осветительных и си-
ловых электроприемников, т. е. раздельного выполне-
ния осветительных и силовых сетей с раздельным регу-
лированием напряжения. Вопрос о выделении сети
с осветительными приемниками диктуется более жест-
кими их требованиями по режиму напряжений — мень-
шими допустимыми значениями отклонений напряжения
и ограничениями по величине колебаний напряжения,
которые во многих случаях создаются силовыми прием-
никами. Этот вопрос до настоящего времени еще не
имеет достаточно обоснованного решения, которое,
по-видимому, зависит от конкретных условий.

Применение для промышленных сетей РТ со ступе-
нями регулировочных ответвлений в 2,5% не вызывает-
ся необходимостью в связи с малыми значениями потери
напряжения в этой сети. Для осветительной сети здесь
в большей мере может потребоваться независимое ре-
гулирование и применение мероприятий по устранению
колебаний напряжения.

Контроль за режимом напряжения в промышленной
сети осуществлять, сравнительно просто в связи с малой
протяженностью сети и возможностью систематического
наблюдения за режимом ее работы. Практически доста-
точным является контроль за режимом напряжения на
вторичной стороне каждого РТ. Здась должны снимать-
ся гистограммы отклонений напряжения; здесь же мо-
жет осуществляться и интегральный контроль за эконо-
мичностью режима напряжений в сети.

Для промышленного предприятия каждой отрасли
производства важно иметь представление о влиянии ре-
жима напряжений в распределительной сети на условия
работы механизмов и людей. В частности, важно опре-
делить технически допустимые отклонения напряжения
(в указанном выше смысле) у отдельных электроприем-
ников и установить их соответствие нормированным
значениям. Проведенные измерения показали, что
для некоторых условий эти значения должны быть
снижены.

Кроме того, для каждого типа производства необхо-
димо выяснить, влияет ли режим напряжений в сети на
производительность механизмов и людей. Если это влия-
ние имеет место, то следует определить соответствую-
щую зависимость и ввести ее в экономические характе-
ристики для использования при оптимизации режима
напряжений. Расчеты показывают, что народнохозяй-
ственный эффект от правильного учета этого обстоя-
тельства получается в ряде случаев значительно боль-
шим, чем от учета условий повышения экономичности
работы самой сети. В частности, влияние может оказать
даже сравнительно малое изменение скольжения асин-
64
хронных двигателей в зависимости от величины подве-
денного к ним напряжения.

Это обусловлено тем обстоятельством, что изменение
потерь активной мощности в сети, выраженное в долях
активной мощности нагрузки, имеет тот же порядок, что
и изменение скольжения асинхронных двигателей, выра-
женное в долях скорости их вращения (или синхронной
скорости). Вместе с тем представляется, что в условиях
автоматизированного производства изменение скоро-
сти вращения может непосредственно отражаться на
производительности соответствующих механизмов.

Как уже указывалось, решение задачи повышения
экономичности режима напряжений в промышленной
сети значительно усложняется в связи со случайным ха-
рактером изменения нагрузок и самого режима напря-
жений. Эти задачи в настоящее время еще полностью
не решены.

2-6. РЕГУЛИРОВАНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ В ГОРОДСКИХ СЕТЯХ

Городская распределительная сеть по сравнению
с промышленной характеризуется значительно большей
протяженностью как сети с. н., так и особенно сети н. н.,
но одновременно и несколько большей однородностью
основной массы нагрузок. В городской сети ограничение
допустимой потери напряжения часто приводит к не-
обходимости увеличения сечений проводов. Здесь регу-
лирование напряжения может дать значительный
эффект, так как позволяет снизить требования к сети
[Л. 10].

К городской сети на селитебной территории присо-
единяются потребители с осветительно-бытовой нагруз-
кой и отдельные промышленные предприятия (обычно
сравнительно небольшой мощности). К таким потреби-
телям от ЦП часто прокладываются отдельные линии.
Линии к потребителям с осветительно-бытовой нагруз-
кой имеют графики изменения нагрузки во времени,
значительно отличающиеся от графиков для линий
к промышленным потребителям. Поэтому в ЦП .должно
быть осуществлено раздельное регулирование напряже-
ния для этих линий.

К распределительным сетям промышленных пред-
приятий, расположенных на территории города, приме-
нимы все приведенные в §§ 2-4 и 2-5 указания. В тех
случаях, когда питание промышленных предприятий
осуществляется от общих ЦП или распределительных
пунктов (РП), в них должны устанавливаться дополни-
тельные линейные регуляторы. В условиях города, где
сети во многих случаях выполняются кабельными,
управляемых батарей конденсаторов может оказаться
недостаточно для получения нужного режима напряже-
ний. Вместе с тем применение управляемых батарей
конденсаторов является экономически обоснованным.

Потребители города с осветительно-бытовой нагруз-
кой могут считаться достаточно однородными. Поэтому
централизованное регулирование напряжения обычно
оказывается достаточным для обеспечения допустимого
режима напряжений у соответствующих электроприем-
ников. Этот режим напряжений в данном случае доста-
точно обеспечивать у счетчиков абонентов. Потеря на-
пряжения от счетчиков до осветительных и бытовых при-
боров (внутри квартир) обычно близка к нулю.

В определенной степени сказанное относится и
к общественным зданиям, предприятиям культурно-бы-
тового обслуживания и магазинам. Отличие получается
только в графиках нагрузки и в составе электроприём-
ников, который влияет, в частности, на величину коэф-
фициента реактивной мощности (см. ниже).

Как уже указывалось, по мнению авторов, для этих
сетей вопрос об экономичности режима напряжений не
имеет существенного значения. Основной здесь является
задача обеспечения допустимого по техническим усло-
виям (нормированного) режима напряжений у электро-
приемников. Этого достаточно для обеспечения их нор-
мальной работы. Получаемая же электрическая энергия
полностью оплачивается абонентами.

Практически может только ставиться вопрос о сни-
жении расхода электрической энергии в связи с зада-
чей снижения расхода топлива и более рационального
его использования в районах новой электрификации.
Это приводит к целесообразности работы каждой го-
родской сети с наименьшими допустимыми по техниче-
ским условиям отклонениями напряжения. Влияние на-
пряжения на производительность здесь может не учи-
тываться.

Вместе с тем задача обеспечения технически допу-
стимых отклонений напряжения у электроприемников
приобретает весьма большое значение. Оно особенно
возросло в связи с широким применением бытовых при-
66
боров, на работу которых режим напряжений оказывает
существенное значение. Наиболее чувствительным
в этом отношении является телевизор. Положительные
отклонения напряжения сверх допустимых приводят
к порче деталей, например дорогостоящего кинескопа,
а отрицательные отклонения напряжения сверх допу-
стимых приводят к нарушению его нормальной рабо-
ты—потере видимости.

Существенно, что состав нагрузки городской сети
непрерывно изменяется с течением времени. Широкое
применение бытовых приборов привело к значительному
увеличению потребной реактивной мощности. Если
в недалеком прошлом принято было считать городскую
нагрузку почти чисто активной, то в настоящее время
измерения показывают, что коэффициент реактивной
мощности (эта величина в данном случае более показа-
тельна, чем коэффициент мощности) даже в режимах
достаточно больших нагрузок доходит уже до величин
порядка tgф=0,5 4-0,6 и имеет тенденцию к дальней-
шему росту. Этот рост может прекратиться только
в связи с предполагаемым применением электроплит.

В таких условиях возникают задачи компенсации
реактивной мощности в городских сетях, целесообраз-
ности применения управляемых батарей конденсаторов
в них и одновременного использования этих батарей
в целях регулирования напряжения. Предварительные
расчеты показывают, что снижение коэффициента реак-
тивной мощности в городских сетях до величины поряд-
ка tgq>=0.24-0,3 экономически оправдывается.

Батареи конденсаторов целесообразно устанавливать
в РП и ТП. Однако не исключена возможность их уста-
новки и в сети н. н. При этом может быть получен до-
полнительный эффект, заключающийся в повышении
экономичности работы сети н. н. (снижении потерь энер-
гии в ней) и снижении сечений проводов в связи со сни-
жением реактивных токов в них.

Так же как и в сети промышленного предприятия,
здесь батареи конденсаторов должны делиться на сек-
ции, снабжаться контакторами и выполнять функции
регулирующих устройств, т. е. управляться в зависимо-
сти от режима напряжений в сети (в основном по тех-
ническим условиям, но с учетом условий работы сети).

В городской сети очень важно применение РТ со сни-
женными ступенями регулировочных ответвлений (до
2,5%). Выполненные ранее построения (см. рис. 2-4)
привели к наибольшей допустимой величине потери на-
пряжения в сети н. н. 5,5% (при зоне нечувствительно-
сти автоматического регулятора 2%). Если из этой ве-
личины вычесть 1,5%, которые могут быть потеряны во
внутренних сетях, то на внешнюю сеть н. н. города
остается только 4%.

Фактически положение еще ухудшается в связи
с влиянием несимметрии нагрузок сети н. н. Наличие
напряжений обратной и нулевой последовательностей
приводит к «перекосу» фазных напряжений, т. е. к до-
полнительным отклонениям напряжения (обоих знаков)
у электроприемников по отдельным фазам.

Дополнительное увеличение допустимой потери на-
пряжения в сети н. н. можно получить с помощью нере-
гулируемых вольтодобавочных трансформаторов, вклю-
чаемых в сеть н. н. [Л. 8]. Эти вольтодобавочные транс-
форматоры могут иметь э. д. с. порядка 2—3%. На это
значение можно увеличить допустимую потерю напря-
жения в последующей части сети н. н. (за вольтодоба-
вочным трансформатором, если рассматривать сеть
в направлении передачи электрической энергии). Целе-
сообразность применения таких вольтодобавочных
трансформаторов (с учетом усложнения условий экс-
плуатации сети) в настоящее время остается еще неяс-
ной.

Поскольку потеря напряжения в сети с. н. допустима
только в пределах до 10%, то практически могут быть
использованы лишь 3—4 регулировочных ответвления
РТ ( + 5%, +2,5%, 0% и —2,5%). Поэтому в целях уде-
шевления трансформаторов число дополнительных от-
ветвлений при регулировании напряжения в сетях мо-
жет быть сокращено.

При увеличении потери напряжения в городской сети
(в связи с ростом нагрузок) сверх допустимых значений
должны применяться управляемые батареи конденсато-
ров (до очередной реконструкции сети с увеличением
числа подстанций, ТП и линий). Такой путь развития
может оказаться более выгодным, чем применение до-
полнительных регулирующих устройств.

В связи с отсутствием в настоящее время в город-
ских сетях устройств централизованного регулирования
большое распространение получили индивидуальные
средства регулирования напряжения — ферромагнитные
68
стабилизаторы, автотрансформаторы с ручным управле-
нием. Их применение объясняется вынужденными усло-
виями, так как отклонения напряжения в существующих
сетях часто выходят за допустимые пределы. Отсутствие
изображения на экранах телевизоров заставляет або-
нентов улучшать режим напряжений непосредственно
на их зажимах.

Применение индивидуальных регуляторов напряже-
ния является экономически невыгодным решением, при-
водящим к снижению технико-экономических показате-
лей работы сети и к большим дополнительным затратам
средств и материалов. Если сравнить их, например,
с линейными регуляторами, устанавливаемыми в ЦП, го
получается в несколько раз большая затрата стали,
меди и изоляции, требуются большие производственные
площади и большее количество рабочей силы для их
изготовления [Л. 9, 10].

Кроме того, индивидуальные регуляторы приводят
к улучшению режима напряжений только непосредствен-
но у каждого данного электроприемника в отдельности.
В остальной сети положение не улучшается, а, наоборот,
ухудшается: увеличивается потребление реактивной
мощности, увеличиваются потери напряжения, воз-
растают потери активной мощности и энергии. Улучше-
ние режима напряжений у одних электроприемников
идет за счет некоторого ухудшения его у других.

Применение индивидуальных средств регулирования
напряжения экономически невыгодно по сравнению
с применением средств централизованного регулирова-
ния. Последнее оказывается обоснованным уже только
за счет той экономии, которая получается от устранения
необходимости в индивидуальных средствах регулирова-
ния, число которых непрерывно растет.

Для контроля за режимом напряжений в городской
сети достаточно применение анализаторов, снимающих
гистограмму отклонений напряжения. Эти приборы мо-
гут быть переносными и должны включаться в основ-
ном на шины низшего напряжения ТП. Эпизодически
должен производиться контроль за качеством электри-
ческой энергии в сетях н. н.— непосредственно у вводов
в дома, а также в других точках сети.

Отечественными специалистами разработаны ука*
занные анализаторы напряжений (Латвэнерго, ВЭИ,
Энергосетьпроект), Имеется некоторый опыт применения
этих приборов в эксплуатации, разрабатывается мето-
дика их использования [Л. 6].

Представляется, что для еще более полного пред-
ставления о необходимости проведения тех или иных
мероприятий по улучшению режима напряжений в сети
следовало бы раздельно получать гистограммы для ре-
жимов больших и малых нагрузок. Еще более показа-
тельной представляется оценка доли электрической
энергии, полученной отдельными абонентами при нор-
мированном ее качестве. В таком виде вероятностная
оценка режима напряжений является наиболее показа-
тельной и целесообразной.

Предложения некоторых авторов о применении счет-
чиков, отдельно учитывающих потребление энергии не-
кондиционного качества в целях снижения оплаты за
нее, вряд ли являются целесообразными. Дело, конечно,
не только в оплате; нарушение нормальной работы
электроприемников (например, телевизоров) не может
быть компенсировано сниженной оплатой.

В городской сети, так же как и в сетях других на-
значений, требуется «интегральный» контроль за каче-
ством напряжения. Это значит, что контроль должен
относиться ко всей сети в целом и производиться за до-
статочно длительный период времени.

Однако применение интеграторов в виде интегрирую-
щих (статистических) вольтметров нельзя признать
всегда целесообразным. Непосредственное интегрирова-
ние тех или иных значений (отклонений напряжения или
квадратов отклонений напряжения), характеризующих
режим напряжений, не дает возможности, например,
выявить случаи возникновения недопустимых отклоне-
ний напряжения. Поэтому такой контроль не всегда
дает возможность использовать полученную информа-
цию в целях выявления необходимых мероприятий по
улучшению режима напряжений. Все получаемые сведе-
ния усредняются во времени.

Только в том случае, если заведомо известно, что не-
допустимых отклонений напряжения в данной сети не
может быть ни в каких режимах, можно пользоваться
усредненными величинами. Однако при этом часто доста-
точно воспользоваться только одним средним значением
отклонения напряжения; величину дисперсии мож-
но не определять. Следовательно, можно воспользовать-
ся более простым прибором, имеющим и меньшую стои-
70
мосты При этом требуется и более простая работа по
анализу результатов измерений. «Взвешивание отклоне-
ний напряжения по мощности» при пользовании интег-
рирующими приборами нецелесообразно, так как приво-
дит к искажению результатов измерения.

Следует указать, что в общем случае применение
анализаторов напряжения является более целесообраз-
ным, чем применение интегрирующих вольтметров. Ана-
лизаторы напряжения дают более полную информацию
о качестве напряжения в данной сети. Кроме того, раз-
работанные в настоящее время анализаторы напряже-
ния (Л. 6] являются более дешевыми, чем существующие
конструкции интегрирующих вольтметров.

В условиях городской сети неясным в настоящее
время представляется вопрос о колебаниях напряжения.
В ряде случаев заметные колебания напряжения вызы-
ваются, например, частым включением лифтов. Особен-
но опасным в этом отношении может оказаться так на-
зываемое комплексное электроснабжение городов, когда
к общей сети предусматривается присоединение как жи-
лых домов и учреждений, так и установок городского
транспорта с резко переменными значениями нагрузок.
Условия возникновения недопустимых колебаний напря-
жения и меры борьбы с ними подлежат тщательным
дополнительным исследованиям [Л. 27].

2-7. РЕГУЛИРОВАНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ В СЕЛЬСКИХ СЕТЯХ

Сельские сети характерны еще большей протяжен-
ностью и меньшей плотностью нагрузки (на единицу
площади электрифицированной территории). По харак-
теру нагрузок сельская сеть может быть несколько ме-
нее однородной по сравнению с городской, так как си-
ловые приемники сельскохозяйственного производства
присоединяются к сети вместе с приемниками освети-
тельно-бытового характера [Л. 15].

В принципе регулирование напряжения в сельской
сети также может производиться только централизован-
ным способом. Некоторое усложнение здесь обусловлено
только следующим обстоятельством. Одно и то же зна-
чение тока в начале сети (у ЦП) может получаться при
Разных значениях коэффициента реактивной мощности,
г- е. при разных значениях потери напряжения в сети —
в зависимости от состава включенных в сеть приемников
и режима их работы. Тем не менее централизованного
регулирования напряжения обычно достаточно для
обеспечения допустимого режима напряжений во всей
сети.

Без регулирования напряжения в сельской сеги
приемлемый режим напряжений может быть получен
только за счет снижения потерь напряжения, т. е. путем
увеличения сечений проводов. Поэтому до последнего
времени в целях экономии металла у электроприемни-
ков, присоединяемых к сельским сетям, допускались по-
вышенные отклонения напряжения (от —10 до
+ 7,5%).

Регулирование напряжения позволяет получить луч-
ший режим напряжений у электроприемников при сни-
женной затрате цветного металла в проводах сельской
сети. Поэтому вновь встал вопрос о снижении допусти-
мых отклонений напряжения в сельских сетях до уровня,
нормированного для городских сетей.

Для улучшения работы сельских сетей существенное
значение имеет применение управляемых батарей кон-
денсаторов. При воздушных сетях достаточно большой
протяженности их применение должно дать существен-
ный эффект. Потребление же реактивной мощности
в сельской сети имеется. Только потерн реактивной мощ-
ности в РТ и в линиях увеличивают коэффициент реак-
тивной мощности до tgq>~0,2. Кроме того, к сельской
’сети присоединяются двигатели и различные бытовые
приборы. Количество последних в сельских местностях
непрерывно возрастает.

Для сельских сетей требуется изготовление конден-
саторов, предназначенных для установки на открытом
воздухе. Некоторая часть конденсаторов может оста-
ваться постоянно включенной (например, в размере
реактивной мощности, потребляемой в ветвях намагни-
чивания РТ).

Установки конденсаторов позволят не только ком-
пенсировать потребляемую реактивную мощность, но
дадут снижение потерь напряжения в сети, снижение
потерь активной и реактивной мощности и снижение по-
терь энергии. Наряду с этим возможно также снижение
расхода цветного металла проводов (в связи с возмож-
ностью уменьшения их сечений).

Так же как и в других сетях, здесь установки управ-
ляемых конденсаторов должны служить целям регули-
рования напряжения и снабжаться автоматическими ре-
72
гуляторами напряжения. Закон регулирования должен
быть подчинен требованиям обеспечения технически до-
пустимого режима напряжений. Вопрос об экономично-
сти режима напряжений здесь решается приблизительно
так же, как и в городских сетях.

Если исходить из тех же допустимых отклонений на-
пряжения у электроприемников, которые приняты для
городской сети, то в сельской сети допустимыми оказы-
ваются те же потери напряжения: 10% в сети с. н. и
5,5% в сети н. н. Однако действие управляемых батарей
конденсаторов в данных условиях получается более
эффективным, чем в условиях городской сети.

В сельской сети иногда получается значительно боль-
шая несимметрия нагрузок. В частности, это может
быть связано с более широким использованием одно-
фазных ответвлений. Поэтому в сельских сетях может
возникнуть и большая несимметрия напряжений. В свя-
зи с этим появляется задача снижения несимметрии.
Симметрирование режима напряжений здесь может
быть обеспечено с помощью тех же батарей конденса-
торов, для чего они должны переключаться в несимме-
тричные группы.

Задача снижения несимметрии напряжений и до на-
стоящего времени остается еще недостаточно исследо-
ванной и требует большого внимания. В связи с этим
в сельской сети требуется пофазный контроль за каче-
ством напряжения и должна предусматриваться воз-
можность переключения нагрузок (однофазных ответв-
лений) и конденсаторов с одних фаз на другие.

В сельской сети, так же как и в городской, для уве-
личения наибольшей допустимой потери напряжения
в сети н. н. могут применяться нерегулируемые вольто-
добавочные трансформаторы с э. д. с. порядка 2—3%.
Целесообразность подобных мероприятий должна быть
проверена соответствующими технико-экономическими
расчетами.

Другим не менее трудным вопросом для сельской
сети является возникновение колебаний напряжения,
обусловленных частыми случаями пуска электродвигате-
лей, которые начинают получать все большее примене-
ние в сельскохозяйственном производстве. В настоящее
время эта трудность приводит к необходимости допу-
скать здесь большие значения колебаний напряжения.
л	н

= к
.aMJL

Рис. 2-8. Параллельное включе-
ние конденсаторов в линию (по-
перечная компенсация).

2-8. СОПОСТАВЛЕНИЕ ПРОДОЛЬНОЙ И ПОПЕРЕЧНОЙ ЕМКОСТНОЙ
КОМПЕНСАЦИИ

Устройства продольной и поперечной емкостной ком-
пенсации являются принципиально разными мероприя-
тиями, обладающими различными технико-экономиче-
скими показателями. Эти мероприятия имеют и разные
области применения, хотя в отдельных случаях могут
служить и одинаковым целям.

Поперечная компенсация заключается в присоедине-
нии конденсаторов К на полное напряжение сети
(рис. 2-8). При этом ем-
костный ток конденсато-
ров непосредственно
компенсирует соответ-
ствующую часть реактив-
ного тока нагрузки. Ре-
активная нагрузка мо-
жет быть полностью ком-
пенсирована и даже пе-
рекомпенсирована (в слу-
чаях неотключаемых ба-
тарей конденсаторовЦ
когда возникают опере-
жающие токи в сети.

При рациональной компенсации (управляемыми ба-
тареями конденсаторов) значительно снижаются токи
в сети, потери напряжения, потери активной и реактив-
ной мощности, потери энергии. Изменением емкости
включенной в сеть батареи конденсаторов, т. е. измене-
нием реактивного тока, а следовательно, и потери на-
пряжения в сети, можно регулировать напряжения
у приемного ее конца по желаемому закону (в пределах
располагаемого диапазона). Экономически это не всегда
оказывается оправданным, если требует установки ба-
тарей конденсаторов излишне большой мощности.

