мощности синхронных двигателей, а также с целью получения большей независимости от абонентов в регулировании напряжения, включают для регулирования напряжения и коэффициента мощности передачи специальные синхронные двигатели, идущие вхолостую. Такие синхронные двигатели носят обыкновенно название синхронных конденсаторов (в виду их способности поглощать опережающие реактивные токи), хотя такое название и не является вполне правильным, т. к. синхронные конденсаторы могут также работать и при отстающих токах. Правильнее было бы такие двигатели называть синхронными компенсаторами, т. к. они дают необходимый компенсирующий ток. Пользуясь для регулирования синхронными компенсаторами, можно поддерживать постоянное напряжение на подстанции при различных нагрузках независимо от центральной станции, причем напряжение на подстанции может быть ниже, равно или выше напряжения центральной станции. Такая независимость подстанции в регулировании напряжения является особенно ценной при длинных линиях большой мощности и высокого напряжения.
Часто может оказаться выгодным смешанный способ регулирования напряжения при помощи синхронных компенсаторов и изменения напряжения центральной станции, так как при этом мощность синхронных компенсаторов может получиться меньше.
Тогда напряжение центральной станции повышается от холостого хода до некоторой нагрузки ОА, соответствующей повышению напряжения на станции на 10—15%, и при дальнейшем повышении нагрузки напряжение центральной станции держится постоянным, причем включают синхронные компенсаторы, как это видно из графика (рис. 6).
При регулировании напряжения синхронными компенсаторами улучшается коэффициент мощности передачи, благодаря чему по линии передается ток, почти равный по величине активной составляющей тока нагрузки, и потери в линии уменьшаются по сравнению с естественным регулированием напряжения линии. Регулирование синхронными компенсаторами позволяет т. о. лучше использовать материал проводов и уменьшить число цепей линии передачи. Так напр., при передаче энергии с реки Свири в Ленинград мощностью в 120 тыс. kW и напряжением в 120 kV на расстояние 270 км при естественном регулировании потребовалось бы около 8 трехфазных цепей, при синхронном же — достаточно 4 цепей. Таким образом уменьшение расходов на потери энергии в линии и на стоимость самой линии обыкновенно оправдывает дополнительные расходы на установку синхронных компенсаторов и на потери энергии в последних (потери в железе и обмотках), к-рые составляют 3—4% от их реактивной мощности. Особенно выгодным является применение синхронных компенсаторов при передаче больших мощностей и при длинных линиях передачи. Поддержание при помощи синхронных компенсаторов постоянных напряжений на подстанции и центральной станции независимо от величины нагрузки представляет большие эксплоатационные удобства гл. обр. при длинных линиях, однако, в особенности на последних, может представить известную опасность при внезапном выключении на подстанции нагрузки и синхронных компенсаторов вследствие получающегося при этом повышения напряжения на подстанции.
Синхронные компенсаторы, неразрывно связанные с линией, оказываются также весьма полезными при пуске в ход длинных линий высокого напряжения.
Синхронные компенсаторы могут приключаться к линии через шины низкого напряжения подстанции или же через специальные третьи обмотки трансформаторов. Для поддержания постоянства напряжения подстанции при изменении ее нагрузки необходимо соответствующим образом изменять силу тока возбуждения синхронных компенсаторов. Этого удобнее всего достигнуть применением автоматических регуляторов тока возбуждения синхрон 694
ных компенсаторов. К таким регуляторам относятся регуляторы типа Тирриль. Действие таких регуляторов основано на быстром замыкании и размыкании сопротивления R в цепи возбуждения возбудителя (рис. 7). В зависимости от относительной длительности периодов замыкания и размыкания сопротивления R в цепи возбуждения устанавливается нек-рая средняя величина тока
между крайними ее значениями при замкнутом и разомкнутом реостате R вследствие большой инерции в изменении магнитного потока в цепи возбуждения возбудителя из-за присутствия железа в этой последней и ее большой самоиндукции.
Напряжение приемной станции и сечение провода должны быть определены из экономических соображений таким образом, чтобы стоимость линии и ежегодные эксплоатационные расходы по ней были наименьшими. Ежегодные эксплоатационные расходы складываются, с одной стороны, из стоимости энергии, потерянной в линии в течение года, и, с другой стороны, из расходов на проценты на капитал, затраченный на покупку проводов, из расходов на ремонт линии, а также из отчислений на возобновление и амортизацию. Минимум эксплоатационных расходов получится по закону Кельвина при равенстве обеих категорий расходов. Потери в трехфазной линии будут равны в год: J£L — kW, q
1.000. 8.760 ’ где I есть сила тока в линии, при к-рой линия работает t часов в год, причем суммирование распространено на весь год работы линии. В виду того, что год содержит 8.760 часов, величина тока
Г 8.760 может быть названа средним действующим током линии и будет соответствовать такому току в линии, при к-ром в линии получились бы в течение года такие же потери, как в случае работы линии при переменных нагрузках с изменяющейся силой тока I. Если стоимость выработки киловатт-года на станции равна р рублей, то стоимость потерь в линии выразится следующей величиной: . _Le . р рублей.
q 1.000 С другой стороны, если удельный вес провода равен <5, длина его I выражена в км, а сечение q в мм2; если стоимость одной т провода равна k, то ежегодные расходы на отчисление а% со стоимости проводов на проценты на капитал, ремонт, возобновление и амортизацию получаются равными а рублей, — « 3n • — — • kи — i. opo 100 Согласно закону Кельвина, для получения минимума годовых расходов приравниваем обе полученные величины.
После сокращения мы будем иметь
3.
S= — = 1/
в
У
д ka
100 ер ’
т. е. мы получим S плотность тока в линии при среднем действующем токе линии, зная к-рый, мы определим и самое сечение провода. Что касается выбора напряжения, при к-ром должна работать передача энергии, то этот вопрос может быть разрешен только путем составления подсчетов стоимости передачи энергии при различных напряжениях. При повышении напряжения будут уменьшаться потери в линии, а также и сечение провода, но зато будет возрастать стоимость изоляторов, распределительных устройств и опор, причем для определенного напряжения получится наименьшая ежегодная затрата.
Приблизительно напряжение передачи энергии можно определить, пользуясь эмпирической формулой Still’a, составленной на основании данных о существующих линиях. Согласно этой формуле, наивыгоднейшее напряжение для передачи W киловатт на расстояние I км равно Ев=4, 33 \/ 1+0, 011 — W в киловольтах между проводами.
В случае длинных линий передачи, соединяющих две параллельно работающие центральные станции, вопрос об устойчивости параллельной работы станции приобретает первостепенное значение для обеспечения непрерывности подачи энергии в случаях каких-либо аварий, про-