Неотключаемые батареи конденсаторов приводят
к практически неизменному повышению напряжения
у приемного конца сети, почти одинаковому во всех ре-
жимах нагрузки. Таким образом, напряжение здесь не
регулируется, хотя и может несколько улучшиться. При
этом компенсируется определенная часть реактивной
мощности нагрузки. В режимах малых нагрузок возни-
кает перекомпенсация, т. е. генерация избыточной реак-
тивной мощности, которая может оказаться бесполезной,
74
P+JQ

Рис. 2-9. Последовательное вклю-
чение конденсаторов в линию
(продольная компенсация).

сопротивления сети за счет
сопротивления линии емкост-

вызывающей ухудшение технико-экономических показа-
телей работы сети.

Практически целесообразной является компенсация
неотключаемыми батареями конденсаторов только наи-
меньшей потребляемой реактивной мощности нагрузок.
Остальные батареи должны быть отключаемыми авто-
матически. При этом наиболее показательным пара-
метром регулирования является напряжение (отклоне-
ние напряжения). При снижении напряжения конденса-
торы дополнительно включатся в работу, при повыше-
нии — частично отклю-
чатся. В таких условиях
автоматически учитыва-
ются требования баланса
реактивной мощности в
данном узле нагрузки в
целом.

Продольная компен-
сация заключается в
уменьшении реактивного
компенсации индуктивного

ным сопротивлением конденсатора (рис. 2-9). Реактив-
ный ток нагрузки при этом непосредственно не изме-
няется. Следовательно, мало изменяются и потери актив-
мой мощности в сети и потери энергии (активное сопро-
тивление сети остается неизменным).

Снижение реактивного сопротивления сети резко
улучшает режим напряжений за счет уменьшения по-
тери напряжения в сети. Однако практически умень-
шается влияние на потерю напряжения только реактив-
ного тока нагрузки. Это особенно важно при наложении
пусковых токов электродвигателей: снижаются колеба-
ния напряжения у электроприемников.

Если компенсация является полной, то результирую-
щее реактивное сопротивление доводится до нуля,
и влияние реактивного тока нагрузки на потерю и от-
клонения напряжения почти полностью устраняется.
Приблизительно такой же эффект получился бы, если
бы воздушная сеть была заменена кабельной.

Однако при этом влияние активного тока нагрузки и
его изменения остается прежним: его увеличение при-
водит к повышению потери напряжения и снижению на-
пряжения у приемного конца сети и наоборот. Регули-
рования напряжения по заданному закону здесь не по-
75
лучается. Больше того, при малых реактивных токах на-
грузки влияние продольной компенсации на режим на-
пряжений почти отсутствует. Изменение подведенного
напряжения ею никак не компенсируется.

Поэтому продольная компенсация не может рассма-
триваться как средство регулирования напряжения. Она
превратилась бы в средство регулирования напряжения,
если бы емкость конденсаторов была изменяемой, управ-
ляемой автоматически в зависимости от величины на-
пряжения у ее выходных зажимов. Однако и в этом слу-
чае при малых реактивных токах требуемого эффекта
достигнуть не удалось бы даже при достаточно большом
емкостном сопротивлении установки. Кроме того, при-
продольном включении конденсаторов управление ими
несколько затруднено.

Реактивная мощность, генерируемая установкой про-
дольной компенсации, соизмерима только с величиной
потерь реактивной мощности в соответствующей элек-
трической сети. Задача компенсации реактивной мощ-
ности, потребляемой нагрузками, при этом не решается.
Поэтому применение дополнительных компенсирующих
устройств остается необходимым и экономически обос-
нованным. Таким образом, надобность в поперечной
компенсации не устраняется. Следовательно, продольная
компенсация не заменяет поперечную и не должна рас-
сматриваться как равноценная ей в какой-либо степени.

Как указывалось выше, экономически выгодна почти
полная компенсация реактивной нагрузки на месте. Но
при этом теряет смысл применение продольной компен-
сации. Следовательно, продольная компенсация целесо-
образна только в отдельных случаях, когда она имеет
достаточное технико-экономическое обоснование незави-
симо от решения задачи регулирования напряжения,
так как последнее требуется во всех случаях при пере-
менной нагрузке.

Наиболее обосновано применение продольной ком-
пенсации в случаях: а) резко переменной нагрузки
(ударной), когда требуется снижение колебаний напря-
жения; б) вынужденно протяженных воздушных сетей,
где требуется снижение потерь напряжения по усло-
виям обеспечения допустимого режима напряжений
у электроприемников средствами централизованного ре-
гулирования. Характерным случаем второго типа
является сеть нефтепромыслов, иногда располагающая-
76
_v и удлиняющаяся по мере
ся на водных пространствах и уд	и нефтедобычи.

расширения зоны разведочных Р	ное применение

Однако и в этом случае ДОП	прИвести к более

средств местного регулирования	б	технико-

рациональным решениям. При £ешений, которые
экономическое сравнение вор3^ равноценными.

не всегда являются технически Р	Q также сле.

Для продольной компенсаии р аторов в сеть
дующее. Продольное включени	ичных ре3онанс-

иногда приводит к возникновеи и ических машин,
ных явлений-самовозбуждени	нких колебаниГ1

самораскачивания их, сУбга^ООЯТность резонансных
и т. д. Увеличивается также »Р еских Эти допол.
явлении на частотах высших гар иЯ специального
нительные условия требуют пр устранению. Про-
анализа и особых мероприятии	увеличению то-

дольная компенсация приводит бходимости усиле,
ков короткого замыкания, т. е.	оценке ее целе.

ния коммутационной аппаРаТ>ХЛЬНЬ1е условия должны
сообразности все эти Дополнительные у
учитываться в технико-экономи^
Г лава третья

РЕГУЛИРОВАНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ В ПИТАЮЩИХ
ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЯХ

3-1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

В питающих сетях может быть достаточно большое
разнообразие условий: а) электрические станции могут
иметь шины генераторного напряжения (с соответствую-
щими нагрузками), но в блочных станциях эти шины
отсутствуют; б) по пути передачи энергии могут встре-
титься сети нескольких ступеней трансформации, в том
числе и сети сверхвысоких напряжений, но число этих
ступеней различно; в) трансформаторы и автотрансфор-
маторы, связывающие указанные сети, могут иметь
устройства РПН, но могут и не иметь их. Все это прихо-
дится иметь в виду при решении задач регулирования
напряжения по технико-экономическим условиям.

Предположим, что электрическая станция имеет ши-
ны генераторного напряжения, к которым присоединены
линии распределительной сети. При этом на шинах
должно осуществляться встречное регулирование напря-
жения в соответствии с требованиями обеспечения допу-
стимого и экономичного режима напряжений в распре-
делительной сети. Как уже указывалось, эти шины явля-
ются ЦП, так же как и шины понижающей подстанции
системы с трансформаторами, оборудованными устрой-
ствами РПН. Отличие данного случая (как при одно-
родных нагрузках, так и при разнородных) заключается
только в том, что общее централизованное регулирова-
ние может производиться без зоны нечувствительности
(при 8~0). Установка дополнительных ЛР на линиях
с нагрузками иного характера устраняет и эту особен-
ность.
В наиболее распространенных случаях присоедине-
ния линий распределительной сети к шинам понижаю-
щих подстанций положение осложняется следующим.
При располагаемом регулировочном диапазоне у транс-
форматоров с РПН накладываются некоторые ограниче-
ния на величину подведенного к входным зажимам
трансформаторов напряжения. Иными словами, не при
любом подведенном к входным зажимам трансформато-
ров напряжении можно обеспечить требуемый режим на-
пряжений в распределительной сети (см. также гл. 2).

Допустимая зона напряжений в пунктах питающей
сети, к которым присоединяются понижающие транс-
форматоры, питающие распределительные сети, может
быть определена графически. Для этого достаточно вы-
полнить построение, аналогичное учету влияния РТ
в обобщенной диаграмме режима напряжений. Зная
требующийся закон регулирования на выходных зажи-
мах трансформатора и учтя потери напряжения в нем
и создаваемую добавку Е, нетрудно получить значения
допустимых напряжений у его входа. Проиллюстрируем
это построение на примере.

Предположим, что на районной подстанции установ-
лен трансформатор Т с РПН. К шинам вторичного на-
пряжения трансформатора (ЦП) присоединена город-
ская распределительная сеть. Обобщенная диаграмма
режима напряжений для этой сети и необходимый закон
регулирования на шинах ЦП были представлены на
рис. 2-4. Потеря напряжения в трансформаторе Т в ре-
жиме наибольших нагрузок принимается равной 6%,
а в режиме наименьших — 3%. Предполагается, что пре-
вышение номинального напряжения вторичной обмотки
над номинальным напряжением соответствующей сети
составляет 10%, а( первичной при среднем выводе — 5%.
Поэтому при среднем положении регулировочных от-
ветвлений трансформатора добавка Е получается рав-
ной [см. § 2-1, формула (2-4)]:

£=10—5 = 5%.

Выпускаемые в настоящее время трансформаторы
с высшим напряжением ПО кв имеют регулирование
в пределах ±16%, а трансформаторы с высшим напря-
жением 220 кв — в пределах ±12% [Л. 25].

Построим график режима напряжений, приведенный
к шинам первичного напряжения трансформатора Т. На
рис. 3-1 точкой М и соответствующим малым квадратом
abed отмечен режим напряжений, который должен под-
держиваться на шинах ЦП в соответствии с построе-
нием, изображенным на рис. 2-4 *. Шины ЦП для рас-
сматриваемого трансформатора Т являются шинами
вторичного напряжения. Поэтому на рис. 3-1 оси коор-
динат для режима напряжения, соответствующего этим

ный к шинам первичного напряжения трансфор-
матора районной подстанции.

шинам, изображаются сплошными линиями и отмеча-
ются индексом II: Vzn, Для приведения рассматри-
ваемого режима напряжений к шинам первичного на-
пряжения трансформатора Т оси координат У'ц, V"n
должны быть сдвинуты в соответствии с формулой
(2-За) вниз на величину kU'?—£ = 6—5=1% и вправо
на Е——3 = 2%. Новые оси изображаются пунк-
тирными линиями и отмечаются индексом I: V'i, У'\.

Отложим от точки М располагаемые значения пре-
делов регулирования ±16 и ±12% для трансформато-

* Точка М на рис. 3-1 соответствует точке на диаграмме,
изображенной на рис. 2-4.
ров НО и 220 кв соответственно. В результате получим
квадраты ABCD и A'B'C'D' допустимых значений напря-
жения у входных зажимов трансформатора Т.

Однако полученные квадраты допустимых отклоне-
ний напряжения в питающей сети не могут быть исполь-
зованы полностью. Возможности повышения напряже-
ния ограничиваются допустимыми пределами в 15%
(см. (§ В-1) по условиям работы изоляции (штрихпунк-
тирная линия ЕН на рис. 3-1). Таким образом, зона до-
пустимых режимов напряжений ограничивается для
сети НО кв прямоугольником EHCD, а для сети
220 кв — прямоугольником E'H'C'D'.

Из прямоугольников допустимых отклонений напря-
жения видно, что в режимах больших нагрузок в пи-
тающей сети допустимы только определенные пределы
отклонений напряжения. В этих режимах снижение на-
пряжения по отношению к номинальному значению
в рассматриваемых условиях возможно для сети 220 кв
примерно не более чем на 4%, а для сети НО кв при-
мерно на 8%.

Для режимов малых нагрузок допустим больший
диапазон отклонений напряжения. Однако повышение
напряжения существенно ограничивается. Для сетей
220 кв оно не должно быть более 8%, а для сетей
НО кв — не более 12%. В указанных крайних случаях
регулирующие устройства должны находиться в пре-
дельных положениях.

Отмеченные предельно допустимые значения отклоне-
ний напряжения затрудняют работу питающих сетей.
Фактически в этих сетях режим напряжений в зависи-
мости от значений нагрузок изменяется в более широ-
ких пределах. При этом повышенные напряжения чаще
имеют место в режимах меньших нагрузок. Наоборот,
в режимах больших нагрузок значения напряжений
у приемных концов сети, как правило, снижаются. Та-
ким образом, несмотря на казалось бы сравнительно ши-
рокие диапазоны регулирования (±12-4-16%) транс-
форматоров с РПН, в ряде случаев в питающих сетях
может потребоваться установка дополнительных регу-
лирующих устройств. Иначе невозможно будет обеспе-
чить заданный режим напряжений на шинах ЦП.

Еще более трудным оказывается положение в суще-
ствующих сетях, где установлены изготовлявшиеся оте-
чественной промышленностью до настоящего времени
81
трансформаторы с диапазоном регулирования в ±10%
и со ступенями регулирования в 2,5%. Новые трансфор-
маторы с РПН позволят значительно улучшить положе-
ние.

Некоторое дополнительное улучшение положения
может быть обеспечено линейными регуляторами, если
таковые имеются на отдельных отходящих линиях.
Однако в тех случаях, когда линейные регуляторы вы-
полняют функции общего централизованного регулиро-
вания, положение может еще ухудшиться: линейные ре-
гуляторы в ряде случаев имеют существенно меньший
диапазон регулирования, чем трансформаторы с РПН.

220кв

М'=Ю*А

М"=4%

Рис

&ит =67о

дит =6%

I Мг -3%।	*Mts3%iUR

Т 2	М”*67. Т 3 10Кв

3-2. Принципиальная схема питающей сети 220—НО кв.

Диаграмма режима напряжений в питающей сети
Рассмотрим теперь изменение режима напряжений п«
пути передачи электрической энергии от электростанций
через сети с номинальными напряжениями 220 и НО кй
(типичный случай для многих энергетических систем)

Принципиальная схема рассматриваемой сети пред-
ставлена на рис. 3-2. Электростанция имеет шины гене-
раторного напряжения, к которым присоединена соответ-
ствующая нагрузка Н-1. Режим напряжений на этил
шинах (ЦП) определяется условиями его регулирования
для присоединенных к ним распределительных сетей.
Питающая сеть напряжением 220 кв присоединена
к электростанции через повышающий трансформатор
Т-1. Питающая сеть напряжением ПО кв соединена
трансформатором Т-2 с сетью 220 кв и трансформатором
Т-3 с распределительными сетями, питающими нагрузку
Н-2. Режим напряжений на шинах 10 кв трансформато-
ра Т-3 (ЦП) определяется требованиями нагрузки.
У каждого элемента схемы сети указаны значения по-
терь напряжения в режимах больших нагрузок А//' ц
в режимах малых нагрузок At/",
82
Предполагается, что трансформаторы Т-1 и Т-2 не
имеют устройств РПН, как это имеет место во многих
существующих сетях. Для упрощения построения пред-
полагаем, что эти трансформаторы имеют по три регули-
ровочных ответвления: —5%, 0% и +6%' Z/Clp. Здесь
Ucv — номинальное напряжение среднего регулировоч-
ного ответвления. Трансформатор Т-3 имеет устройство
РПН с пределами регулирования ±16%. Для трансфор-
маторов, представленных на схеме рис. 3-2, приняты сле-
дующие коэффициенты трансформации: для трансфор-
матора Т-1 /Ст „ 1 == 10,5/242 ±5%; для трансформатора
Т-2 /Ст-2 = 230±5%/121 кв и для трансформатора Т-3
/(т„з=115±8х2%/11 кв.

Анализ режимов напряжений ведем по-прежнему де-
терминированным методом. В условиях питающих сетей
применение этого метода является более обоснованным,
но все же не всегда приемлемым (см. § 1-3). В основном
он применим в тех случаях, когда нет крупных быстро-
переменных нагрузок, каковыми являются, например, тя-
говые нагрузки. Для большей наглядности рассуждения
ведем в графической форме подобно построению диа-
граммы для распределительной сети.

На рис. 3-3,а представлена диаграмма изменений
режима напряжений в рассматриваемой схеме сети
(рис. 3-2). Исходной для построения диаграммы являет-
ся точка М. Она соответствует закону регулирования 1
на шинах генераторного напряжения по условиям обес-
печения требуемого режима напряжений в соответствую-
щей распределительной сети (нагрузка Н-1 на рис. 3-2).
В координатах V'?, V"r заданный закон регулирования
соответствует значениям Г/м=+6,5%; V"M = —2%'.

Учет потерь напряжения в повышающем трансформа-
торе Т-1 по-прежнему производится путем смещения
осей конденсат вверх на величину А(7'т = 6% и вправо на
величину Д6,//т = 3°/о (аналогичное смещение осей коор-
динат было показано в § 2-1). Новые оси координат V'i,
V"It соответствующие режиму напряжений в питающей
сети 220—ПО кв, изображены на рис. 3-3,а штриховыми
линиями с центром координат в точке От.

1 Регулирование напряжения с помощью АРВ генератора про-
изводится при отсутствии зоны нечувствительности (е=0). Поэтому
в рассматриваемом случае режим напряжений на шинах генера-
торного напряжения изображается на диаграмме точкой М, а не
квадратом abed, как это было на предыдущих диаграммах (рис. 2-4,
3-1) при условии, что е=/=0.
Для определения режима напряжений на выходных
зажимах трансформатора Т-1 координаты точки Л1
должны быть сдвинуты вправо и вверх на величину над-
бавки Е напряжения. Величина Е соответствует приня-
тому регулировочному ответвлению трансформатора.
В рассматриваемых условиях ответвлению — 5% обмот-
ки 242 кв соответствует Е = 0 (точка М на рис. 3-3,а
в системе координат V'j, V/Zi); при ответвлении 0% по-
лучается 2? = 5 % (точка М на рис. 3-3,а) и при ответвле-

а — трансформаторы Т-1 и Т-2 не имеют устройств РПН;
нии +5% получается £'=10% (точка Р на рис. 3-3,а).

Графики изменения режима напряжений в линиях
сети 220 кв при каждом из указанных выше ответвлений
трансформатора Т-1 представлены на рис. 3-3,а линиями
ММ', NN' и РР' соответственно. Потеря напряжения
в сети 220 кв принята в соответствии с указанными на
рис. 3-2 значениями. В зависимости от рабочего положе-
ния регулировочных ответвлений у трансформатора Т-2
получаются уже 9 точек, характеризующих возможный
режим напряжений на его выходных зажимах. При этом
учитывается как потеря напряжения в трансформаторах,
так и получающаяся добавка.

Таблица 3-1

Рабочее положе-
ние ответвления,
°/
/о

-5

0
+5

0

5

10

Добавка, %

Входные зажимы		
М'	N’	1 Р'
G	L	F
L	F	S
F	S	R

В табл. 3-1 указаны точки, характеризующие полу-
чаемый режим напряжений на выходных зажимах
трансформатора Т-2,

Поскольку у входа трансформатора ограниченными
оказываются наименьшие отклонения напряжения в ре-

в схеме сети, изображённой на рис. 3-2.

б — трансформатор Т-2 имеет устройство РПН.
жимах больших нагрузок, а наибольшие отклонения на*
пряжения — в режимах малых нагрузок, то регулировоч-
ный диапазон следует признать недостаточным. Тем бо-
лее недостаточным он должен получаться при еще боль-
шем числе ступеней трансформации в сети.

К дополнительным затруднениям может привести ра-
бота отдельных линий в неполнофазном режиме, когда
потери напряжения прямой последовательности получа-
ются увеличенными. Правда, эти режимы можно отнести
к послеаварийным, с большими допусками по отклоне-
ниям напряжения в распределительных сетях. Однако
ограничения по наибольшим допустимым отклонениям
напряжения для электрических аппаратов и машин оста-
ются.

Графики изменения режима напряжений в линиях
сети ПО кв изображаются линиями RR', SS', FF', LL' и
GG'. Значения потерь напряжения в линии НО кв ука-
заны на схеме рис. 3-2. При этом получается ромб
GRR'G' возможных напряжений у приемного конца сети
НО кв. Указанный ромб показывает, что при принятых
исходных условиях регулирование напряжения на при-
емной подстанции затруднено: большая часть ромба вы-
ходит за пределы допустимых значений, характеризу-
емых прямоугольником EHCD (построение его было
дано на рис. 3-1). Из диаграммы рис. 3-3,о видно что
потеря напряжения в 15% в сети НО кв не может быть
допущена ни при одном из выбранных регулировочных
ответвлений Т-2. При ответвлениях в +5% у Т-1 и
в —5% у Т-2 величина потери напряжения в сети НО кв
должна быть снижена до 13%. При ответвлении в +5%
у Т-1 и 0% у Т-2 потеря напряжения должна быть сни-
жена до 8% и т. д.

Отсюда можно сделать вывод о том, что требуется
регулирование напряжения в питающей сети. Во всяком
случае при выборе рабочего положения регулировочных
ответвлений у нерегулируемых трансформаторов необхо-
дим учет условий регулирования напряжения в распре-
делительных сетях. Целесообразно также применение
трансформатора с РПН на электрической станции. Он
к тому же дает возможность изменять также величину
реактивной мощности, которая поступает в питающую
сеть.

Если повышающий трансформатор, установленный
на электрической станции, имеет РПН, то с точки зре-
86
ния экономичности режима напряжений в питающей се-
ти (см. ниже) целесообразно на его выводах по возмож-
ности поддерживать наивысшее допустимое напряже-
ние— с отклонением в 15%. Еще большие возможности
получаются при наличии РПН у промежуточного транс-
форматора, соединяющего сети 220 и ПО кв (практи-
чески здесь можно применить дополнительный вольто-
добавочный трансформатор с РПН). При этом наиболь-
шим допустимым (с отклонением в 15%) может поддер-
живаться и напряжение в начале сети 110 кв. Это дает
возможность полностью обеспечить условия регулирова-
ния напряжения в распределительной сети. На диаграм-
ме рис. 3-3 при этом следует соответственно сдвинуть
вверх линии, характеризующие изменение режима на-
пряжений в сети 220 и 110 кв. Указанные построения по-
казаны на диаграмме рис. 3-3,6.

Если условно принять, что зона нечувствительности
у передающего конца питающей сети имеет то же значе-
ние, что и у приемного, т. е. равна 2% (в действитель-
ности она, вероятно, должна быть большей), то в рас-
полагаемой зоне напряжений, которая была получена на
рис: 3-1, в случае сети 220 кв допустимая потеря напря-
жения получается равной 16%' (с округлениями),
а в случае сети 110 кв — равной 20%.

Полученные величины можно было бы признать до-
статочными, если бы питающие сети НО или 220 кв име-
ли только одну ступень трансформации. В действитель-
ности, питающие сети имеют, как правило, больше одной
ступени, а полученные значения относятся ко всей сети,
расположенной между двумя последовательно (по пути
передачи электрической энергии) включенными регули-
руемыми трансформаторами.

Таким образом, регулирование практически требует-
ся при каждой трансформации уже только по условию
обеспечения технически допустимых отклонений напря-
жения у электроприемников (в распределительных се-
тях). Кроме того, регулирование позволяет получить и
дополнительный экономический эффект, который также
во многих случаях оказывается оправданным.

Следует отметить, что нерегулируемая добавка
(надбавка) при регулировании в сети позволяет соответ-
ственно увеличить допустимую потерю напряжения.
В качестве примера для сети ПО кв рассмотрен случай
(рис. 3-3,6, пунктир) включения э. д. с. в 5% в средней
ее части (переход из точки А в точку А'). При этом
в оставшейся части сети оказывается возможным увели-
чение допустимой потери напряжения с 10 до 15% (в эту
величину должна входить и потеря напряжения в соот-
ветствующем трансформаторе или автотрансформаторе).
Суммарная потеря напряжения увеличивается с 20 до
25%, т. е. на те же 5%' (величина э. д. с.).

Если на блочной электрической станции повышаю-
щий трансформатор не имеет устройства РПН, регули-
рование напряжения на его выводах может осуществ-
ляться только генераторами. При этом требуется доста-
точно большой диапазон регулирования. Поэтому в сети
собственных нужд станции необходима установка регу-
лируемых трансформаторов (с РПН). Кроме того, при
этом снижается располагаемая мощность генераторов
(прежде всего — реактивная). В некоторых случаях это
ограничение может привести к снижению экономичности
работы этой станции в системе, а следовательно, и всей
системы.

При анализе режимов напряжений в питающих сетях,
так же как и в случае распределительных сетей, можно
считать, что приемная подстанция может быть включена
в любом месте питающей сети. Совмещение графиков,
изображенных на рис. 3-1 и 3-3, показывает, какое при-
ходится выбирать рабочее положение ответвлений
у трансформаторов с ПБВ и возможно ли обеспечить
требуемый режим напряжений у электроприемников да-
же при наличии регулирующих устройств на приемных
подстанциях.

Построения показывают, что при условии, когда kn=
= 2, 5, в ряде случаев необходимо дополнительное регу-
лирование в питающей сети В противном случае до-
пустимый режим напряжений у электроприемников с по-
мощью только'одного централизованного регулирования
напряжения не обеспечивается. Это зависит от положе-
ния приемной подстанции в питающей сети.

Положение осложняется еще тем, что повышающие
трансформаторы большой мощности (свыше 200 Мва)

1 Здесь под kn понимается угловой коэффициент прямой, харак-
теризующей режим изменения напряжения в питающей сети,
изготовляются не только без РПН, но и без регулиро-
вочных ответвлений (без ПБВ). В то же время работа
линий большой длины сверхвысоких номинальных на-
пряжений наиболее целесообразна при сравнительно ма-
лых значениях потерь напряжения в них. Поэтому тре-
буется проверка технико-экономической целесообразно-
сти применения в этих случаях вольтодобавочных транс-
форматоров для обеспечения экономичного режима на-
пряжений не только в сетях сверхвысоких напряжений
в целом, но и в отдельных линиях этих сетей.

Во всех случаях увеличение числа промежуточных
ступеней трансформации в питающей сети (число их
может быть более четырех) ухудшает условия регулиро-
вания напряжения в распределительных сетях. Поэтому
требуется проверка технической необходимости примене-
ния устройств регулирования напряжения у промежу-
точных трансформаторов. Кроме того, требуется провер-
ка экономической целесообразности устройств для регу-
лирования напряжения в целях обеспечения большей
экономичности работы питающей сети в целом или даже
сетей отдельных ступеней трансформации. Такое регули-
рование прежде всего может быть использовано для из-
менения уровня в сети каждой ступени трансформации
в отдельности.

Следует отметить, что трансформаторы с пределами
регулирования в ±4X2,5% не только ограничивают воз-
можности регулирования, но в дальнейшем внесут и до-
полнительные затруднения в общую систему автоматиче-
ского регулирования напряжения в электрических систе-
мах. Постепенно различие в параметрах регулирующих
устройств может сглаживаться по мере появления их
на связях между сетями разных ступеней трансформа-
ции.

3-2. РЕГУЛИРОВАНИЕ УРОВНЯ НАПРЯЖЕНИЯ

Под уровнем напряжения в любой данной электриче-
ской сети понимается некоторое среднее значение напря-
жения для этой сети в данном режиме ее работы. Для
характеристики влияния уровня напряжения на эконо-
мичность работы электрической сети целесообразно раз-
делить сеть на две группы: сети с номинальными напря-
жениями до 220 кв включительно и сети более высоких
номинальных напряжений (сверхвысоких).
В электрических сетях с напряжениями до 220 кв
определяющими являются нагрузочные потери мощности
и энергии, которые в основном обратно пропорциональ-
ны квадрату уровня напряжения. Поэтому в таких сетях
обычно экономически выгодно поддерживать возможно
более высокий уровень напряжения — до технического
предела, который определяется наибольшим длительно
допустимым значением напряжения в одном из узлов
сети. Приблизительно можно считать, что повышение
уровня напряжения на 1-°/о приводит к снижению нагру-
зочных потерь мощности (активной и реактивной) на
2%. Почти на 2% увеличивается и реактивная мощ-
ность, генерируемая линиями сети.

Уровень напряжения в данной сети может регулиро-
ваться, если эта сеть на всех ее границах (в пунктах
связи с сетями других номинальных напряжений через
трансформаторы) имеет регулирующие устройства. Для
этого требуется только, чтобы указанные регулирующие
устройства позволяли одновременно изменять напряже-
ния на границах данной сети на одну и ту же величину
(по модулю и аргументу). При этом значения напряже-
ний в сетях других'ступеней трансформации практически
остаются без изменений. Поэтому почти без изменений
остаются величины всех нагрузок и распределение
активной и реактивной мощности в любой из сетей
(включая и данную).

В действительности это не вполне верно, так как из-
менение уровня напряжения в данной сети приводит
к соответствующему изменению потерь мощности в ней
(особенно реактивной, так как при повышении напря-
жения нагрузочные потери реактивной мощности сни-
жаются, а генерация ее емкостями линий, наоборот, уве-
личивается). Однако изменения потери мощности (даже
реактивной) в таких сетях сравнительно невелики и ма-
ло изменяют рабочий режим сети. К тому же обычно
предполагается сравнительно небольшое изменение
уровня напряжения. Это дает возможность рассматри-
вать данную задачу практически независимо от других
смежных.

Важно отметить, что при повышении уровня напря-
жения в таких сетях одновременно происходит сниже-
ние потерь активной мощности, снижение нагрузочных
потерь реактивной мощности, увеличение генерации
реактивной мощности емкостью линий и снижение по-
90
терь энергии. Все эти условия являются положительны-
ми и желательными.

Однако это может сопровождаться и некоторыми не-
желательными явлениями. К ним относится, например,
увеличение потерь активной мощности вследствие уси-
ления короны на проводах. Увеличиться могут и потери
в стали трансформаторов, если регулирование произво-
дится путем изменения возбуждения генераторов (при
отсутствии нагрузок на генераторном напряжении) или
линейными регуляторами, когда трансформаторы не
имеют РПН. Такое регулирование может быть ограни-
ченным и по условиям перевозбуждения трансформато-
ров.

Предполагается, что такие нежелательные явления
отсутствуют или оказывают достаточно малое влияние.
Однако в случае их возникновения они должны быть
учтены при решении задачи. Одновременно следует
иметь в виду и другие возможные явления: улучшение
условий устойчивости, повышение пропускной способно-
сти сети по условиям нагрева и т. д. Однако все эти
явления носят скорее частный характер. Общим являет-
ся только снижение нагрузочных потерь.

Если в некотором прежнем режиме (до регулирова-
ния уровня напряжения) нагрузочные потери мощности
составляли AS, то при повышении уровня напряжения
в относительных единицах на потери мощности по-
лучаются приблизительно:

AS -(ЛПЩГ ~ (1 - 2At/*) = AS — 8S,
причем

-^?=8S* « 2A£7V

Отсюда следует, чго относительное снижение нагрузоч-
ных потерь мощности примерно в 2 раза больше отно-
сительного повышения уровня напряжения в сети.

Практически можно предполагать повышение уровня
напряжения в сети каждой ступени трансформации в от-
дельности приблизительно на 5% (в режимах больших
нагрузок) по сравнению со случаем отсутствия регули-
рующих устройств. Это значит, что в режимах больших
нагрузок (в том числе и наибольших нагрузок) можно
получить снижение потерь активной мощности приблизи-
тельно на 10%, снижение нагрузочных потерь реактив-
ной мощности приблизительно на 10%, увеличение гене-
рации реактивной мощности на 10%' и снижение потерь
энергии в данной сети за год тоже приблизительно на
10%.

Отсюда еще нельзя сделать вывод о целесообразно-
сти во всех случаях снабжения трансформаторов и авто-
трансформаторов устройствами для регулирования на-
пряжения (устройствами РПН или добавочными линей-
ными регуляторами). Однако очевидно, что нужно про-
изводить технико-экономические расчеты, позволяющие
сделать вывод о наиболее рациональном решении в каж-
дом данном случае в отдельности.

В том случае, когда на связи сетей разных номиналь-
ных напряжений нет регулирующих устройств, уровень
напряжения для них может изменяться только совмест-
но (если имеются регулирующие устройства на границах
соответствующей части сети). Однако при этом возни-
кает дополнительная задача о выборе наиболее целесо-
образных коэффициентов трансформации на этих свя-
зях, т. е. о выборе экономически обоснованного на дан-
ный период времени рабочего положения регулировоч-
ных ответвлений устройств ПБВ. Обычно имеется воз-
можность изменять это положение не более 2—3 раз
в течение года. В связи с сезонным изменением нагрузок
такое изменение рабочего положения ответвлений может
оказаться целесообразным.

В зависимости от фактических значений коэффици-
ентов трансформации получаются разные возможности
регулирования напряжения в сети в целом, так как при
этом изменяются ограничивающие условия по наиболь-
шим допустимым значениям напряжений. Поэтому полу-
чаемый экономический эффект может быть разным. Наи-
выгоднейшим является решение, приводящее к наиболь-
шему народнохозяйственному эффекту за длительный
период времени.

В условиях проектирования это означает мини-
мум приведенных затрат (поскольку выясняется не-
обходимость применения дополнительных регулирую-
щих устройств). В условиях эксплуатации, при выясне-
нии наивыгоднейшего использования только имеющегося
оборудования, определяющей является величина потерь
энергии в сети за время, в течение которого рабочее по-
92
ложение ответвлений должно считаться неизменным.
При этом следует рассматривать всю совокупность ха-
рактерных режимов работы за данный период времени
н наиболее полно использовать имеющиеся регулирую-
щие устройства. Суммарный экономический эффект
определяется с учетом длительности этих режимов.

В электрических сетях сверхвысоких напряжений
относительно большими становятся потери холостого
хода из-за короны на проводах и от емкостных токов.
Здесь в отдельных случаях (например, на линиях
750 кв) и в отдельных режимах работы потери холостого
хода становятся соизмеримыми с нагрузочными поте-
рями. В таких условиях может оказаться целесообраз-
ным снижение уровня напряжения в сети в целом или
на отдельных ее участках. Во всяком случае здесь нель-
зя считать, что наивысший уровень напряжения всегда
является наивыгоднейшим. В режимах малых нагрузок
выгоднее снижать уровень напряжения может быть даже
на отдельных линиях, так как режимы работы отдель-
ных линий сети могут не. совпадать.

Сети сверхвысоких номинальных напряжений харак-
терны большими значениями генерируемой и потребляе-
мой реактивной мощности. В режимах больших нагрузок
(выше натуральной мощности) линии являются потреби-
телем большой реактивной мощности, в режимах малых
нагрузок — генератором большой реактивной мощности.
При этом перёдача реактивной мощности по линии прак-
тически исключается, так как она связана с большой-по-
терей напряжения и значительными потерями активной
мощности и энергии.

В этих условиях устройства автоматического регули-
рования напряжения могут быть использованы и в дру-
гих целях — для улучшения условий устойчивости путем
повышения уровня напряжения в режимах больших на-
грузок, для обеспечения работы в особых режимах (хо-
лостой ход, синхронизация, когда требуется снижение
напряжения на открытом конце линии), для снижения
установленной мощности компенсирующих устройств
(в основном реакторов, компенсирующих реактивную
мощность, которая может быть уменьшена путем сниже-
ния уровня напряжения в линии при снижении нагруз-
ки) и т. д.

В таких сетях резко усложняется выполнение условий
баланса реактивной мощности. Это условие не может
выполняться только по концам линии. Оно должно вы-
полняться также на отдельных участках линии, а эго
требует размещения компенсирующих устройств вдоль
линии. Причиной этого является резкое изменение поло-
жения с реактивной мощностью по длине линии по мере
изменения величины нагрузки.

Наиболее простое решение в этом случае дает регу-
лирование напряжения в более широких пределах, чем
это привычно для сетей меньших номинальных напряже-
ний. Изменением уровня напряжения можно регулиро-
вать генерацию реактивной мощности и обеспечивать
баланс ее на отдельных участках линии без дополнитель-
ных компенсирующих устройств или при сниженной ил
суммарной мощности. Данный вопрос оказывается до-
статочно сложным и находится в стадии изучения.

Целесообразность так называемого глубокого регу-
лирования напряжения в сетях и линиях сверхвысоки!
номинальных напряжений требует тщательного технико-
экономического анализа [Л. 18]. При этом должны быть
рассмотрены не только условия нормальной работы, но
и различные условия послеаварийного состояния соот-
ветствующей части электрической системы — с учетоя
устойчивости, имеющегося резерва активой и реактивно!
мощности по концам линии и т. д.

Решение >этой задачи в процессе проектирования в на-
стоящее время возможно только вариантным путем. При
этом каждый из возможных вариантов рассматривается
всесторонне для выяснения его приемлемости по техни-
ческим условиям, по условиям дальнейшего развития
и т. д. После этого производится технико-экономическое
сравнение вариантов. Некоторые вопросы еще неясны i
например возможность повышения напряжения в сред-
ней части линии сверх установленных норм (если аппа-
раты к этой части линий не присоединяются).

Неясной представляется система автоматического ре-
гулирования уровня напряжения. Переключение на дру-
гое рабочее ответвление (устройствами РПН) должно
производиться почти одновременно у всех пограничных
трансформаторов. При этом в новом режиме напряже-
ние нигде не должно превышать наибольшее длительна
допустимое значение. Однако появление возможности
повышения уровня напряжения должно быть использо-
вано, если соответствующий рабочий режим оказывается
достаточно длительным,
94
По-видимому, наиболее целесообразным является
программное управление регулирующими устройствами
в соответствии с предполагаемым графиком изменения
нагрузок сети. Дополнительные коррективы требуются
при уточнении режима напряжений путем изменения
распределения реактивной мощности в сети с учетом
имеющихся ограничений и условий экономичности рабо-
I ы распределительных сетей.

Нерегулярные изменения нагрузок обычно достаточ-
но малы. Это значит, что при ступенчатом регулирова-
нии ошибки в определении режима напряжений не могут
быть настолько большими, чтобы получить неверное ре-
шение. Расчеты должны выполняться с учетом действи-
тельных коэффициентов трансформации не регулируе-
мых под нагрузкой трансформаторов.

3-3. ПОВЫШЕНИЕ ЭКОНОМИЧНОСТИ РАБОТЫ НЕОДНОРОДНЫХ
ЗАМКНУТЫХ СЕТЕЙ

По мере развития электрических систем и увеличения
числа трансформаций все чаще встречаются случаи па-
раллельной работы электрических сетей разных номи-
нальных напряжений. В настоящее время нередки слу-

Рис. 3-4. Принципиальная схема неоднородной
замкнутой сети НО—220 кв.

чаи параллельной работы сетей НО, 220, 330 и 500 кв.
Такие замкнутые сети отличаются большей или меньшей
неоднородностью: отношения реактивного сопротивления
к активному Ъ==х1г для их ветвей имеют разные зна-
чения.

В этих условиях возникают некоторые нежелатель-
ные явления. Проиллюстрируем это положение на упро-
щенном примере. На рис. 3-4 изображена принципиаль-
ная схема неоднородной замкнутой сеги, состоящей из
линии напряжением 220 кв, с обеих сторон соединенной
трансформаторами с линиями сети НО кв. Примерные
отношения реактивного сопротивления к активному для
отдельных элементов рассматриваемой неоднородной
сети указаны на схеме. Основной нагрузкой сети являет-
ся ^нагрузка Н-Г, нагрузки Н-2 и Н-З имеют существенно
меньшие значения мощности. Линия 220 кв имеет значи-

7)

Рис. 3-5. Идеализированная схема неодно-
родной замкнутой сети.

тельно большую пропускную способность, чем сета
НО кв. Поэтому основная часть нагрузки Н-1 должна
была бы получать энергию по линии 220 кв.

Однако в соответствии с законом «естественного'*
распределения нагрузок в неоднородной замкнутой сети
(по полным сопротивлениям) распределение активной

Рис. 3-6. Графики увеличения пропускной
способности схемы (рис. 3-5), обеспечиваемого
второй цепью при различной неоднородности
схемы.
мощности в ней получается неэкономичным. Часть сети
более высокого напряжения (220 кв) недогружается,
а часть сети с менее высоким напряжением (НО кв)
перегружается. В результате пропускная способность не-
однородной сети в целом оказывается сниженной. Иначе
говоря, условия нагрева проводов сети низшего напря-
жения ограничивают пропускную способность всей сети.
Рассмотрим это более подробно на идеализированной
схеме.

Предположим, что имеется разветвление, состоящее
из двух разнородных ветвей (рис. 3-5):

t __Х1 / t? _ Х2

- G	г2

и представляющее, следовательно, простейшую неодно-
родную цепь без промежуточных нагрузок.

Обозначим через Л наибольший длительно допусти-
мый ток по условиям нагрева для ветви 1. Тогда при
включении параллельной ветви 2 наибольший длительно
допустимый ток для всей сети (по приведенной к одному
напряжению схеме) получается равным:

J=I.

*2

На рис. 3-6 приведены графики увеличения пропуск-
ной способности рассматриваемой схемы, обеспечивае-
мого второй цепью при различной неоднородности сети.
Ток во второй цепи равен J—1\.

При построении указанных графиков принято, что
активные сопротивления обеих цепей одинаковы:

Гх-=Г2=Г.

Тогда получается:

/[2 + МЬ + £2)]2+(£2--Ч1)2

1+^

На графиках построена функция

при разных значениях
При однородной сети получается:

что соответствует увеличению пропускной способности
сети при включении второй цепи вдвое — на 100%.

При неоднородной сети, т. е. при

Г1	1'2

увеличение пропускной способности получается значи-
тельно меньшим. Так, при значениях gi=l и ^2=4 это
увеличение составляет всего лишь 30%.

Рис. 3-7. Графики изменения добавочного активного
сопротивления в зависимости от показателей неоднород-
ности сети.

Все сказанное относится к случаю, когда через сеть,
состоящую из неоднородных ветвей, имеет место транзит
мощности. Обычно сеть, кроме транзита мощности, осу-
ществляет еще и распределение ее по данной террито-
рии. Поэтому указанный эффект ограничения пропуск-
ной способности вследствие неоднородности сети в опре-
деленной мере сглаживается.

Помимо указанного снижения пропускной способно-
сти неоднородной сети она обладает еще одним сущест-
венным недостатком: передача мощности по ней проис-
ходит при увеличенном (по сравнению с условиями
в однородной сети) значении потерь активной мощности
98
и энергии, т. е. при сниженной экономичности работы
сети в целом. Неоднородность сети приводит к увеличе-
нию эквивалентного активного сопротивления на пути
передачи энергии. Это происходит в связи с экономиче-
ски невыгодным распределением активной мощности
между параллельными ветвями, обусловленным имею-
щимся соотношением сопротивлений.

Путем принудительного изменения распределения ак-
тивной мощности можно снизить потери активной мощ-
ности и энергии в сети, т. е. сделать ее работу более эко-
номичной [Л. 19, 20]. Наименьшими потери активной
мощности получились бы, если бы нагрузка распреде-
лялась между параллельными ветвями в соответствии
с их активными сопротивлениями (а не полными). В дей-
ствительности же активная мощность нагрузки распре-
деляется приблизительно в соответствии с реактивными
сопротивлениями ветвей. Это приводит к увеличению по-
терь активной мощности, так как ветви с меньшим реак-
тивным сопротивлением в неоднородной сети обладают
относительно большим активным сопротивлением.

Эквивалентное активное сопротивление для схемы,
изображенной на рис. 3-5, определяется:

D — Г)р + /X) (f2 + /X) _
К (G + r2) + /(x1+x2)-

_ G(i + 4) + r2(ri+4)

"" (ri + гг)2 + (xi + ха)2 ‘	t3'1)

Отсюда видно, что наименьшим эквивалентное со-
противление получается в том случае, когда цепь одно-
родна, т. е. когда

£1 = Ъ-

По мере увеличения неоднородности возрастает допол-
нительное активное сопротивление. Если наименьшее
активное сопротивление принять за единицу

го (в относительных единицах) дополнительное сопро-
тивление получается из следующего выражения, которое
определено при условии, что

г1 — г2 = г и =

Ra R'g____.	(?1	1г)2	Q4

/?'э — 2 + (gt + g2)2 •	I6'2)
На рис. 3-7 показаны графики изменения добавочного
активного сопротивления в зависимости от показателей
неоднородности сети gi и g2. Из полученных соотношений
можно сделать вывод о том, что при параллельной рабо-
те сетей НО и 220 кв приходится ожидать увеличения
эквивалентного активного сопротивления почти на 20%.
Следовательно, на те же 20% большими получаются и
потери активной мощности в соответствующей неодно-
родной замкнутой сети.

Вопрос повышения экономичности работы неоднород-
ных замкнутых сетей относится к задаче регулирования
напряжения только потому, что одним из способов его
решения является применение вольтодобавочных транс-
форматоров с автоматически изменяемой величиной
э. д. с. Изменение этой э. д. с. в зависимости от режима
работы сети позволяет улучшить распределение нагру-
зок в сети с точки зрения экономичности ее работы и
повышения ее пропускной способности.

С другой стороны, эта задача является в достаточ-
ной мере независимой oi других, смежных задач, т. е.
может решаться отдельно. Это относится как к контролю
за рабочим режимом, так и к его автоматическому регу-
лированию.

Как известно, в неоднородной сети, при сравнитель-
но небольшой неоднородности, справедливы следующие
приближенные правила распределения мощности: после
расщепления схемы замещения без э. д. с. в ветвях, если
эта схема приведена к одному базисному напряжению,
получается [Л. 2]:

МРВ = —Р; NXBPB~0

и

MQB—— Q; NRBQB«0,
где Рв и QB — матрицы соответственно активной и реак-
тивной мощностей по ветвям;

Р и Q — матрицы соответственно активной и реак-
тивной мощностей нагрузок;

RB и Хв — матрицы соответственно активных и ре-
активных сопротивлений ветвей схемы.
Это означает, что активная мощность распределяется
по сети приблизительно в соответствии с реактивными
сопротивлениями ветвей, а реактивная мощность —
в соответствии с активными сопротивлениями ветвей. Та-
ким образом, естественное распределение активной мощ-
100
пости приводит приблизительно к условию минимума
потерь реактивной мощности в сети, а распределение
реактивной мощности — к минимуму потерь активной
мощности в сеги. Иными словами, с точки зрения потерь
энергии распределение активной мощности в сети полу-
чается неэкономичным, а распределение реактивной
мощности — достаточно экономичным.

Распределение активной мощности в сети можно
улучшить (т. е. сделать более экономичным в указан-
ном смысле), если, например компенсировать падения
напряжения в реактивных сопротивлениях от актив-
ной мощности с помощью добавочных э. д. с. Е, так
чтобы

t/6NE~/NXBPB.

Тогда сеть получается как бы однородной и условия
распределения активной мощности изменяются, удовле-
творяя требованиям экономичности:

МРВ = Р;	NRBPB^0.

Поскольку надо компенсировать действие реактивно-
го сопротивления, то управляющие э. д. с. должны быть
в основном поперечными, т. е. сдвинутыми по фазе отно-
сительно напряжения приблизительно на четверть перио-
да. Влияние этих э. д. с. на режим напряжений в сети
(по модулю) сравнительно невелико. Относительно мало
влияет изменение режима данной замкнутой части сети
и на работу остальной электрической системы, распре-
деление нагрузок в которой может остаться почти без
изменений.

В частности, практически не зависимой от данной за-
дачи оказывается задача распределения реактивной
мощности в электрической системе, так как ее распре-
деление в неоднородной части сети получается доста-
точно экономичным и при отсутствии регулирующих
устройств.

Однако изменение распределения активной мощно-
сти в неоднородной части сети в целях снижения по-
терь активной мощности одновременно увеличивает
потери реактивной мощности в ней. При этом могут по-
требоваться дополнительные источники реактивной мощ-
ности, что связано с дополнительными затратами. Это
должно учитываться при экономической оценке меро-
приятий по повышению экономичности работы неодно-
родной сети.

Увеличение потерь реактивной мощности (в числен-
ном выражении обычно значительно большее, чем сни-
жение потерь активной мощности) получается потому,
что более выгодным является распределение активной
мощности в соответствии с активными сопротивлениями
сети. Однако «естественное» распределение мощно-
сти— в соответствии с реактивными сопротивле-
ниями сети — с точки зрения потерь реактивной мощно-
сти является более выгодным. Поскольку в результате
предусматриваемого изменения режима увеличивается
нагрузка ветвей с малымй активными и относительно
большими реактивными сопротивлениями, то и проис-
ходит увеличение потерь реактивной мощности.

В тех случаях, когда по условиям работы неоднород-
ной замкнутой сети не происходит транзита мощности
(передачи мощности через неоднородные разветвления),
то увеличения потерь активной мощности может и не
быть (или оно может быть незначительным). При этом
мероприятия по повышению экономичности работы не-
однородной сети могут оказаться нецелесообразными.

В общем случае для повышения экономичности ра-
боты неоднородной сети могут быть применены следую-
щие мероприятия: деление сети низшего напряжения,
применение продольно-емкостной компенсации в линиях
высшего напряжения и включение вольтодобавочных
трансформаторов в ветви связи сетей разных номиналь-
ных напряжений. Наивыгоднейшее решение определяет-
ся путем технико-экономических расчетов.

Ниже дается краткая характеристика этих мероприя-
тий, поскольку их применение приводит к определенному
изменению режима напряжений в сети. Кроме того, при-
ходится производить их сравнение с вариантом приме-
нения вольтодобавочных трансформаторов, относящихся
к средствам регулирования напряжения.

Деление сети низшего напряжения. Это мероприятие
является наиболее простым и не требует значительных
дополнительных затрат. Оно может быть проведено непо-
средственно в условиях эксплуатации электрической си-
стемы. Для повышения надежности электроснабжения
подстанций, получающих при этом одностороннее пита-
ние, в местах деления сети должны быть установлены
устройства АВР.
Деление сети приводит к вынужденному распределе-
нию нагрузок в сети низшего напряжения и поэтому
снимает ограничения по загрузке сети высшего напря-
жения. При правильном выборе мест деления снижают-
ся потери активной мощности и энергии в сети низшего
напряжения. Однако при этом увеличиваются потери ре-
активной мощности. Режим напряжений в целом улуч-
шается. Это происходит за счет устранения транзита
мощности через сеть низшего напряжения, которая имеет
меньшую пропускную способность.

Места деления сети должны быть выбраны с таким
расчетом, чтобы суммарные приведенные затраты полу-
чались наименьшими. При этом с приведенных затратах
надо учитывать снижение затрат на основное оборудо-
вание в связи со снижением наибольшей нагрузки (актив-
ной мощности), увеличение затрат на дополнительные
компенсирующие устройства и снижение эксплуатацион-
ных расходов в связи со снижением потерь энергии в се-
ти. Поскольку решение является дискретным, оно проще
всего выполняется путем вариантного сравнения. При
этом следует рассмотреть несколько характерных режи-
мов работы сети и определить фактические потери энер-
гии с учетом их длительности.

Для предварительной оценки мест деления сети мож-
но воспользоваться режимом наибольших нагрузок, в ко-
тором найти распределение активной мощности по схе-
ме, составленной из одних активных сопротивлений сети
(в предположении отсутствия реактивных сопротивле-
ний). Это решение приводит к условию минимума потерь
активной мощности в сети.

Деление целесообразно производить в тех местах, где
значения передаваемой активной мощности получились
сравнительно небольшими. Поправка, связанная с уве-
личением потерь реактивной мощности, должна вводить-
ся только в случае отсутствия нужного резерва ее в рас-
сматриваемой части сети.

В действительности деление сети не приводит к наи-
выгоднейшему решению, так как оно выполняется в не-
которых фиксированных местах на достаточно длитель-
ный период времени (независимо от изменений рабочего
режима сети).

Делением следует устранить все замкнутые контуры,
распределение активной мощности в которых существен-
но отличается от найденного по схеме с активными со-
противлениями. При этом некоторые замкнутые контуры
могут остаться без деления, в частности, замкнутыми мо-
гут оставаться даже неоднородные контуры сети одной
ступени трансформации. Во всех случаях правильное
решение получается на основе технико-экономического
расчета.

Деление можно не производить, если при обходе по
контуру получается:

О,

где Рв — значения активной мощности, найденные по
условиям экономичности: по контурам 2РвГв =

= 0 при 5Р = 0 по узлам.

Это означает, что естественное распределение совпа-
дает (случайно) с экономичным.

Следует иметь в виду, что в некоторых случаях деле-
ние сети низшего напряжения значительно увеличивает
эквивалентное сопротивление всей сети, а следовательно,
может привести к ухудшению условий устойчивости ра-
боты системы. Если условия устойчивости являются
определяющими пропускную способность сети (что мож-
но установить расчетом или экспериментально), то де-
ление выполнять нельзя.

Кроме того, должна быть выяснена возможность при-
менения устройств АПВ, т. е. возможность соответствую-
щего кратковременного перерыва питания некоторых
подстанций, а также возможность выполнения самого
деления сети при данной схеме ее соединений с учетом
величин и размещения нагрузок и схем соединения под-
станций.

Применение вольтодобавочных трансформаторов. Для
получения желаемого распределения нагрузок в замкну-
той неоднородной сети с помощью вольтодобавочных
трансформаторов их нужно включить во все независи-
мые контуры данной сети. Однако если учесть стоимость
дополнительных устройств, то их число может оказаться
значительно меньшим. Экономически оправдываются
только такие устройства, которые приводят к достаточ-
но большому эффекту. Это можно выяснить только рас-
четом.

По каждому независимому контуру для активной
мощности должно быть:
где i — номер ветви, вводимой в данный контур;

п — суммарное число ветвей, входящих в данный
контур.

Отсюда следует, что распределение активной мощно-
сти в соответствии с одними активными сопротивления-
ми сети, приводящее к условию

требует полной компенсации падений напряжения на реак-
тивных сопротивлениях:

т. е> включения э. д. с., содержащих в основном попереч-
ные составляющие.

Принципиально волыодобавочные трансформаторы
можно включать в любые ветви сети низшего напряже-
ния. Однако создаваемая ими э. д. с. может вызывать
сравнительно большие контурные токи в сети данной
ступени трансформации (если сопротивления этих кон-
туров сравнительно малы). Отсутствие других э. д. с.
может привести к тому, что эти контурные токи вызовут
большие потери активной и реактивной мощности в сети
данной ступени трансформации, чем положительное дей-
ствие, которое они окажут в снижении потерь активной
мощности из-за улучшения распределения нагрузок меж-
ду сетями разных напряжений.

Поэтому, хотя включение вольтодобавочных транс-
форматоров в линии сети, которые имеют меньшую про-
пускную способность, приводит к снижению их стоимо-
сти, все же более целесообразным может оказаться
решение, при котором они включаются в ветви трансфор-
маторов, связывающих сети разных напряжений. При
этом они оказываются более действенными. Номиналь-
ная проходная мощность вольтодобавочных трансформа-
торов определяется не нормальными режимами работы
сети, а послеаварийными.

Недостатком решения с применением вольтодобавоч-
ных трансформаторов является необходимость измене-
ния их э. д. с. в соответствии с изменением режима на-
грузок. При этом требуется контроль за рабочим режи-
мом и автоматическое управление э. д. с. по условию
оптимизации режима. В случае сложной сети это может
вызвать йекоторые затруднения в связи с необходи-
мостью получения достаточного количества информации
и выполнения соответствующих расчетов для определе-
ния наивыгоднейших значений э. д. с., которые могут из-
меняться только дискретно. Из расчета наивыгоднейшего
рабочего режима получаются значения э. д. с. вольтодо-
бавочных трансформаторов. Действительные значения
э. д. с. должны быть по возможности ближайшими к най-
денным из расчета.

При этом необходимые продольные э. д. с. могут быть
обеспечены с помощью регулирования в цепях основных
трансформаторов (если таковое регулирование имеется).
В этих случаях вольтодобавочные трансформаторы могуг
иметь только поперечные э. д. с.

Ориентировочное решение в процессе проектирования
можно получить на основе расчета режима наибольших
нагрузок, когда вольтодобавочные трансформаторы дают
наибольший эффект в снижении потерь активной мощ-
ности.

Обозначим через

Ё = Е'-НЕ"	(3-4)

матрицу искомых э. д. с. вольтодобавочных трансформа-
торов, которые вначале предполагаются включенными
во все независимые контуры неоднородной замкнутой
части сети. Их стоимость определяется следующим об-
разом:

^t = My'E' + v''E'^	(3-5)

где у' и у"— диагональные матрицы удельной стоимо-
сти вольто добавочных трансформаторов
соответственно с продольным и попереч-
ным регулированием;

1П — матрица номинальных значений токов
вольтодобавочных трансформаторов.

В действительности это не вполне верно, так как
стоимость трансформатора не пропорциональна его мощ-
ности. Имеется некоторая постоянная составляющая
стоимости. Однако это может быть учтено при дальней-
шем сравнении вариантов.

Как уже указывалось, стоимость y't может относиться
не только к вольтодобавочному трансформатору, но и
106
к основному трансформатору в пункте i. Если последний
имеет регулирование независимо от решения данной за-
дачи, то следует принять

у\=0.

Потери полной мощности в сети определяются по
следующей формуле:

Д5=Д(Дй— ЬЁ) = ДР + /Др.	(3-6)

Здесь намеренно исключена мощность, обусловленная
действием добавочных э. д. с., поскольку эта мощность
не является теряемой. Она передается путем трансфор-
мации в сети других ступеней напряжения.

Формула приведенных затрат получается в следую-
щем виде:

3 = а(/Ст4-/СкД(?) + рДРг,	(3-7)

где а — сумма из коэффициента приведения (норматив-
ного коэффициента эффективности, равного
0,15 (Л. 26]*) и доли годовых отчислений на
амортизацию и эксплуатацию оборудования;

р — расчетная стоимость 1 квт-ч электрической
энергии, теряемой в электрической сетд;

т — время наибольших потерь;

Кк — удельная стоимость компенсирующих устройств.

Условие экономичности

‘3=мин.

выполняется при значениях э. д. с., которые получаются
путем совместного решения следующих уравнений:

Д = °-	<3'8)

Число совместно решаемых уравнений вдвое больше чис-
ла независимых контуров в рассматриваемой части сети.

Практически решение задачи выполняется итератив-
ным путем, так как значения производных d3!dEt зави-
сят от значений Ej. После определения значений Е$ из
решения системы уравнений d3/dEi = Q при Ej = O прихо-
дится вновь решать ее при выбранных значениях и

* Для упрощения предположено, что капитальные вложения про-
изводятся единовременно и ежегодные издержки являются постоян-
ными.
уточнять эти значения. Обычно достаточно одного при-
ближения.

Для упрощения решения можно заранее выбрать
правильные знаки для э. д. с. и при получении противо-
положных знаков считать решение неверным. При по-
вторном решении соответствующие э. д. с. принимаются
равными нулю и определяются значения остальных
э. д. с. Это требуется потому, что в противном случае
получается решение, не имеющее существенного смысла,
математически отрицательная э. д. с приводит к отрица-
тельной стоимости установки, что не соответствует дей-
ствительности и объясняется только условно принятой
зависимостью.

Значения производных дЗ!дЕ" показывают относи-
тельную эффективность действия отдельных э. д. с. Сле-
довательно, по этим значениям можно сделать заключе-
ние о целесообразной последовательности применения
отдельных вольтодобавочных трансформаторов в рас-
сматриваемой сети.

Относительно малые значения э. д. с. (по результа-
там расчета) показывают, что соответствующие вольто-
добавочные трансформаторы включать не следует. Эф-
фект от них небольшой, а стоимость фактически больше
принятой в расчете.

Изложенным упрощенным способом получается толь-
ко приближенное решение. При этом с некоторой ошиб-
кой определяется стоимость вольтодобавочных транс-
форматоров, поскольку не учитывается фактическая
их стоимость с постоянной составляющей. Недостаточно
точно определяется потеря энергии в сети, поскольку не
учитывается фактический график изменения нагрузок и
токов в элементах сети, а также не учитывается изме-
нение топливной составляющей стоимости энергии и пер-
воначальных затрат в связи с изменением пропускной
способности сети.

Уточненное решение можно получить, сравнивая
возможные варианты, т. е. обычным путем, который
имеет наибольшее применение при проектировании элек-
трических сетей и системы в целом. При этом для срав-
нения следует выбрать наиболее целесообразные вариан-
ты, полученные на основе приближенного решения. Для
большей уверенности могут быть проверены и варианты,
получаемые путем некоторой вариации параметров обо-
рудования.
При сравнении вариантов указанные выше допуще-
ния могут быть исключены. Можно достаточно правиль-
но учесть и стоимость оборудования и снижение потерь
энергии в сети. Легко учитывается также и дискретность
изменения некоторых параметров элементов сети (как,
например, сечения проводов).

Как уже указывалось, дополнительные трудности воз-
никают при решении задачи автоматизации управления
э. д. с. вольтодобавочных трансформаторов в случаях
достаточно сложных сетей, когда приходится включать
одновременно несколько устройств в контуры, связанные
общими сопротивлениями. Эта задача еще полностью не
решена. Большое количество информации требует боль-
шого количества телеканалов, что приводит к значитель-
ному удорожанию варианта.

С другой стороны, для получения правильного реше-
ния (определения значений э. д. с. всех вольтодобавоч-
ных трансформаторов в текущих режимах) требуются
сведения о схеме соединений линий сети (которая в про-
цессе эксплуатации может изменяться), о величинах на-
грузок и о режиме напряжений (который в значительной
мере может быть определен расчетом). В отдельных слу-
чаях требуется наличие сведений о действии ограничений
(по значениям токов, напряжений или мощности).

Кроме того, полученная информация должна быть со-
ответственно обработана. Это значит, что систематически
(в порядке наблюдения за текущим режимом работы
сети) должны выполняться расчеты наивыгоднейшего ре-
жима работы устройств автоматического регулирования
для определения наивыгоднейших значений э. д. с. всех
вольтодобавочных трансформаторов в данных условиях,
с учетом дискретного характера их изменения. Получен-
ные результаты должны сравниваться с фактическими
значениями э. д. с., и в случае необходимости должен
даваться импульс на выполнение соответствующих пе-
реключений. Проще выполняется расчет по прогнозам.

Положение осложняется тем, что вольтодобавочные
трансформаторы размещены на значительных расстоя-
ниях один от другого. Поэтому получение информации
в одном месте и выполнение в нем расчета должно со-
провождаться передачей сигналов на соответствующие
расстояния. Все это делает задачу весьма сложной. Она
относительно несложно решается только в простейших
случаях, когда, например, одна линия высшего напря-
жения без промежуточных отборов работает параллель-
но с сетью низшего напряжения, соединенной с ней толь-
ко в двух местах (см. рис. 3-4). При этом достаточна
местная информация о режиме работы линии высшего
напряжения. В общем случае возможны дополнитель-
ные затраты, которые следует учитывать при выполнении
технико-экономических расчетов.

В тех случаях, когда нагрузка сети данного района
(включая и транзитную мощность) имеет достаточно
ровный график изменения во времени, экономически
наиболее выгодным может оказаться вариант включения
постоянной э. д. с., создаваемой нерегулируемым воль-
тодобавочным трансформатором.

В целях снижения стоимости вольтодобавочного
трансформатора иногда его выполняют так, что изменяе-
мая э. д. с. имеет определенный (неизменяемый) аргу-
мент —60° или 90° (поперечное регулирование) относи-
тельно напряжения сети.

Применение продольно-емкостной компенсации. Обыч-
но продольно-емкостная компенсация применяется в дру-
гих целях — для улучшения условий устойчивости и по-
вышения пропускной способности по этим условиям. При
этом одновременно происходит изменение параметров
ветвей сети и, в частности, повышение ее однородности,
некоторое снижение потерь реактивной мощности (за
счет генерации реактивной мощности установкой конден-
саторов и уменьшения суммарных реактивных сопротив-
лений элементов сети). Однако она имеет обычно сравни-
тельно высокую стоимость. Поэтому данное мероприя-
тие может оказаться целесообразным при сравнительно
небольшом числе ветвей высшего напряжения.

Для получения полностью однородной сети пришлось
бы во все_ее ветви i, для которых значения отличают-
ся от некоторого исходною, включать добавочные сопро-
тивления. Эти сопротивления должны быть реактивны-
ми—для снижения потерь энергии. Наиболее подходя-
щими поэтому являются емкостные сопротивления. При-
менение реакторов приводило бы к возникновению неко-
торых дополнительных потерь активной мощности,
к увеличению потерь напряжения и к повышению потерь
реактивной мощпосш.

Практически число установок продольно-емкостной
компенсации должно быть небольшим, так как: 1) это
связано с достаточно большими дополнительными затра-
110
тами; 2) при правильной последовательности их выбора
обычно каждая следующая установка приводит к значи-
тельно меньшему эффекту, чем предыдущая.

Установка продольно-емкостной компенсации целесо-
образна в линиях высшего напряжения. Обычно ветви
таких линий обладают сравнительно большими реактив-
ными сопротивлениями, которые следует уменьшить. При
обосновании этих установок следует учитывать и другие
положительные стороны их действия: улучшение режима
напряжений, частичную компенсацию потерь реактивной
мощности и т. д.

Неясной остается целесообразность включения про-
дольно-емкостной компенсации в линии сверхвысокого
напряжения. С одной сторойы, они уменьшают диапазон
изменения нагрузочных потерь реактивной мощности при
изменении режима работы линии. С другой стороны, они
дополнительно генерируют реактивную мощность, кото-
рая и без этого обычно имеется в избытке и требует ком-
пенсации реакторами. Однако установки продольно-ем-
костной компенсации часто требуются по условиям по-
вышения пропускной способности и устойчивости. Поэто-
му такое решение следует считать конкурентноспособ-
ным.

Как указывалось ранее, передача реактивной мощно-
сти по сетям сверхвысоких напряжений связана со зна-
чительными, практически недопустимыми потерями на-
пряжения. Поэтому решение задачи выбора параметров
таких сетей и, в частности, выбора числа установок про-
дольно-емкостной компенсации и мест их включения не-
посредственно связана с задачей выбора числа и мест
включения регулирующих устройств, т. е. с задачей ре-
гулирования напряжения.

Перед решением более общей задачи — совместного
выбора регулирующих и компенсирующих устройств —
целесообразным представляется предварительное реше-
ние частной задачи — выбора мест установки и параме-
тров установок продольно-емкостной компенсации по
условиям повышения экономичности работы замкнутой
неоднородной сети

В связи с резко выраженной дискретностью решения
этой задачи наиболее целесообразным представляется
вариантный путь решения — непосредственное сравнение
возможных вариантов по технико-экономическим усло-
виям. Следует наметить возможные варианты и провести
сравнение по величине приведенных затрат.

В пределах каждого варианта наивыгоднейшую ем-
кость конденсаторов можно определить приблизительно
по той же методике, которая рекомендовалась выше для
определения э. д. с. волыодобавочных трансформаторов.
Однако данное решение имеет некоторые особенности.

Здесь э. д. с., которой можно заменить действие уста-
новки продольно-емкостной компенсации, не может
иметь любой аргумент: напряжение на конденсаторах
должно опережать по фазе ток в них на 1/4 периода:

arg Ёс = argic п,	(3-9)

где индекс «с» показывает, что имеются в виду только
ветви с соответствующими установками.

При определении потерь реактивной мощности в сети
не следует исключать мощность, обусловленную э. д. с.,
которой заменяется действие установок продольно-емко-
стной компенсации. В данных условиях эта реактивная
мощность генерируется конденсаторами.

В отличие от вольтодобавочных трансформаторов
установки продольно-емкостной компенсации должны
включаться непосредственно в линии. Место их установ-
ки выбирается по условиям получения приемлемого ре-
жима напряжений в линиях.

Таким образом, выражение для приведенных затрат
здесь несколько изменяется:

3 = a (KcQc +	+ рх MU, (3-10)

где Кс — удельная (на единицу мощности) стоимость
установки продольно-емкостной компенса-
ции;

*

Qc=dCfEc — суммарная мощность установок продольно-
емкостной компенсации.

Для упрощения решения целесообразно э. д. с., заме-
няющие действие установок продольно-емкостной ком-
пенсации, представлять в следующем виде:

Ёс = (ехр^)д(Е'с + /Е"с) при =	(3-11)

где — аргумент тока ветви i.

Решение является правильным, если получается:

Е'с = 0.

(3-12)
Поэтому при совместном решении системы уравнений

дЗ

дЕ"с

о

(3-13)

следует принимать условие (3-12).

Такое решение проще всего выполнить путем последо-
вательных приближений. Сначала надо предположить
включение установок во все линии высшего напряже-
ния. Затем надо определить значения э. д. с. E,zc. Малые
значения следует заменить нулями и определить новые
значения э. д. с., а по ним и мощности (или емкости)
установок продольно-емкостной компенсации.

Полученное таким путем приближенное решение
практически может быть в большей мере изменено при
последующем уточнении, чем, например, предыдущее ре-
шение по выбору вольтодобавочных трансформаторов.
Это связано с тем, что установки продольно-емкостной
компенсации приводят к более существенным измене-
ниям в условиях работы сети.

Отсюда можно сделать вывод об отсутствии необхо-
димости в уточнении приближенного решения. Предва-
рительно полученный ответ дает основание для состав-
ления соответствующих вариантов, которые и подверга-
ются более тщательному сравнению с другими возмож-
ными вариантами по совместному использованию регу-
лирующих и компенсирующих устройств.

Практически приближенные решения должны исполь-
зоваться только для оценки эффективности того или ино-
го мероприятия. При составлении конкретных вариантов
сведения о получаемом эффекте могут учитываться для
получения достаточно обоснованных решений. Так, на-
пример, предварительная оценка дает возможность со-
ставить представление о целесообразности одновремен-
ного применения и установок продольно-емкостной ком-
пенсации и вольтодобавочных трансформаторов.

3-4. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ

Современные питающие сети, как правило, выполня-
ются воздушными линиями и состоят из участков разных
номинальных напряжений, которые соединяются транс-
форматорами или автотрансформаторами. При достаточ-
но большой протяженности они обладают сравнительно
большими реактивными (индуктивными) сопротивления-
ми. Поэтому передача реактивной мощности по такой
сети приводит к достаточно большим потерям напряже-
ния.

Это обстоятельство является весьма важным при рас-
пределении реактивной мощности по питающей сети. При
заданном распределении активной мощности в электри-
ческой системе (в основном обусловленном требования-
ми экономичности работы электрических станций в си-
стеме) возможности распределения реактивной мощно-
сти оказываются весьма ограниченными. С другой сто-
роны, при этом очевидно, что, соответственно изменяя
распределение реактивной мощности в электрической
сети, можно получить нужный режим напряжений в ней
или во всяком случае несколько его улучшить.

Наряду с этим распределение реактивной мощности
в сети влияет на экономичность ее работы, что также
приходится учитывать при решении вопроса о распреде-
лении реактивной мощности между ее источниками
[Л. 21]*. При этом приходится рассматривать задачу
в двух аспектах — эксплуатационном и проектном. При
эксплуатации имеется в виду использование уже имею-
щихся источников реактивной мощности при известных
параметрах сети. При проектировании производится вы-
бор параметров и мест установки компенсирующих
устройств, а иногда (при проектировании новой сети) и
параметров сети.

При решении любой задачи приходится считаться
с фактическими условиями работы рассматриваемой се-
ти. Это значит, что надо учитывать требования по изме-
нению режима напряжений в отдельных узлах сети,
влияние режима напряжений на экономичность работы
распределительных сетей, присоединенных к этим узлам,
экономичность работы самой питающей сети и все огра-
ничения.

Проектная задача является более сложной. При ее
решении приходится пользоваться решением эксплуата-
ционной, поскольку для получения правильного решения
следует обеспечивать технические требования и наиболь-
шую экономичность в каждом из -предполагаемых экс-
плуатационных режимов работы рассматриваемой сети.
Поэтому эксплуатационная задача является исходной; ее
приходится рассматривать раньше.

* Как уже указывалось, в самой сети реактивная мощность
распределяется достаточно экономично.
Проектная задача при этом также сводится к вари-
антному сравнению по критерию минимума приведенных
затрат. Для упрощения этого решения можно только
воспользоваться приближенным решением по выявле-
нию эффективности тех или иных компенсирующих
устройств в сочетании с соответствующими параметрами
сети — с учетом условий ее работы.

Под условиями работы сети понимаются технико-
экономические показатели в узлах и по самой сети
(в ветвях). Для сети это сводится к учету изменения по-
терь активной мощности и ограничений. Для узлов при-
ходится различать несколько характерных случаев, из-
меняющих методику решения задачи. В основном эти
случаи определяются условиями регулирования напря-
жения в соответствующих распределительных сетях.
Рассмотрим эти случаи подробнее.

На приемной подстанции питающей сети нет средств
для регулирования напряжения. В этих условиях режим
напряжений в присоединенных к шинам подстанций рас-
пределительных сетях в наибольшей степени зависит от
подведенного к ней напряжения. Поэтому допустимое на-
пряжение в рассматриваемом узле питающей сети
в основном определяется техническими требованиями. От
выполнения этих требований зависит работа всех элек-
троприемников, получающих питание от этой подстан-
ции. Единственным средством обеспечения данных тре-
бований является соответствующее распределение реак-
тивной мощности в питающей сети (при установленном
рабочем положении регулировочных ответвлений
у трансформаторов).

В зависимости от того, имеются ли средства местного
регулирования напряжения в соответствующих распре-
делительных сетях и какова их регулирующая способ-
ность, эти требования могут несколько различаться. При
достаточном количестве местных регулирующих устройств
(что в существующих распределительных сетях следует
отнести к маловероятным случаям) на шинах подстан-
ции может существовать некоторый диапазон технически
допустимых отклонений напряжения. При недостаточном
количестве регулирующих устройств в распределитель-
ной сети (что обычно имеет место в существующих се-
тях) на шинах подстанции не может быть установлено
такое напряжение, при котором у всех электроприемни-
ков получились бы допустимые отклонения напряжения.
Условия регулирования при этом оказываются несовме-
стимыми. Это значит, что к подведенному к данной под-
станции напряжению следует предъявить особо жесткие
требования: отклонения напряжения на шинах понижен-
ного напряжения должны быть такими, при которых ре-
жим напряжения в распределительной сети в наиболь-
шей мере приближается к технически допустимому (до
установки соответствующих регулирующих устройств).

На приемной подстанции питающей сети имеются ре-
гулирующие устройства. Как следует из предыдущего,
(см. рис. 3-3), наличие на подстанции регулирующих
устройств еще не значит, что к ней может быть подведе-
но любое (допустимое по другим условиям) напряжение.
Причиной этого является ограниченный диапазон регу-
лирования. Это особенно характерно для уже установ-
ленных в сетях трансформаторов с РПН, обладающих
ступенями регулирования в 2,5% и пределами регулиро-
вания в ±10%. Поскольку в настоящее время потери
напряжения в питающей сети могут быть достаточно
большими (до 15—20% в сети каждой ступени напряже-
ния), то в ряде случаев положение получается затруд-
нительным. Оно может быть несколько исправленным
за счет соответствующего распределения реактивной
мощности в питающей сети. Для решения задачи при
этом достаточно иметь пределы допустимых (по тех-
ническим условиям) отклонений напряжения на высшей
стороне соответствующих подстанций, т. е. в узлах пи-
тающей сети. Указанное условие может относиться не
только к узлам нагрузки, но и к узлам с источниками
питания (шинам электрических станций).

В узлах питающей сети имеются регулирующие
устройства с достаточно большими регулировочными
диапазонами. В этих условиях корректирование режима
напряжений путем соответствующего распределения
реактивной мощности не требуется. Имеющиеся ограни-
чения по напряжению в данном случае не влияют на тре-
бования к распределению реактивной мощности в пи-
тающей сети.

В общем случае в рассматриваемой питающей сети
могут быть узлы со всеми тремя указанными выше свой-
ствами. Они могут быть расположены в разных местах
сети или достаточно близко один от другого. Сразу же
отметим, что выполнить все наложенные требования
только за счет распределения реактивной мощности
116
в питающей сети практически нельзя. Это объясняется
тем, что для выполнения всех требований надо иметь
достаточное количество независимо регулируемых источ-
ников реактивной мощности при достаточно большой
располагаемой мощности для каждого из них.

Непосредственно из уравнения, связывающего значе-
ния напряжений с величинами реактивной мощности, по-
требляемой (или генерируемой) в узлах (1-4), видно,
что при отсутствии других степеней свободы число
регулируемых источников реактивной мощности должно
быть равно числу узлов с заданными (в рассматрива-
емом режиме) значениями напряжений. Тогда значения
генерируемой мощности для каждого из узлов определя-
ются однозначно: приближенно

△Од —и~'хак,у,

где Дид — матрица необходимых изменений узловых на-
пряжений;

X — матрица реактивных узловых сопротивлений,
X=ImZ;

QKy — матрица дополнительных значений реактив-
ной мощности, генерируемой компенсирующи-
ми устройствами.

Отсюда

при наличии- достаточной мощности компенсирующих
устройств.

При меньшем числе регулируемых источников реше-
ние невозможно, при большем — решение неоднозначно,
так как число уравнений больше числа неизвестных.
Практически возможны случаи, когда при наличии за-
данных диапазонов отклонений напряжений и меньшее
число регулируемых источников удовлетворяет постав-
ленным требованиям. Однако это следует отнести к слу-
чайным явлениям, так как условия изменяются при из-
менении режима.

В действительности даже при достаточном количе-
стве независимо регулируемых источников реактивной
мощности в питающей сети централизованное регулиро-
вание напряжения на приемных подстанциях путем соот-
ветствующего распределения реактивной мощности в се-
ти нецелесообразно. Для такого регулирования потребо-
валась бы установка компенсирующих устройств излиш-
не большой мощности, не оправдываемой экономически.
Потребовалась бы передача большой реактивной мощ-
ности по линиям сети, приводящая к большой потере
активной мощности и энергии. В питающей сети, так же
как и в распределительной, наиболее целесообразным
является комбинированное использование регулирующих
и компенсирующих устройств.

В существующих питающих электрических сетях
требуется более широкое использование компенсирую-
щих устройств в целях централизованного регулирова-
ния напряжения на приемных подстанциях. Это условие
является вынужденным, вызванным отсутствием доста-
точного количества регулирующих устройств. Практиче-
ски и это условие, как правило, остается невыполнимым.
При недостаточном количестве компенсирующих
устройств (что, по-видимому, будет характерно для су-
ществующих питающих сетей в течение определенного
периода времени) решение может быть получено только
приближенно.

Таким образом, можно считать, что для каждой под-
станции питающей сети заданными являются: а) преде-
лы одинаково допустимых (без каких-либо преимуществ)
отклонений напряжения, в которых мощность нагрузки
можно считать неизменной (так как режим напряжений
в распределительных сетях поддерживается регулирую-
щими устройствами) и б) пределы технически допусти-
мых отклонений напряжения, которые, однако, приводят
к разным экономическим показателям, определяемым
приведенными к шинам подстанции экономическими ха-
рактеристиками; в этих пределах справедливы приведен-
ные к шинам подстанции статические характеристики.

Каждая из указанных зон может в частном случае
равняться нулю. За пределами технически допустимых
значений отклонений напряжения имеет место достаточ-
но большой народнохозяйственный ущерб, связанный
с нарушением нормальных условий работы электропри-
емников.

Для получения приближенного решения можно вос-
пользоваться условием наибольшей экономичности рас-
сматриваемого режима работы электрической сети в це-
лом. При этом прежде всего должны выполняться задан-
ные технические требования.

В качестве критерия оптимальности рабочего режима
(имеется в виду только распределение реактивной мощ-
118
ности и соответствующий ему режим напряжений при
заданном режиме распределения активной мощности)
можно принять минимум удельных расходов. Для любо-
го режима k должно быть:

+ £	=	(3-14)

1=1

где APh — потери активной мощности в сети в режиме k\
— расчетная стоимость 1 кет • ч потерянной
энергии в режиме k\

Эгк—удельная эффективность работы, обусловлен-
ная отклонением напряжения на подстанции
i в режиме k\

п — число подстанций в сети.

Предположим, что на всех приемных подстанциях
имеются заданные пределы допустимых отклонений на-
пряжения:

U'<U0<U",	(3-15)

где Uz — матрица наибольших допустимых напряжений
в данном режиме;

U" — матрица наименьших допустимых напряжений
в данном режиме.

При этом предполагается, что любые отклонения на-
пряжения связаны с определенной экономической эф-
фективностью (положительной или отрицательной) ра-
боты распределительной сети, присоединенной к рассма-
триваемой подстанции. Тогда условие экономичности
принимает следующий вид:

3 = рДди + п,Э (Uo) + ht I U~U0M I =мин, (3-16)
где h — матрица угловых коэффициентов штрафных
функций (которые для простоты принимаются
линейными);

иОм — матрица предельных наибольших или наимень-
ших значений напряжений у приемных подстан-
ций.

В выражении (3-16) первым слагаемым учитывается
влияние потерь активной мощности в сети, вторым —
экономичность работы распределительных сетей в техни-
чески допустимых пределах и третьим — условный
ущерб, вызванный отклонениями напряжения за преде-
лами технически допустимых значений. В третьем сла-
гаемом используются так называемые штрафные функ-
ции, которые позволяют решить задачу при недостаточ-
ном количестве* степеней свободы.

Значения в матрице h принимаются произвольно,
с учетом ограничения значений напряжения, которые
возможны в рассматриваемых условиях, и корректиру-
ются в производимом расчете. Для узлов j с единствен-
ным заданным наивыгоднейшим значением напряжения
соответствующие штрафные функции показаны на
рис. 3-8. Для узлов с заданными пределами технически
допустимых отклонений напряжения штрафные функции
показаны на рис. 3-9 [Л. 22].

Рис. 3-8. Штрафные
функции для узлов с за-
данным наивыгодней-
шим значением напря-
жения и0.

Рис. 3-9. Штрафные функции
для узлов с заданными преде-
лами технически допустимых
отклонений напряжения.

В связи с большим числом ограничений решение про-
ще всего выполнить, приняв за исходный некоторый воз-
можный режим работы и произведя последующее его
улучшение в целях минимизации функции 3. При не-
большом отклонении от исходного режима, которое вы-
зывается изменением величины генерируемой реактив-
ной мощности AQi в некотором пункте i сети, изменение
затрат получается (приближенно):

Д3< = ^-Д(?<.

(3-17)

Вычислить величину АЗГ для любого узла i можно,
если ввести некоторые упрощения. Так, принимается
120
приближенно, что функция эффективности может быть
определена биномом:

Э = (а + ЬУд)У.	(3-18)

Принимается, что добавление AQ, в узле i приводит
к следующему изменению всех напряжений:

ди = Д1)д=Х^ и V^VoH-Xi^

Ui

и следующему изменению всех задающих токов:

j—j0 = дЛ = — сг2диЛ S,
и	од Дд ’

где 1)0 — матрица напряжений в исходном режиме, так как

(Си+ди,)-~и-,'-и;!дй„.

При этом

+ П< [а + ь (у„ + Х,„	| (v. + X, ^)+

+ h, и,-и, + Х<^ ,

а следовательно,

дЗ
dQti



S0/U~2AU, е 4

0 од ДД

(a -J- ЬУ0Д) — hi] Хг-,

(3-19)

т. е. определяется по исходному режиму.

Знак плюс перед последним слагаемым надо прини-
мать тогда, когда

U^U",
и знак минус — когда

Ui + hUi<Urt

В других случаях это слагаемое исключается.

Значения АЗГ дают возможность оценить эффектив-
ность изменения каждой из величин Qi, а следовательно,
позволяют шагами улучшить режим в направлении сни-
жения величины 3, Начинать надо с добавления алгеб-
раической величины AQi в узле /, где значение АЗ; полу-
чилось наибольшим по абсолютному значению. Фактиче-
ски добавлять генерируемую величину реактивной мощ-
ности (при A3t>0) или уменьшать ее (при ДЗ,<0) мож-
но только в-том случае, если еще нет ограничений по
мощности компенсирующих устройств, установленных
в данном узле.

Если в каком-либо узле мощность компенсирующего
устройства использована полностью или доведена до
нуля, то в последующем расчете данный узел рассматри-
вается без возможности изменения в нем величины гене-
рируемой реактивной мощности — как узел с заданной
нагрузкой, полученной из предыдущего расчета.

Допустим, что на каком-либо этапе расчета в некото-
ром узле сети напряжение дошло до предельного значе-
ния. Тогда вводится условие, снижающее число степеней
свободы. Для ближайшего (электрически) к этому узлу
i компенсирующего устройства в узле / накладывается
следующее условие:

Xi^Q3=—Xii&Qi,

где Х13 — общее реактивное сопротивление для узлов i
и /;

Xti — входное реактивное сопротивление для узла i.

Отсюда приближенно (при сравнительно небольших
изменениях величины AQt) получается вынужденная за-
висимость между двумя значениями генерируемой реак-
тивной мощности:

AQj==_^AQf.

Л|и

При наличии такой возможности (при достаточном
числе компенсирующих устройств в данной части сети)
можно ввести ограничения и для узлов, где заданными
являются значения отклонения напряжения или пределы
их изменения. Тогда можно исключить необходимость
применения для этих узлов штрафных функций. Однако,
как указывалось ранее, число таких узлов очень ограни-
чено (в связи с отсутствием достаточного количества не-
зависимо регулируемых компенсирующих устройств
нужной мощности).

Распределение реактивной мощности связано только
со значениями падений напряжения в ней (напряжений
относительно базисного узла). Поэтому задача распре-
деления реактивной мощности в питающей сети, как
указывалось ранее, является в значительной мере неза-
висимой от задачи повышения экономичности неоднород-
ных замкнутых сетей и от задачи регулирования уровня
напряжения.

В электрической системе с независимым автомати-
ческим регулированием уровня напряжения в сетях всех
ступеней трансформации экономический эффект от из-
менения режима распределения реактивной мощности
в питающей сети получается сравнительно небольшим.
Строго говоря, каждому уровню напряжения соответст-
вует свое наивыгоднейшее распределение реактивной
мощности. Поэтому при изменении уровня напряжения
(обычно приводящем к значительно большему экономи-
ческому эффекту) распределение реактивной мощности
должно корректироваться.

Значение задачи распределения реактивной мощно-
сти снижается по мере компенсации ее на местах, так
как снижаются значения реактивных нагрузок в от-
дельных узлах и уменьшается суммарная мощность
установленных в питающей сети компенсирующих
устройств.

Решение задачи распределения реактивной мощности
в питающей сети по условию минимума потерь активной
мощности в ней независимо от экономичности работы
распределительных сетей допустимо только в электриче-
ской системе, располагающей достаточным количеством
регулирующих устройств с достаточно большими регу-
лировочными диапазонами.

Второй задачей, связанной с экономичностью распре-
деления реактивной мощности в сети, является определе-
ние наивыгоднейшего состава включенных в работу ком-
пенсирующих устройств. Это относится главным образом
к синхронным компенсаторам, включенное состояние
которых связано с достаточно большими потерями холо-
стого хода. Для случаев нагрузки, при которых синхрон-
ный компенсатор может быть как во включенном состоя-
нии, так и в отключенном или заменен другим, следует
сравнивать эти варианты по технико-экономическим по-
казателям, так как включенное состояние может быть
целесообразным в связи со снижением потерь в сети.

3-5. СОВМЕСТНОЕ РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ ВЫБОРА РЕГУЛИРУЮЩИХ
И КОМПЕНСИРУЮЩИХ УСТРОЙСТВ

Как следует из предыдущего, решение задач выбора
регулирующих и компенсирующих устройств в сложной
электрической сети связано с учетом большого количест-
ва ограничений. Поэтому независимо от дискретности
решения применение классических методов определения
условий получения экстремума функции приведенных
затрат обычно нецелесообразно. Такое решение, как
правило, привело бы к ответу, который не соответствует
имеющимся ограничениям.

Наиболее подходящим современным методом реше-
ния такой задачи является применение приемов матема-
тического программирования. Обычно такое решение
в конечном счете приводит к сравнению вариантов,. Наи-
большие трудности при этом заключаются в выборе та-
кого метода решения, при котором количество сравни-
ваемых вариантов по возможности уменьшается.

Можно предполагать, что при решении инженерных
задач более целесообразно с этой точки зрения восполь-
зоваться имеющимся опытом и интуицией самих инже-
неров. Конкретные варианты, составленные инженера-
ми, скорее могут быть приемлемыми, чем абстрактные
варианты, полученные чисто математическим путем.
При этом решение задачи сводится к непосредственному
сравнению возможных вариантов, при составлении кото-
рых можно пользоваться приемами приближенной оцен-
ки, а также учитывать и другие соображения, часто воз-
никающие при проектировании электрических сетей
(в частности, учет различных послеаварийных условий).
Обычно число таких вариантов получается сравнительно
небольшим.

Целесообразность применения продольного регулиро-
вания напряжения в основном оценивается по эффекту
регулирования уровня напряжения в сети. Целесообраз-
ность поперечного регулирования в основном оценивает-
ся по эффекту повышения экономичности неоднородных
замкнутых частей сети (разных номинальных напряже-
ний). Целесообразность продольно-емкостной компенса-
ции предварительно оценивается по тому же эффекту
в условиях необходимости улучшения условий устойчи-
вости. Целесообразность применения компенсирующих
устройств поперечного включения обычно выясняется на
основе простого составления баланса реактивной мощ-
ности для сети данной ступени трансформации (при
ограниченной ее протяженности). Вопрос о применении
поперечной индуктивной компенсации возникает только
в линиях сверхвысокого напряжения. Он проверяется по
условиям работы их в особых режимах (холостого хода,
124
синхронизации) и в послеаварийных режимах — с уче-
том возможностей использования предусмотренных
средств регулирования напряжения и допустимых в этих
условиях ограничений (менее жестких, чем в нормальных
режимах).

Рекомендуется следующий порядок выполнения от-
дельных операций. На основе предварительных прибли-
женных расчетов составляются варианты размещения
регулирующих и компенсирующих устройств по сети
в целом с учетом условий устойчивости работы электри-
ческой системы в целом и отдельных ее частей (в част-
ности, дальних передач). Более полно учитываются и по-
слеаварийные условия работы всей электрической си-
стемы.

Эти варианты проверяются во всех характерных нор-
мальных и послеаварийных режимах по техническим
условиям. Здесь имеются в виду не только учет ограни-
чений, но и проверка устойчивости, режимов короткого
замыкания и т. д. В процессе такой проверки возможны
некоторые изменения параметров предусмотренных
устройств, их состава и мест размещения.

Технически приемлемые варианты при отсутствии
явных преимуществ одних перед другими сравниваются
ПО'технико-экономическим показателям (по величине
приведенных затрат).

При сравнении вариантов, кроме учета стоимости
предусмотренного оборудования, должно учитываться
также и изменение наибольшей нагрузки системы —
активной и реактивной — в связи с изменением потерь
активной и реактивной мощности. Оно должно вводить-
ся в расчет в виде соответствующих дополнительных ка-
питальных затрат (на основное оборудование). Это
обусловлено необходимостью соответствующего увеличе-
ния мощности электрических станций и мощности ком-
пенсирующих устройств в рассматриваемой энергетиче-
ской системе.

Кроме того, достаточно правильно должны быть
определены эксплуатационные расходы. В основном это
относится к определению потерь энергии в сети. При их
определении следует исходить не из применения времени
наибольших потерь (что может привести к недопустимо
большим погрешностям, особенно при оценке влияния
распределения реактивной мощности в сети). Здесь сле-
дует рассматривать основные, наиболее характерные
рабочие режимы (с учетом их длительности в течение
года) и в каждом из них определять потери активной
мощности при условии наивыгоднейшего использования
предусмотренных регулирующих и компенсирующих
устройств.

Число рассматриваемых характерных эксплуатацион-
ных режимов в году зависит от характера графика на-
грузок данной энергетической системы. Представляется,
что это число должно быть не менее десяти. При этом
следует принимать во внимание различие графиков из-
менения основных нагрузок системы.

В каждом из рассматриваемых характерных рабочих
режимов энергетической системы следует принимать
удельную расчетную стоимость потерянной энергии в со-
ответствии с величиной относительного прироста для си-
стемы в этом режиме (полученной с учетом различия
в стоимости топлива для основных электрических стан-
ций) по соответствующей топливной составляющей.

3-6. СВЯЗЬ ЗАДАЧ РЕГУЛИРОВАНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ В ПИТАЮЩИХ
И РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ СЕТЯХ

Из сравнения решений задач регулирования напря-
жения в питающей и распределительной сетях видно, что
во многом эти решения сходны. Однако имеются и суще-
ственные различия. Они заключаются прежде всего
в том, что к питающим сетям электроприемники непо-
средственно не присоединяются. Поэтому наличие регу-
лирующих устройств на приемных подстанциях (при
достаточных регулировочных диапазонах) позволяет за-
дачу экономичности работы питающей сети в нормаль-
ных режимах работы ограничить минимизацией потерь
активной мощности.

Кроме того, питающие сети, как сети более высоких
номинальных напряжений, имеют большие значения
реактивной мощности, генерируемой емкостью линий,
а в ряде случаев и большие значения потерь активной
мощности из-за короны на проводах. Питающие сети ча-
ще выполняются замкнутыми и получаются неоднород-
ными. Иначе ставится и задача устойчивости в питаю-,
щих сетях, которая здесь сводится к задаче устойчиво-
сти параллельной работы электрических станций.

Вместе с тем, строго говоря, задача регулирования
напряжения в питающей сети всегда в определенной
степени остается связанной с условиями работы распре-
126
делительных сетей. Это обусловлено тем, что задача ре-
гулирования напряжения непосредственно связана с за-
дачей распределения реактивной мощности. А при опре-
делении наивыгоднейшего распределения реактивной
мощности в питающей сети приходится считаться с на-
личием ее источников достаточно большой мощности
в распределительных сетях. При наличии степеней сво-
боды эти источники должны учитываться наряду
с источниками, установленными непосредственно в пи-
тающей сети.

Как указывалось ранее, в действительности регули-
рующие устройства на приемных подстанциях питающей
сети во многих случаях имеют недостаточные регулиро-
вочные диапазоны. Поэтому в условия экономичности
работы питающей сети приходится вводить и условия
экономичности работы соответствующих распределитель-
ных сетей. В ряде случаев при распределении реактив-
ной мощности по питающей сети приходится учитывать
и ограничения по техническим условиям для распреде-
лительных сетей.

В питающих сетях приходится иногда рассматривать
и другие задачи, связанные с распределением реактив-
ной мощности. К числу их относятся, например, задача
выяснения возможности и целесообразности работы ге-
нераторов электрических станций с недовозбуждением
(в режимах, когда имеется избыток реактивной мощно-
сти по электрической системе, например, в летний период
времени при резко пиковом характере графика годовой
нагрузки) и задача использования генераторов электри-
ческих станций в качестве синхронных компенсаторов
(в аналогичных режимах, но при условии достаточно
ровного годового графика нагрузок системы).

Таким образом, задачи регулирования напряжения
в электрических сетях достаточно тесно связаны со мно-
гими другими задачами, рассмотрение которых выходит
далеко за пределы настоящей книги.

Возможность раздельного решения задач регулирова-
ния напряжения в питающей и распределительных сетях
обусловлена целесообразностью централизованного ре-
гулирования и местной компенсации реактивной мощ-
ности. Однако это разделение оказывается в некоторой
мере условным, требующим уточнения при решении за-
дач создания необходимых условий регулирования на-
пряжения в питающей сети и повышения экономичности
работы питающей сети средствами распределения реак-
тивной мощности.

В частности, связь этих задач возникает при выясне-
нии возможности более полного использования мощных
источников реактивной мощности, установленных в рас-
пределительных сетях, для повышения экономичности
работы электрической системы в целом. Поскольку рас-
полагаемая реактивная мощность в каждом узле элек-
трической системы в какой-то мере зависит от наличия
компенсирующих устройств в распределительных сетях,
то наивыгоднейшее решение получается при их исполь-
вании.

Кроме того, как видно из приведенного выше мате-
риала, одно централизованное регулирование (при нали-
чии местного регулирования в распределительных се-
тях) не может обеспечить требуемого режима напряже-
ний в распределительных сетях. Нужны дополнительные
регулирующие устройства в питающей сети, если она со-
держит достаточно большое число ступеней трансформа-
ции. При решении вопроса о наиболее экономичной си-
стеме регулирования приходится учитывать одновремен-
но и располагаемый диапазон регулирования у транс-
форматора с РПН, установленного в ЦП, и требуемый
регулировочный диапазон на шинах пониженного напря-
жения, и условия экономичности работы питающей сети.

Однако применение централизованного регулирова-
ния является типовым решением. Поэтому согласование
его с решением для питающей сети можно произвести
в дальнейшем, при рассмотрении самой питающей
сети.

Совершенно очевидно, что все приведенные выше по-
ложения и рекомендации останутся не более чем благи-
ми пожеланиями, если они не будут внедряться. Это
одинаково относится как к условиям проектирования,
так и к условиям эксплуатации электрических сетей и
систем.

Особое внимание в настоящее время должно быть
обращено на получение правильных, обоснованных ре-
шений при проектировании, когда закладываются осно-
вы дальнейшей работы электрических сетей. При этом
следует обратить внимание на необходимость решения
вопросов регулирования напряжения не только при про-
ектировании самих электрических сетей, но и при проек-
тировании подстанций.
Это не освобождает работников эксплуатации от ре-
шения вопросов нормализации и улучшения режимов
напряжений в существующих электрических сетях.
В условиях эксплуатации требуется наиболее полное и
экономичное использование всего имеющегося оборудо-
вания, в том числе и регулирующих и компенсирующих
устройств. Дополнительно возникают вопросы своевре-
менного оснащения существующих электрических се-
тей — по мере роста их нагрузок — дополнительными
устройствами. Эти вопросы должны входить в общую за-
дачу развития систем электроснабжения.

Без регулирования напряжения не может быть обес-
печено требуемое качество электрической энергии и
оптимизация режимов работы электрических систем.
Больше того, без этого в некоторых случаях снижается
эффективность и других мероприятий по повышению их
экономичности.

Наряду с задачами регулирования напряжения в на-
стоящее время все большее значение приобретают и за-
дачи повышения других местных показателей качества
электрической энергии. Пути и целесообразность повы-
шения других показателей качества электрической энер-
гии должны рассматриваться дополнительно.
ПРИЛОЖЕНИЯ

ПРИЛОЖЕНИЕ I

ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ
ТРАНСФОРМАТОРОВ И АВТОТРАНСФОРМАТОРОВ

П-1. Трансформаторы трехфазные 25—630 ква
до 35 кв включительно

(выдержки из ГОСТ 12022-66, срок введения 1/1 1967 г.)

1.	Трансформаторы 25 и 40 ква выполняются с ПБВ; 63 ква на 6
и 10 кв— с ПБВ и с РПН, а на 20 кв—с ПБВ; остальные транс-
форматоры выполняются с ПБВ и с РПН.

Номи- нальная мощность, ква	Верхний предел номи- нального напря- жения обмотки ВН, кв	Потери, вт			Напря- жение к. з., % номиналь- ных напря- жений	Ток х. х., % номи- нальных токов
		холостого хода		короткого замыкания		
		Уровень А	Уровень Б			
25	10	105	125	600-690	4,5-4,7	3,2
40	10	150	180	880—1 000	4,5-4,7	3,0
63	10	220	265	1280—1 470	4,5—4,7	2,8
	20	245	290	1 280—1 470	5,0—5,3	2,8
100	10	310	365	1 970—2 270	4,5-4,7	2,6
	35	390	465	1 970—2 270	6,5-6,8	2,6
160	10	460	540	2 650—3 100	4,5—4,7	2,4
	35	560	660	2 650—3100	6,5—6,8	2,4
250	10	660	780	3700—4 200	4,5-4,7	2,3
	35	820	960	3 700—4200	6,5-6,8	2,3
400	10	920	1080	5 500—5 900	4,5	2,1
	35	1 150	1350	5500	6,5	2,1
630	10	1 420	1680	7600—8500	5,5	2,0
	35	1700	2 000	7 600	6,5	2,0

Примечание. Уровень Б относится к трансформаторам, в которых ис-
пользована электротехническая сталь толщиной 0,35 мм марки Э-ЗЗОА го
'ЭСТ 802-58 с жаростойким покрытием и отжигом пластин. До 1/1 1968 г. до-
пускается выпускать трансформаторы с нормированными значениями потерь х. х.
на 35% больше уровня Б.
2.	В трансформаторах с ПБВ со стороны ВН должна быть
предусмотрена возможность изменения коэффициента трансформации
в диапазоне ±5% номинального напряжения ступенями по 2,5%.

Ступени регулирования, %	Напряжение ступени, кв			
+5	6,3	10,5	21,0	36,75
+2,5	6,15	10,25	20,5	35,87
Номинальная	6	10	20	35
—2,5	5,85	9,75	19,5	34,13
—5	5,7	9,5	19	33,25

3.	В трансформаторах с РПН со стороны ВН должна быть
предусмотрена возможность изменения напряжения в диапазоне
+ 10% номинального напряжения ступенями по 1,67%.

Ступени регулирования, %	Напряжение ступени при х. .х,кв			
+ 10	6,6	11	22	38,5
+8,34	6,5	10,83	21,67	37,92
+6,67	6,4	10,67	21,33	37,33
+5	6,3	10,5	21	36,75
+3,34	6,2	10,33	20,67	36,17
+1,67	6,1	10,17	20,33	35,58
Номинальная	6	10	20	35
—1,67	5,9	9,88	19,67	34,42
—3,34	5,8	9,67	19,33	33,83
—5	5,7	9,5	19	33,25
—6,67	5,6	9,33	18,67	32,67
—8,34	5,5	9,17	18,33	32,08
—10	5,4	9	18	31,5

До 1/1 1968 г. разрешается выпускать трансформаторы с РПН с ре-
гулированием напряжения в диапазоне от +5 до —10/о номинально-
го напряжения ступенями по 2,5% (—10; —7,5; —5; —2,5; 0,
+2,5%; +5%).
П-2» Трансформаторы трехфазные 1 000—80 000 кеа
до 35 кв включительно

(выдержки из ГОСТ 11920-66), срок введения 1/1 1967 г.

1.	Технические данные

Номи- нальная мощность, ква	Верхний предел номинальных напряжений, кв		Потери, кет			Напряже- ние к. 3., % номи- нальных напряже- ний	Ток х. х.» % номи- нальных токов
			X. X.		к. 3.		
	ВН	НН	Уровень А	Уровень Б			

Трансформаторы типа ТМ 1000—6300 ква

1000	10	0,69	2,1	2,45	12,2	5,5	1,4
	10	10,5	2,1	2,45	11,6	5,5	1,4
	35	0,69	2,35	2,75	12,2	6,5	1,5
	35	10,5	2,35	2,75	11,6	6,5	1,5
1600	10	0,69	2,8	3,3	18,0	5,5	1,3
	10	6,3	2,8	3,3	16,5	5,5	1,3
	35	0,69	3,1	3,65	18,0	6,5	1,4
	35	10,5	3,1	3,65	16,5	6,5	1,4
2 500	10	0,69	3,9	4,6	25,0	5,5	1,0
	10	10,5	3,9	4,6	23,5	5,5	1,0
	35	0,69	4,35	5,1	25,0	6,5	1,1
	35	10,5	4,35	5,1	23,5	6,5	1,1
4 000	10	6,3	5,45	6,4	33,5	6,5	0,9
	35	10,5	5,7	6,7	33,5	7,5	1,0
6 300	10	10,5	7,65	9,0	46,5	6,5	0,8
	35	10,5	8,0	9,4	46,5	7,5	0,9

Примечания:!. В таблице уровень Б относится к трансформаторам,
в которых использована электротехническая сталь толщиной 0,35 мм марки
Э-ЗЗОА по ГОСТ 802-58 с жаростойким покрытием и отжигом пластин. До
1/1 1968 г. допускается выпускать трансформаторы, с нормированными значениями
потерь х. х. на 35% больше уровня Б применительно к использованию электро-
технической стали толщиной 0,35 мм марки Э-330 по ГОСТ 802-58.

2. До 1/1 1969 г. допускается выпускать трансформаторы с двукратным зна-
чением нормированного тока х. х.

Трансформаторы типа ТМН 1 000—6 300 ква

1 000	10	0,69	2,1	2,45	12,2	5,5	1,4
	35	0,69	2,35	2,75	12,2	6,5	1,5
	35	11,0	2,35	2,75	11,6	6,5	1,5
1 600	10	0,69	2,8	3,3	18,0	5,5	1,3
	10	6,3	2,8	3,3	16,5	5,5	1,3
	35	0,69	3,1	3,65	18,0	6,5	1,4
	35	11.0	3,1	3,65	16,5	6,5	1,4
2 500	10	0,69	3,9	4,6	25,0	5,5	1,0
	10	6,3	3,9	4,6	23,5	5,5	1,0
	35	0,69	4,35	5,1	25,0	6,5	1,1
	35	11,0	4,35	5,1	23,5	6,5	1,1
4 000	10	6,3	5,45	6,4	33,5	6,5	0,9
	35	11,0	5,7	6,7	33,5	7,5	1,0
6 300	10	6,3	7,65	9,0	46,5	6,5	0,8
	35	11,0	8,0	9,4	46,5	7,5	0,9
Номи- нальная мощность, ква	Верхний предел номинальных напряжений, кв		Потери, кзт			Напряжение к. з., % номинальных напряжений	Ток  X. X., % но- миналь ных токов
			X X		к. 3.		
	ВН	НН	Уро- вень А	Уро- вень Б			

Трансформаторы типа ТД 10 000—40 000 ква
и типа ТДЦ 80 000 ква

10 000	38,5	10,5	12,3	14,5	65	7,5	0,8
16 000	38,5	10,5	17,8	21	90	8	0,75
40 000	38,5	10,5	33	39	180	8,5	0,65
80 000	38,5	10,5	55	65	330	9	0,6

Трансформаторы типа ТДН 10 000—25000 ква

10 000	36,75	10,5	12,3	14,5	65	8	0,8
16 000	36,75	10,5	17,8	21	90	8	0,75
25 000	36,75	10,5	24,5	29	125	8	0,7

Трансформаторы с повышенным значением к. з.

1 000 (ТМ)	6,3	0,525	2,3	2,75	12,2	8	1,5
6 300  (ТМН)	10	3,15	8	9,4	46,5	8	0,9
10 000 (ТДНС)	36,75	6,3	12,3	14,5	85	14	0,8
16.000 (ТДНС)	36,75	6,3	17,8	21	105	10	0,75
25 000 (ТРДН)	36,75	10,5	24,5	29	145	ВН— НН 9,5 НН, —НН2 не менее 15	0,7
32 000	36,75	10,5	28	33	По ТУ	ВН —НН 11,5 НН, - НН2 не менее 20	0,7
40 000	36,75	10,5	33	39	По ТУ	ВН-НН 18,5 нн, - НН2 не менее 14	0,67
63 000	36,75	10,5	48	55	280	ВН—НН 11,5 НН, — НН2 не менее 20	0,6

Примечание. Значения напряжения к.
должны быть пересмотрены до 1/1 1968 г.

з. нормируются временно

и
2.	Переключение ответвлений. Число регулировочных ответвле-
ний в обмотке ВН и соответствующие этим ответвлениям пределы
регулирования устанавливаются следующие:

а)	Трансформаторы с РПН

Трансформаторы 1 000—6 300 ква:

t/==(7H±6xl,5% при 20 и 35 кв;

(7=[7Н±8Х1,25% при 6 и 10 кв.

Трансформаторы 10 000—63 000 ква.

tf=tfH±8Xl,5%.

б)	Трансформаторы с ПБВ

и=£7н±2х2,5о/о, где Un — номинальное напряжение обмотки;
U — то же ответвления.

3.	Номинальные напряжения ответвлений в режиме х. х.

а) Для диапазона ±2X2,5%

Ступени регулирования, %	Номинальные напряжения ответвлений, кв						
+5	3,31	6,3	6,62	10,5	21	36,75	40,42
±2,5	3,23	6,15	6,42	10,25	20,5	35,875	39,46
Номинальная	3,15	6	6,3	10	20	35	38,5
—2,5	3,07	5,85	6,14	9,75	19,5	34,125	37,54
-5	2,99	5,7	5,98	9,5	19	33,25	36,58

б) для диапазона ±6X1 >5 и ±8X1,5%

Ступени регулирования, %	Номинальные напряжения ответвления, кв					
±12	11,75	15,45	17,64	22,4			41,16
±10,5	11,6	15,25	17,4	22,1	—	40,6
±9	11,44	15,04	17,16	•21,8	38,15	40,05
±7,5	11,28	14,84	16,93	21,5	37,62	39,6
±6	11,13	14,63	16,69	21,2	37,1	38,95
±4,5	10,97	14,42	16,46	20,9	36,57	38,4
+3	10,81	14,21	16,22	20,6	36,05	37,85
±1,5	10,65	14,01	15,99	20,3	35,52	37,3
Номинальная	10,5	13,8	15,75	20	35	36,75
—1,5	10,34	13,59	15,51	19,7	34,47	36,2
—3	10,18	13,39	15,28	19,4	33,95	35,65
—4.5	10,02	13,18	15,04	19,1	33,42	35,1
—6	9,87	12,97	14,8	18,8	32,9	34,55
—7,5	9,71	12,76	14,57	18,5	32,37	33,99
—9	9,55	12,56	14,33	18,2	31,85	33,44
—10,5	9,39	12,35	14,09	17,9	—	32,89
-12	9,24	12,14	13,86	17,6	—	32,34
Продолжение прилож, 1
в) для диапазонов +8X1 >25%

Ступени регулирования, %	Номинальные напряжения ответвлений, кв		Ступени регулирования, %	Номинальные напряжения ответвлений, кв	
+10	6,6	11	-1,25	5,92	9,87
+8,75	6,52	10,87	-2,5	5,85	9,75
+7,5	6,45	10,75	-3,75	5,77	9,62
+6,25	6,37	10,62	-5	5,7	9,5
+5	6,3	10,5	—6,25	5,62	9,37
+3,75	6,22	10,37	-7,5	5,55	9,25
+2,5	6,15	10,25	—8,75	5,47	9,12
+1,25	6', 07	10,12	—10	5,4	9,0
Номинальная	6	10			

П-3. Трансформаторы трехфазные 2^,5—400 Мва класса
напряжения ПО кв

(выдержкки из ГОСТ 12965-67, срок введения 1/VII 1968 г.)

1.	Понижающие двухобмоточные трансформаторы мощностью
2,5—80 Мва и трехобмоточные трансформаторы мощностью 6,3—
80 Мва изготавливаются с РПН.

Повышающие двухобмоточные трансформаторы мощностью 40—
200 Мва изготовляются с ПБВ и мощностью 250—400 Мва — без
регулировочных ответвлений.

2.	Для понижающих двухобмоточных трансформаторов мощно-
стью 2,5 Мва номинальные напряжения обмоток ВН НО кв; обмо-
ток НН 6,6; 11 и 22 кв; мощностью 6,3—80 Мва номинальные на-
пряжения обмоток ВН 115 кв; обмоток НН 6,6; 6,3; 11; 10,5; 22;
38,5 кв. Обмотки НН могут выполняться расщепленными.

Для понижающих трехобмоточных трансформаторов мощностью
6,3—80 Мва номинальные напряжения обмоток ВН 115 кв; обмоток
XZH 22; 38,5 кв (для мощностей 63 и 80 Мва — только 38,5 кв и для
мощностей 25* и 40 Мва также и 11 кв); обмоток НН 6,6 и 11 кв.
Для мощностей 16, 40, 63 и 80 Мва обмотки НН могут иметь на-
пряжения 6,3 или 10,5 кв. Каждая обмотка трансформатора рас-
считана на его полную номинальную мощность.

Для повышающих двухобмоточных трансформаторов мощностью
40—400 Мва номинальные напряжения обмотки ВН 121 кв. Обмот-
ки НН имеют следующие номинальные напряжения: для трансфор-
маторов мощностью 40 Мва — 6,3; 10,5 кв; мощностью 80 Мва —
6,3; 10.5; 13,8 кв; 125 Мва — 10,5 и 13,8 кв; 200 Мва—13,8; 15,75;
18 и 20 кв; 250 Мва — 15,75 и 20 кв; 400 Мва — 20 кв.
Продолжение прилож. 1

3, Технические данные

а)	Трансформаторы двухобмоточные

Номинальная мощность, Мва	Потери, кет			Напряжение к. з., % номинальных напряжений	Ток х. х., % номинальных токов
	X. X.		К. 3.		
	Уровень А	Уровень Б1			
2,5	5	6,5	22	10,5	1,5
6,3	10	13	50	10,5	1,0
10	14	18	60	10,5	0,9
16	21	26	85	10,5	0,85
25	29	36	120	10,5	0,8
32	35	44	145	10,5	0,75
40	42	52	175	10,5	0,7
63	59	73	260	10,5	0,65
80	70	89	315	10,5	0,6
125	100	120	520	10,5	0,55
200	140	170	700	10,5	0,5
250	160	200	790	10,5	0,5
400		По техническим условиям			

1 Об уровне Б см. П-1 и П-2.

Примечания: 1. До 1/1 1969 г. допускается выпускать трансформаторы
с двукратными значениями нормированного тока холостого хода.

2.	Для трансформаторов мощностью 32 и Мва с повышенными значениями
напряжения короткого замыкания характеристики устанавливаются техническими
условиями.

б)	Трехобмоточные трансформаторы

6,3	14	17	60	ВН-СН 10,5	1,2
10	19	23	80	ВН—НН 17	1,1
16	26	32	105	СН—НН 6	1,05
25	36	45	145		1,00
40	50	63	230		0,9
63	70	87	310		0,85
80	82	102	390		0,8

Примечание. Для трансформаторов мощностью 16; 40 и 80 Мва напряже-
ния короткого замыкания могут также составлять: ВН — СН 17%; ВН — НН 10,5% ;
СН — НН 6%.
4. Переключение ответвлений. Трехфазные двухобмоточные и
трехобмоточные трансформаторы с РПН мощностью 6,3 Мва и
выше должны иметь переключающее устройство в нейтрали обмотки
ВН для регулирования напряжения в пределах ±16% девятью
ступенями по 1,78%.

Трехфазный двухобмоточный трансформатор мощностью 2,5 Мва
должен иметь переключающее устройство на стороне НН для ре-
гулирования напряжения в пределах плюс 10X1,5% и минус 8Х
Х1,5%.

Обмотки СН на напряжения 35 и 20 кв трехобмоточных транс-
форматоров должны иметь ответвления для переключения без воз-
буждения (ПБВ) в пределах ±2x2,5%^ при токе, не превышающем
700 а, и ±5% при токе более 700 а.

Повышающие двухобмоточные трансформаторы имеют ответвле-
ния для регулирования без возбуждения (ПБВ) в пределах
±2X2,5%, кроме трансформаторов 250 и 400 Мва, которые не
имеют ответвлений для регулирования.

Ступени регулирования, %	Напряжения ответвле- ний в режиме холостого хода для диапазона ±(9X1,78%) для трансформатороз с РПН, кв	Ступени регулирования, %	Напряжения ответвле ний в режиме холостого хода для диапазона ±(9X1,78%) для трансформаторов с РПН, кв
+16,02	133,23	— 1,78	112,95
+ 14,24	131,19	—3,56	110,91
+12,46	129,14	—5,34	108,86
+ 10,68	127,28	—7,12	106,81
+8,90	125,24	—8,90	104,76
+7,12	123,19	— 10,68	102,72
+5,34	121,14	—12,46	100,67
+3,56	119,09	— 14,24	98,62
+ 1,78	117,05	— 16,02	96,58
Номинальная	115		

Ступени регулирования, %	Напряжения ответвлений в режиме холостого хода для диапазона ±(2X2,5%) для трансформаторов с ПБВ, кв
+5	127,05
+2,5	124,02
Номинальная	121
—2,5	117,98
—5	114,95
П-4. Автотрансформаторы линейные регулировочные
(выписки из Типажа на силовые трансформаторы [Л. 25])

Наименование серии	Тип	Основные параметры	
		Мощность, ква	Класс напряжения оэмотки ВН, кв
Автотрансформаторы линейные регулировочные, трех-	ЛТМ-400/10	400	6 и 10
фазные, масляные, 400, 630 ква, 6—35 кв» РПН+10%, ±6 ступеней	ЛТМ-630/35	630	20 и 35
Автотрансформаторы линейные регулировочные, трех- фазные, масляные» 1 600—6 300 ква, 6—10 кв, РПН +1034,	ЛТМ-1600/10	1600	6 и 10
	ЛТМ-4000/10	4 000	6 и 10
±6 ступеней	ЛТМ-6300/10	6 300	6 и 10
Автотрансформаторы линейные регулировочные, трех-	ЛТМ-16000/10	16000	6 и 10
фазные, масляные, 16—100 Мва, 6—35 кв» РПН£15%,	ЛТМ-25000/10	25 000	6 и 10
число ступеней — по техусловиям	ЛТМ-25000/35	25 000	35
	ЛТМ-40000/10	40 000	6 и 10
	ЛТД-63000/35	63 000	35
	ЛТД-100000/35	100 000	35
Трансформаторы (автотрансформаторы) линейные регу-	ЛТД-63000/110	63 000	По техусловиям
лировочные, трехфазные, масляные, 63—125 Мва, ПО кв, РПН±15, число ступеней — по техусловиям	ЛТД-125000/110	125000	По техусловиям
П-5. Трансформаторы и автотрансформаторы 150, 220, 330 и 500 кв с РПН
(выписки из Типажа на силовые трансформаторы [Л. 25])

Наименование серии	Тип	Основные параметры	
		Мощность, Мва	Класс напря- жения обмотки ВН, кв
Трансформаторы трехфазные, масляные, двухобмоточ-	ТМН-2500/150	2,5	150
ные, 2г5—10 Мва, 150 кв РПН ±12%, ±8 ступеней, в нейтрали ВН (для трансформаторов ТМН-2500/150 диа- пазон и число ступеней—по техусловиям)	ТДН-10000/150	10	150
Трансформаторы трехфазные, масляные, трехобмоточ-	ТДТН-10000/150	10	150
ные, 10—63 Мва, 150 кв, РПН ±12%, 8 ступеней в нейтрали ВН, ПБВ на СН 38,5 кв ±2X2,5%	ТДТН-16000/150	16	150
	ТДТН-25000/150	25	150
	ТДТН-40000/150	40	150
Трансформаторы трехфазные, масляные, двухобмоточ- ные, 32—160 Мва, 220 кв, РПН ±12%, ±8 ступеней в	ТДЦТН-63000/150	63	150
	ТДН-32000/220	32	220
	ТДЦН-63000/220	63	220
нейтрали ВН	ТДЦН-100000/220	100	220
Трансформаторы трехфазные, масляные, трехобмоточ-	ТДЦН-160000/220	160	220
	ТДН-10000/220	10	220
ные, 10—63 Мва, 220 же» РПН ±12%, ±8 ступеней в	ТДТН-25000/220	25	220
нейтрали ВН, ПБВ на СН 38,5 кв ±2X2,5%	ТДТН-40000/220	40	220
Автотрансформаторы трехфазные, масляные, высшее	ТДЦТН-63000/220	63	220
	АТДТН-100000/150/110*	100	150
напряжение 150—220 кв, РПН на стороне СН (в линии)	АТДЦТН-200000/220/150*	200	220
±12%, ±6 ступеней	АТДТН-25000/220/110	25	220
	АТДЦТН-63000/220/110	63	220
	АТДЦТН-80000/220/110	80	220
	АТДЦТН-Ю0000/220/110	100	220
	АТ ДЦТН-125000/220/110	125	220
Наименование серии

Автотрансформаторы трехфазные масляные, вы'сшее на-
пряжение 150—220 кв, РПН на стороне СН (в линии)
+ 12%, +6 ступеней

Автотрансформаторы трехфазные масляные, высшее на-
пряжение 330 кв, РПН на стороне СН (в линии) +12%

Автотрансформаторы трехфазные масляные, высшее на-
пряжение 330 кв, среднее напряжение 158 и 230 кв
(временно до разработки соответствующих переключаю-
щих устройств вместо встроенного РПН выполняются по
отдельным заказам с отдельным регулировочным авто-
трансформатором в нейтрали)

Трансформаторы трехфазные, масляные двухобмоточ-
ные, 330 кв, РПН + 12% в нейтрали ВН

Автотрансформаторы трехфазные масляные, высшее на-
пряжение 500 кв, РПН в нейтрали ±12°/о

Автотрансформаторы одно-
фазные масляные, высшее на-
пряжение 500 кв,

РПН +12% в нейтрали
РПН на стороне СН (в
линии) +12%

без ответвлений (отдель-
ный регулировочный тран-
сформатор в нейтрали)

Тип	Основные параметры	
	Мощность, Мва	Класс напря- жения обмотки ВН, кв
АТДЦТН-160000/220/110	160	220
АТДЦТН-200000/220/110	200	220
АТДЦТН-250000/220/110*	250	220
АТДЦТН-63000/330/110	63	330
АТДЦТН-125000/330/110	125	330
АТДЦТН-200000/330/110	200	330
АТДЦТ-250000/330/150	250	330
АТДЦТ-400000/330/150	400	330
АТДЦТ-250000/330/220	250	330
АТДЦТ-400000/330/220	400	330
ТДЦН-63000/330	63	330
ТДЦН-125000/330	125	330
ТДЦН-200000/330	200	330
АТДЦТН-125000/500/110	125	500
АТДЦТН-250000/500/110	250	500
АОДЦТН-167000/500/110	167	500
АОДЦТН-133000/500/220	133	500
АОДЦТН-2Ю000/500/220	210	500
АОДЦТН-267000/500/220	267	500
АОДЦТ-417000/500/220	417	500

по техусловиям.

•Примечание: диапазон регулирования и число ступеней
ПРИЛОЖЕНИЕ 11

ВРЕМЕННЫЕ УКАЗАНИЯ ПО РЕГУЛИРОВАНИЮ
НАПРЯЖЕНИЯ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЯХ 1

I. ОБЩАЯ ЧАСТЬ

1-1. Настоящими указаниями надлежит руководствоваться при
проектировании новых, реконструкции существующих и эксплуата-
ции действующих сетей.

1-2. Задачей регулирования напряжения является обеспечение
нормальных технических условий и экономичности совместной ра-
боты электрических сетей, электроприемников и связанных с ними
производственных механизмов.

1-3. Вопросы регулирования напряжения должны рассматривать-
ся совместно с 'вопросами баланса и распределения реактивной
мощности, выбора источников реактивной мощности и повышения
коэффициента мощности, повышения экономичности работы элек-
трических сетей.

1-4. При решении вопросов регулирования напряжения электри-
ческие сети следует подразделять на следующие две группы:

а)	распределительные сети с номинальными напряжениями до
35 кв;

б)	сети с номинальными напряжениями 35 кв и выше.

Сети 35 кв относятся к распределительным, если к ним при-
соединяются трансформаторы с вторичными номинальными напря-
жениями до 1 кв.

Если сети, указанные в п. 1-4,а, соединены с сетями, указан-
ными в <п. 1-4,6 настоящих Временных указаний, через трансформато-
ры или автотрансформаторы с неизменяемыми под нагрузкой коэф-
фициентами трансформации, ю при решении вопросов регулирова-
ния напряжения эти сети следует рассматривать совместно.

1-	5. Должны быть рассмотрены возможности и экономическая
целесообразность раздельного или совместного применения для
регулирования напряжения на отдельных участках электрических
сетей следующих регулирующих и компенсирующих устройств:

а)	генераторов;

б)	трансформаторов и автотрансформаторов с РПН или с воль-
тодобавочными регулируемыми устройствами, или автотрансформа-
торами, включенными в нейтраль;

в)	линейных регуляторов;

г)	синхронных компенсаторов;

д)	синхронных двигателей;

е)	батарей конденсаторов;

ж)	реакторов поперечной компенсации.

Регулирование напряжения указанными устройствами, как пра-
вило, должно быть автоматизировано.

Выбор регулирующих и компенсирующих устройств определяет-
ся технико-экономическими расчетами.

1-	6. Регулирование напряжения в электрических системах мо-
жет быть подразделено на:

а)	регулирование напряжения в распределительных сетях —
централизованное — в центрах питания (ЦП) и местное;

1 Утверждено Государственным производственным комитетом
по энергетике и электрификации СССР 10 сентября 1965 г.
б)	регулирование напряжения в сетях 35 кв и выше, которое
рассматривается совместно с регулированием режима работы не-
однородных замкнутых сетей и распределением реактивной мощности
между ее источниками.

Регулирование напряжения должно входить составной частью
в общую систему автоматического регулирования режима работы
энергосистемы. При этом должна быть обеспечена устойчивость со-
вместной работы всех устройств, входящих в систему автоматиче-
ского регулирования режима.

1-7. Первоочередными мероприятиями по регулированию напря-
жения в существующих электрических сетях являются:

а)	наиболее полное использование регулировочных возможно-
стей источников реактивной мощности, в том числе синхронных
двигателей и батарей конденсаторов на промышленных предприя-
тиях;

б)	применение линейных регуляторов в распределительных се-
тях;

в)	разделение неоднородных сетей.

Распределение реактивной мощности должно быть прежде всего
подчинено требованиям регулирования напряжения.

1-8. Для регулирования напряжения в электрических сетях пу-
тем изменения коэффициентов трансформации должна быть обес-
печена достаточная располагаемая реактивная мощность в узлах
электрической системы.

1-9. Выбор устройств для регулирования напряжения в электри-
ческих сетях должен производиться совместно с составлением ба-
ланса реактивной мощности по узлам электрической системы с уче-
том возможности и целесообразности передачи реактивной мощности
из других узлов.

1-10 Баланс реактивной мощности должен составляться по
каждому узлу электрической системы для следующих характерных
режимов ее работы: годового максимума реактивной нагрузки, го-
дового максимума активной нагрузки и годового минимума актив-
ной нагрузки с учетом сезонного изменения располагаемой реак-
тивной мощности генераторов соответствующих электрических
станций, а также аварийных условий и условий ремонтов.

Реактивные нагрузки потребителей должны определяться для
каждого расчетного режима работы сети непосредственно, а не
по значениям средневзвешенного коэффициента мощности.

Для действующих предприятий суммарное потребление реак-
тивной мощности может быть определено путем непосредственных
измерений с учетом поправок на изменение режима напряжений и
предполагаемых роста нагрузок и дополнительной установки ком-
пенсирующих устройств.

1-11. В расходную часть баланса реактивной мощности для
узла электрической системы включаются реактивная мощность, по-
требляемая электроприемниками; потери реактивной мощности
в трансформаторах, в линиях электрической сети и в реакторах,
а также мощность, передаваемая в другие узлы.

В приходную часть баланса реактивной мощности для узла
электрической системы включаются располагаемая реактивная мощ-
ность генераторов, синхронных двигателей и синхронных компен-
саторов и мощность, генерируемая конденсаторами в установках
поперечной и продольной компенсации и емкостью линий электри-
ческой сети, а также мощность, поступающая из других узлов.
142
Генерацию реактивной мощности, линиями воздушных сетей с номи-
нальными напряжениями 35 кв и ниже можно не учитывать.

Входящие в баланс значения потребляемой и генерируемой
реактивной мощности в нормальных режимах должны соответство-
вать расчетным значениям напряжений в сети и номинальным зна-
чениям напряжений у электроприемников.

1-12. Для каждого узла электрической системы должен быть
обеспечен резерв реактивной мощности, который определяется по
условиям аварийного режима с учетом допустимого снижения зна-
чений напряжения, но не должен быть меньше 10—12% величины
суммарной потребляемой реактивной мощности в данном узле.

Резервом реактивной мощности считается такой избыток рас-
полагаемой ее величины над потребляемой, который может быть
использован в аварийных условиях — в данном узле или в других
узлах.

1-13. Критерием правильности выбора регулирующих и компен-
сирующих устройств в электрических системах и их сетях является
минимум затрат при соблюдении требований к качеству напряже-
ния.

При определении расчетных затрат рекомендуется учитывать
экономический эффект от улучшения режима напряжений у прием-
ников электрической энергии.

Определение изменения потерь активной мощности при сравне-
нии вариантов рекомендуется производить с учетом влияния режима
напряжений на величину потерь и на величину потребляемой реак-
тивной мощности*.

Рекомендуется изменение потерь электрической энергии в сетях
35 кв и выше определять по графикам изменения активной и ре-
активной мощности нагрузок, а не по усредненным значениям вре-
мени наибольших потерь.

1-14. При выборе типа, мощности и местоположения регули-
рующих и компенсирующих устройств в каждом из сравниваемых
вариантов должен рассматриваться оптимальный режим напряже-
ний. Критерием последнего является минимум расчетных затрат
с учетом указаний п. 1-13.

1-15. В процессе эксплуатации электрических сетей должен
осуществляться контроль за режимом напряжений, для чего при
проектировании сетей необходимо предусматривать соответствующие
контрольно-измерительные устройства.

Система контрольно-измерительных устройств должна обеспе-
чивать проверку соблюдения технических условий, качества напря-
жения в характерных режимах работы сети и экономичность ре-
жима напряжений по интегральным показателям за длительный пе-
риод времени (неделя, месяц, квартал, год).

II. ПРОЕКТИРОВАНИЕ

Регулирование напряжения в распределительных
электрических сетях

П-1. В каждом проекте электрической сети должен быть раз-
дел, посвященный решению вопросов регулирования напряжения.

При проектировании развития существующих электрических се-
тей должны быть также решены вопросы регулирования напряже-
ния в существующей части электрической сети с учетом имеющего-
ся оборудования.
П-2. Выбор способов регулирования напряжения следует про-
изводить совместно с выбором оптимального варианта построения
новой или реконструируемой сети. При этом необходимо иметь в
виду, 4то эффективность регулирования повышается, если при
проектировании применяются глубокие вводы с дроблением глав-
ных понизительных подстанций (ГПП) и размещением их в центрах
нагрузок, предусматривается группировка по секциям ЦП и ГПП
однородных по графику потребителей, обеспечивается оперативная
гибкость схемы соединений.

П-З. Основным способом регулирования напряжения в распре-
делительных сетях является регулирование в центрах питания
(централизованное): на общих шинах, на отдельных секциях шин
и на отдельных отходящих линиях.

Если такое регулирование не обеспечивает необходимого каче-
ства напряжения для некоторых групп потребителей (например,
при разнородных нагрузках, протяженных линиях, наличии потре-
бителей с повышенными требованиями к качеству напряжения),
централизованное регулирование должно дополняться местным ре-
гулированием напряжения.

Для осуществления местного регулирования напряжения могут
быть использованы следующие средства: линейные регуляторы (регу-
лируемые вольтодобавочные автотрансформаторы), предназначенные
для независимого регулирования у некоторой группы потребителей
или электроприемников; синхронные двигатели с автоматическим
регулированием тока возбуждения; автоматически управляемые ба-
тареи конденсаторов; распределительные трансформаторы с РПН.
При выборе местных средств регулирования следует учитывать нали-
чие регулирующих устройств у трансформаторов технологических
агрегатов (электрические печи, выпрямительные устройства и т. д.).

П-4. На всех понизительных подстанциях электрической систе-
мы с вторичными напряжениями шин 6—20 кв должны устанавли-
ваться трансформаторы с РПН. При питании шин 6—20 кв от
третьей обмотки автотрансформатора следует предусматривать уста-
новку линейных регуляторов на стороне 6—20 кв.

Отказ от применения трансформаторов с РПН на понизитель-
ных подстанциях электрической системы должен быть обоснован
технико-экономическими расчетами.

На существующих понизительных подстанциях -с нерегулируемы-
ми трансформаторами, от которых получают питание распредели-
тельные сети, должна предусматриваться установка линейных регу-
ляторов.

Регулирование напряжения должно быть автоматизировано.

П-5. Для распределительных электрических сетей с электро-
приемниками, которые характеризуются практически однотипными
графиками изменения нагрузок во времени, как правило, можно
ограничиться регулированием напряжения в ЦП.

Независимое регулирование напряжения на каждой секции шин
ЦП рекомендуется принять в тех случаях, когда разнородные на-
грузки могут быть разделены на соответствующее число групп,
практически однотипных по графику изменения во времени и прибли-
зительно одинаковой мощности.

В тех случаях, когда отходящие от общей секции шин ЦП ли-
нии имеют разные графики изменения нагрузок во времени, необхо-
димо применять дополнительные регулирующие устройства.

П-6. На шинах или отдельных секциях шин ЦП, а также на
выходе каждого линейного регулятора в нормальных условиях сле-
144
дует осуществлять встречное pei улирование напряжения с компен-
сацией потери напряжения в сети. Степень этой компенсации опре-
деляется техническими или экономическими условиями.

П-7. Синхронные машины в центрах питания распределитель-
ных сетей должны снабжаться автоматическими устройствами для
осуществления встречного регулирования напряжения на шинах
6—20 кв. При этом понижающие трансформаторы с РПН в этих
центрах питания должны снабжаться автоматическими устройства-
ми для изменения коэффициента трансформации по условиям повы-
шения экономичности работы сетей высших номинальных напря-
жений электрической системы.

П-8. При определении очередности установки регулирующих
и компенсирующих устройств следует ориентироваться на обеспече-
ние наибольшего улучшения режима напряжений в сети.

П-9. Применение распределительных трансформаторов с РПН
допускается только в тех случаях, когда использование других
средств регулирования напряжения (синхронные двигатели, батареи
конденсаторов и т. д) оказывается недостаточным или экономически
неоправданным.

II-10. Нормальным техническим условиям длительной работы
соответствуют отклонения напряжения на зажимах электроприем-
ников в следующих пределах

а)	у электродвигателей, установленных на промышленных пред-
приятиях, от —5 до +10%;

б)	у осветительных приборов, установленных на промышленных
предприятиях, в общественных зданиях и в прожекторных уста-
новках наружного освещения, от —2,5 до +5%;

в)	у остальных электроприемников, присоединенных к городским
и промышленным электрическим сетям, от —5 до +5%;

i) у электроприемников, присоединенных к сельским электри-
ческим сетям, от —10 до +7,5%.

В послеаварийных режимах работы для всех электроприемников
допускается дополнительное снижение напряжения на 5% и допол-
нительное повышение напряжения на 2,5%.

II-11. До установления более обоснованного критерия качества
напряжения в распределительных электрических сетях с преоблада-
нием осветительной нагрузки, в том числе в городских сетях, питаю-
щих бытовую нагрузку, рекомендуется такой режим, при котором
средневзвешенный по мощности квадрат отклонений напряжения
имеет наименьшее значение.

II-12. В силовых сетях промышленных предприятий режим на-
пряжений должен быть экономически наивыгоднейшим. При этом
должны быть учтены условия работы электроприемников и связан-
ных с ними производственных механизмов (включая и их произ-
водительность) при необходимом качестве продукции.

В тех случаях, когда влияние режима напряжений на произво-
дительность электроприемников и механизмов практически отсутст-
вует, экономически наивыгоднейшим является решение, приводящее
к минимуму расчетных затрат при обеспечении технически допусти-
мых отклонений напряжения у электроприемников. При этом должно
учитываться влияние режима напряжений на изменение технических
параметров электроприемников и на потери мощности в сети.

П-13. Поскольку требования к режимам напряжений для сило-
вых и осветительных электроприемников различны, следует произ-
водить технико-экономическое сравнение вариантов совместного и
раздельного их питания в соответствии с и. 1-13 настоящих Вре-
менных указаний.

II-14. При выборе типа электродвигателей промышленных пред-
приятий необходимо учитывать, что синхронные электродвигатели
являются наиболее экономичным средством местного регулирования
напряжения.

Выбор электродвигателей, которые должны снабжаться автома-
тическими регулирующими устройствами, производится на основании
технико-экономических расчетов.

II-15. Батареи конденсаторов (и, если это целесообразно, отд ель*
ные секции батарей), используемые для регулирования напряжения,
должны снабжаться соответствующими коммутационными аппара-
тами и устройствами автоматизации.

II-16. В электрических сельских сетях в качестве основного сред-
ства регулирования напряжения следует применять трансформаторы
с РПН, устанавливаемые в центрах питания.

В необходимых случаях, с соответствующими технико-экономи-
ческим обоснованием, должны дополнительно применяться следую-
щие регулирующие и компенсирующие устройства.

а)	линейные регуляторы (вольтодобавочные автотрансформа-
торы) ;

б)	конденсаторы поперечной компенсации;

в)	распределительные трансформаторы 10—20/0,4 кв с РПН;

г)	устройство продольно-емкостной компенсации.

II-17. При расчетах отклонений напряжения в соответствии
с ш. II-10 настоящих Временных указаний рекомендуется учитывать
возможную несимметрию напряжений в электрической сети. Следует
иметь ® виду, что несимметрия напряжений в основном возникает
в сетях с номинальными напряжениями до 1 000 в из-за наличия
однофазных электроприемников, неполнофазных ответвлений и не-
симметрии сети.

Регулирование напряжения и источники реактивной мощности
в электрических сетях с номинальными напряжениями 35 кв и выше
II-18. Если во всех распределительных сетях обеспечены требо-
вания пп. II-10—П-15, то в сетях 35 кв и выше экономически наивы-
годнейшим является режим напряжений, при котором потери актив-
ной мощности в них получаются наименьшими. При этом напряже-
ния в электрических сетях должны находиться в технически допу-
стимых пределах.

В электрических сетях с номинальными напряжениями до
35—220 кв, как правило, экономически наивыгоднейшим является
наибольший уровень напряжения, при котором напряжения в от-
дельных пунктах сетей не выходят за технически допустимые пре-
делы.

II-19. При выборе регулирующих и компенсирующих устройств
для электрических сетей с номинальными напряжениями 35 кв и
выше в тех случаях, когда они соединены с распределительными
сетями трансформаторами, оборудованными регулирующими устрой-
ствами, можно ограничиться учетом изменения экономичности ра-
боты только сетей 35 кв и выше.

II-20. Для электрических сетей с номинальными напряжениями
35 кв и выше следует проверять экономическую целесообразность
применения дополнительных регулирующих устройств в целях обес-
печения независимого регулирования уровня напряжения в сетях
146
разных ступеней трансформации. При этом следует учитывать, что
трансформаторы и автотрансформаторы с обмотками 6—20 кв долж-
ны быть снабжены регулирующими устройствами по условиям обес-
печения централизованного регулирования напряжения на шинах
6—20 кв.

Независимое регулирование уровня напряжения в сети каждой
ступени трансформации требует возможности изменения результи-
рующего коэффициента трансформации на каждой связи сетей раз-
ных ступеней трансформации. В противном случае в соответствую-
щих сетях возможно только связанное регулирование уровня напря-
жения.

П-21. Связь электрических сетей разных номинальных напряже-
ний через трансформаторы или автотрансформаторы с включенными
в нейтраль регулируемыми вольтодобавочными трансформаторами не
позволяет производить независимое регулирование напряжения
в каждой из этих сетей отдельно. Это решение является временным
и допускается только до выпуска новых типов автоматически регу-
лируемого оборудования.

П-22. В электрических сетях 330 кв и выше средства регулиро-
вания напряжения следует выбирать по условиям включения и от-
ключения линий электропередачи и создания экономически целесо-
образных изменений напряжений вдоль линий.

Перепад напряжений в линиях электропередачи с номинальными
напряжениями 330 кв и выше должен определяться по условиям
получения минимума расчетных затрат.

В электрических сетях с номинальными напряжениями 330 кв и
выше может оказаться экономически оправданным более глубокое
регулирование уровня напряжения, чем в сетях до 220 кв по усло-
виям потерь активной мощности в режимах малых нагрузок вслед-
ствие снижения емкостных токов и потерь мощности на корону.

При этом значения напряжений должны быть в технически до-
пустимых пределах как на данной ступени напряжения, так и в
трансформаторно связанных с ней сетях, а также должны позволять
осуществлять централизованное регулирование напряжения в ЦП
в требуемых пределах.

Снижение влияния неоднородности замкнутых электрических сетей

П-23. В неоднородных замкнутых сетях следует проверять эко-
номическую целесообразность снижения влияния неоднородности
сети на уменьшение потерь энергии и активной мощности, а также
на увеличение пропускной способности сети.

При этом следует проверять целесообразность включения в замк-
нутые части сети вольтодобавочных трансформаторов с продольно-
поперечным регулированием напряжения (с раздельным или со-
вместным регулированием продольной и поперечной э. д. с.) или
батарей конденсаторов, продольно включенных в линии, а также
целесообразность разделения замкнутых частей сети.

Количество и места установки вольтодобавочных трансформато-
ров и батарей конденсаторов должны определяться путем технико-
экономических расчетов.

П-24. Регулирование добавочных продольных и поперечных
э. д. с. должно быть автоматизировано и согласовано с режимами
работы в данной части сети.

В случаях параллельной работы линий различного напряжения
и отсутствия на линии более высокого номинального напряжения
промежуточных подстанций с переменной нагрузкой для автомати-
ческого регулирования э. д с. достаточно установить контроль толь-
ко за мощностью нагрузки этой линии.

П-25. В -случаях замкнутых электрических сетей с резко различ-
ными сечениями проводов в целях достижения возможно большей
однородности сети рекомендуется рассматривать варианты приме-
нения расщепленных проводов на участках с большей пропускной
способностью, расположения проводов треугольником на линиях
с меньшей пропускной способностью и т. д.

Источники реактивной мощности

П-26 При выборе типа, мощности и мест расположения источ-
ников реактивной мощности (генераторов, батарей конденсаторов,
синхронных компенсаторов и др), а также использования реактив-
ной мощности, генерируемой емкостью линий, следует обеспечивать
баланс реактивной мощности по узлам электрической системы
(см. пп. 1-11 и 1-12 настоящих Временных указаний) в нормальных
и аварийных режимах работы, а также учитывать условия экономич-
ности распределения реактивной мощности в электрической системе
в целом и влияния этого распределения на режим напряжений. Вы-
бор регулирующих и компенсирующих устройств следует произво-
дить совместно.

Соотношение между значениями мощности конденсаторов и син-
хронных компенсаторов должно проверяться по условиям устойчи-
вости работы электрической системы При большой концентрации
мощности конденсаторов в узлах электрической системы следует
производить проверку статической устойчивости узлов нагрузки.

П-27. В аварийных режимах (случай отключения линий, транс-
форматоров, источников реактивной мощности) должны учитываться
возможность кратковременной допустимой перегрузки источников
реактивной мощности и снижение напряжений в электрических сетях
в допустимых пределах (см. п. П-9 данных Временных указаний).

П-28. В электрических сетях с номинальными напряжениями
330 кв и выше следует производить проверку режима напряжений
в период минимума активной нагрузки и в случае необходимости
проверять целесообразность применения дополнительных устройств,
потребляющих реактивную мощность.

III.	ЭКСПЛУАТАЦИИ

Регулирование напряжения в распределительных электрических сетях

III-1. Организации, эксплуатирующие распределительные элек-
трические сети, должны иметь.

а)	схемы этих сетей с указанием мест установки и технических
данных установленных трансформаторов и линейных регуляторов
с РПН, рабочих положений ответвлений у трансформаторов без
РПН, данных об имеющихся нерегулируемых вольтодобавочных
трансформаторах и приборах контроля за режимом напряжений
в сети,

б)	сведения о всех имеющихся батареях конденсаторов и син-
хронных двигателях — места их установки, технические данные и
режимы работы;

в)	сведения об имеющихся средствах регу пирования напряже-
ния в ЦП;

148
г)	Значения напряжений (отклонений напряжения от номиналь-
ного Напряжения сети) на шинах 6—20 кв электрических станций
и подстанций питающих распределительные сети, при которых на-
пряжения у всех электроприемпиков в каждом из характерных
режимов нагрузки находятся в нормированных пределах.

В случаях невозможности одновременного обеспечения у всех
электроприемников значений напряжений (отклонений напряжения),
не выходящих за нормированные пределы, должны быть известны
значения напряжений (отклонений напряжения), при которых будет
наименьший народнохозяйственный ущерб. При возможности неза-
висимого регулирования напряжения на разных секциях шин ука-
занные сведения должны быть для каждой секции шин.

Значения напряжений (отклонения напряжения) определяются
на основании измерений или расчетным путем;

д)	наибольшие значения потерь напряжения в распределитель-
ных сетях 6—20 кв, присоединенных к каждой секции шин электри-
ческих станций и подстанций, в характерных режимах работы сетей;

е)	наибольшие значения потерь напряжения в электрических
сетях до 1 000 в, присоединенных к каждому трансформаторному
пункту ТП, в характерных режимах работы.

Ш-2. Сведения, указанные в п. Ш-1,а, б, в и г настоящих
Временных указаний, должны обновляться не реже одного раза
в квартал, а указанные в п. Ш-1, д и е, не реже двух раз в год.

Ш-3. Для регулирования напряжения в существующих распре-
делительных сетях имеющиеся средства должны использоваться сле-
дующим образом:

а)	при наличии устройств автоматического регулирования у ге-
нераторов, трансформаторов с РПН или линейных регуляторов
уставки этих устройств должны выбираться и задаваться в соот-
ветствии с данными п. II1-1, г;

б)	в случаях отсутствия устройств автоматического регулирова-
ния должно обеспечиваться ручное регулирование в соответствии
с данными п. Ш-1, г;

в)	при наличии устройств автоматического регулирования воз-
буждения у синхронных электродвигателей и автоматического управ-
ления у батарей конденсаторов уставки устройств должны выби-
раться и задаваться с учетом пп. П-9 и 1-14 настоящих Временных
указаний;

г)	в случаях отсутствия автоматических устройств режимы ра-
боты батарей конденсаторов и синхронных электродвигателей долж-
ны изменяться вручную — по условиям обеспечения технически допу-
стимых значений напряжений в соответствующей сети;

д)	должны своевременно изменяться рабочие положения ответ-
влений у трансформаторов без РПН.

При несовместимости требований к централизованному регули-
рованию напряжения особенно полно должны использоваться все
имеющиеся ‘средства местного регулирования напряжения.

Ш-4. При наличии автоматизированных регулирующих уст-
ройств у трансформаторов с РПН и линейных регуляторов значения
напряжений (отклонений напряжения) в ЦП, установленные в соот-
ветствии с данными п. Ill-1, г, должны обеспечиваться с точностью
до половины зоны нечувствительности автоматического устройства.
Эта зона не должна превышать ступень регулирования более чем
на 0,5—'1% номинального напряжения сети.

Ш-5. Рекомендуется применять автоматическое управление ба-
тареями конденсаторов по напряжению и автоматическое регулиро-
вание тока возбуждения синхронных двигателей, если это оправды-
вается технико-экономическими расчетами.

Ш-6 Для контроля за качеством напряжения во всех распре-
делительных электрических сетях должны производиться измерения
напряжений (отклонений напряжения) в предельных условиях
(в режимах наибольших и наименьших нагрузок, у ближайших и
у наиболее удаленных электроприемников) не реже двух раз в год,
а также по требованиям потребителей энергии.

Результаты этих измерений должны быть использованы органи-
зацией, эксплуатирующей распределительные сети, для проверки
правильности рабочего положения регулировочных ответвлений
у трансформаторов без РПН, заданных значений напряжения на
соответствующих шинах ЦП, заданных уставок автоматических
устройств, а также для их своевременного изменения и для реше-
ния вопроса о необходимости применения дополнительных регули-
рующих и компенсирующих устройств.

По мере возможности в распределительных сетях должны уста-
навливаться устройства интегрального контроля за качеством напря-
жения.

Ш-7. За состоянием устройств автоматического управления и
регулирования должен быть установлен систематический контроль,
периодичность которого определяется в соответствии с местными
условиями.

В соответствии с результатами этого контроля должна произ-
водиться своевременная ревизия оборудования. Перерывы в работе
автоматических устройств, приводящие к нарушению режима напря-
жений в распределительной сети, допускаются только на время ре-
визии.

Регулирование напряжения и источники реактивной мощности
в электрических сетях с номинальными напряжениями 35 кв и выше

Ш-8. Службы (группы) режимов энергосистем должны иметь
следующие сведения о текущих характерных режимах работы элек-
трической системы (годовой максимум активной нагрузки, годовой
максимум реактивной нагрузки, летний минимум активной нагрузки,
период паводка на гидроэлектростанциях):

а)	суточные графики потребляемой активной и реактивной мощ-
ностей всех подстанций, от которых получают питание распредели-
тельные сети, с поправками *на отклонения режима напряжений
в распределительных сетях от желаемого;

б)	значение располагаемой реактивной мощности у всех ее ис-
точников в зависимости от режима их работы;

в)	о возможности передачи реактивной мощности из одних уз-
лов электрической системы в другие;

г)	о распределении активной и реактивной мощности в сетях
с номинальными напряжениями 35 кв и выше и режиме напряже-
ний в них;

д)	допустимые значения напряжения в узлах электрической
системы;

е)	технические данные и рабочие уставки всех имеющихся
устройств автоматического регулирования напряжения;

ж)	данные о рабочих положениях ответвлений трансформато-
ров без РПН.

Ш-	9. На ближайшие предстоящие периоды времени работы
150
	с различными режимами работы, различным

систем или различными схемами соединений для
РУа°следует составлять баланс реактивной мощности
Зс п I 11 настоящих Временных указаний
жим работы источников реактивной мощности в элек-
теме устанавливается прежде всего по условиям регу-
пряжения в распределительных электрических сетях
1 с техническими требованиями

Ш-11 Если возможно обеспечить технические требования по
режиму напряжений при разных вариантах распределения реактив-
ной мощности между ее источниками, то оно уточняется по эконо-

мическим условиям

II1-12. Выбор рабочего положения ответвлений трансформаторов
без РПН должен производиться одновременно с составлением ба-
ланса реактивной мощности. При этом должны быть обеспечены
технически допустимые значения напряжения в электрических
сетях

При невозможности обеспечения напряжений, при которых от-
клонения напряжения у всех электроприемников в распределитель-
ных сетях находятся в допустимых пределах, поддерживаются на-
пряжения, при которых ущерб у потребителей будет наименьшим.

III-13. Диспетчерские службы энергосистем должны вести си-
стематический контроль за режимом напряжений в электрических
сетях.

II1-14. При понижении напряжения в сети вследствие возник-
новения дефицита реактивной мощности в первую очередь должна
быть использована вся располагаемая реактивная мощность ее ис-
точников с учетом длительно допустимых превышений токов стато-
ров и роторов синхронных машин сверх номинальных значений.

III-15. Службы (группы) режимов энергосистем должны систе-
матически производить анализ текущего режима работы электриче-
ских сетей и намечать мероприятия по улучшению баланса реак-
тивной мощности и режима напряжений, используя все имеющиеся
для этого ресурсы.

III-16. Для каждой электрической сети должен разрабатываться
проект ее развития, предусматривающий установку регулирующих
и компенсирующих устройств для обеспечения технических требова-
ний по режиму напряжений и повышение экономичности сети.

III-17. Службой (группой) режимов энергосистемы должен про-
изводиться технико-экономический анализ условий работы сетей по
режиму напряжений и балансу реактивной мощности на предстоя-
щий год При этом должна выявляться целесообразность:

а)	установки дополнительных регулирующих и компенсирующих
устройств;

б)	использования генераторов в качестве синхронных компен-
саторов, а также использования генераторов и отдельных синхрон-
ных электродвигателей в режиме потребления реактивной мощности;

в)	снижения влияния неоднородности замкнутых электрических
сетей,

г)	изменения коэффициентов трансформации у трансформаторов
без РПН.

Результаты этого анализа, связанные с выбором и установкой
нового оборудования, должны использоваться при проектной раз-
работке по повышению технико-экономических показателей работы
электрических сетей.
ЛИТЕРАТУРА

1.	Теоретические основы электротехники, Под ред. П. А. Ион-
кина, изд-во «Энергия», 1965.

2.	Мельников Н. А., Солдаткина Л. А., Матричные
методы расчета рабочих режимов замкнутых электрических сетей,
Изд. МЭИ, 1965.

3.	Правила устройства электроустановок, изд во «Энергия»,
1965.

4.	Мельников Н. А., Солдаткина Л. А., 1 ехнико-эко-
номическая оценка целесообразности регулирования напряжения
в электрических сетях, «Электричество», 1965, № 2.

5.	В е н и к о в В. А., С о л д а т к и н а Л. А., К вопросу о кри-
териях качества электроэнергии и качества автоматического регу-
лирования режима электросистем, «Электричество», 1959, № 12.

6.	Б а р к а н Я. Д., Регулирование напряжения в распредели-
тельных сетях, изд-во «Энергия», 1966.

7.	Б о г д а н о в В. А., Солдаткина Л. А., Определение
экономических характеристик узла нагрузки и применение их при
оценке качества напряжения в электрических сетях. Сборник докла-
дов на научно-технической конференции МЭИ. Электроэнергетиче-
ская секция, Изд. МЭИ, 1965.

8.	Холмский В. Г., Зорин В. В., Повышение качества
напряжения в городских электрических сетях. Материалы к IV на-
учно-технической сессии по городским электрическим сетям, 1962.

9.	А б е р с о н М. Л., К вопросу о качестве напряжения и ком-
пенсации реактивной мощности в городских распределительных се-
тях. Основные направления проектирования и развития городских
электрических сетей, изд-во «Энергия», 1966.

10.	Солдаткина Л. А., Регулирование напряжения в город-
ских электрических сетях, изд-во «Энергия», 1967.

И. Некрасов А. М., Сербиновский Г. В., Задачи по
дальнейшему развитию электрических сетей и повышению качества
напряжения, «Электрические станции», 1963, № 3.

12.	Мельников Н. А., Принципы повышения качества напря-
жения в электрических сетях, Известия АН СССР, Энергетика и
транспорт, № 3, 1964.

13.	К о н с т а н т и н о в Б. А., О качестве напряжения на про-
мышленных предприятиях, «Электричество», 1963, № 5.

14.	К а р п о в Ф. Ф., К о ч к и н Д. А., Выбор конденсаторных
установок и их применение для регулирования напряжения в рас-
пределительных электрических сетях промышленных предприятий.
Электроснабжение промышленных предприятий, изд-во «Энергия»,
1966.
Поярков К. M, Регулирование напряжения в электри-
ческие сетях сельских районов^ изд-во «Энергия», 1965

16,	Архипов Н. К, Рёжимы напряжений в электрических
ра&1ределительных сетях, Изд ВЗЭИ, 1964.

Временные указания по регулированию напряжения в элек-
трических сетях Ив А МЭиЭ СССР, 1966.

1$ Холмский Д. В, Регулирование напряжения дальних
Электропередач е Помощью регулируемых трансформаторов, Изве-
стия вузов, Энергетика, № 7, 1959.

ТЭ.долмскмй В Г, Оптимизация потокораспределения в
замкнутых электрических сетях с высокой степенью неоднородности,
«Электричество», 1965,

20	, МедьниК$в Н. Д., РоддатисВ. К, К выбору вольто-
доб^вочных трансформаторов для неоднородных замкнутых электри-
ческих сетей, Известия АН СССР, Энергетика и транспорт, № 3,
1965

21	Мельников Н. А> Солдаткина Л А, Об экономич-
ности > распределений реактивной мощности в питающих электриче-
ский сетях, Швестия ДИ СССР, Энергетика и транспорт, № 2, 1966.

22	. Гор нштой и В М, Условия оптимального режима энерге-
тической системЭг прй учете режимных ограничений с помощью
штрафных функций, «Электричество», 1965, № 8

23	Бессмертный И С, О качестве энергии и регулиро-
вании напряжения в городских электрических сетях, «Электриче-
ство», 1962, № tH _ z

24	. Мельников Ji Ам Солдаткина Л А, Вопросы
регулирования напряжения 'в городской электрической сети, Основ-
ные направления проектирования и развития городских электриче-
ских еетей, изд-во яЭнергия»? 1966

25	Типаж трансформаторов силовых общего назначения на
1963—1967^ Изд. ЦИНГИ ЭП, 1964

26	Методика технико-экономических расчетов в энергетике, Го-
сударственный Комитет Совета Министров по науке и технике,
1966	?

27	. Глазунов А. А., Фокин Ю А., Вопросы комплексного
электроснабжения потребителей в городах Основные направления
проектйровапия и развитая городских электрических сетей, изд-во
«Энергия», 1966.

2&	ГОСТ 13109-*-67 «Нормы качества электрической энергии
у ее пряемйиков, йрисоедийемных к электрическим сетям общего на-
значенияж