Warum ist es wünschenswert, Blindleistung in ein Übertragungsnetz einzuspeisen?

Der Hauptgrund für die Blindleistungskompensation ist die Regulierung der Spannungshöhe. Beachten Sie, dass die Kompensation sowohl positiv als auch negativ sein kann (Blindleistung ein oder Blindleistung aus). In einem Übertragungsnetz besteht eine starke Korrelation zwischen Blindleistung und Spannungshöhe, während die Wirkleistung hauptsächlich vom Spannungswinkel abhängt. Schauen Sie hier für ein bisschen mehr Informationen .

Im Übertragungssystem kann ein Zweig eine Impedanz haben Z = R + jX, bei der die Blindleistung Xetwa das Zehnfache der reinen Widerstandsleistung beträgt R.

Ich gehe davon aus, dass Sie mit dem System pro Einheit vertraut sind. Lassen Sie es mich wissen, wenn Sie es nicht sind, und ich werde es näher erklären.

Lassen Sie uns zunächst einige grundlegende Beziehungen überprüfen:

$$\begin{align*} S = V \cdot I^*\\ => I = (S/ V)^*\\ \Delta V = I^2\cdot Z\\ Z = (R + jX) \end{align*}$$

Nehmen wir an, wir haben ein sehr einfaches Stromversorgungssystem, das so aussieht:

G ---|------------------|------------------|----->
     3   Z = R + jX     2   Z = R + jX     1   Load               

• G ist der Generator
• Die vertikalen Linien sind Busse, die mit 1 - 3 gekennzeichnet sind
• Die Last befindet sich am Ende des Radials.
• Die Spannung an Bus 1 wird mit 1pu bei einem Winkel von 0 Grad angenommen.
• Die Last ist (1 + j0,2) pu. (Wenn S_base = 100 MVA, wäre dies gleich 100 MW + 20 MVAr)
• Z = 0,01 + j0,1

Der zur Versorgung der Last erforderliche Strom ist gegeben durch:

$$\begin{align*} I = (S/ V)^* =((1 + j0.2) / 1)^* = 1 - j0.2\\ \end{align*}$$

Keine Entschädigung:

Die Spannung an Bus 2 ergibt sich aus der Spannung an Bus 1 plus dem Spannungsanstieg über das Kabel (von 1 nach 2 gesehen):

$$\begin{align*} V_2 = V_1 + I^2 \cdot Z = (1-j0.2)\cdot(0.01 + j0.1) = 1.054\angle 5.01 ^{\circ}\;\text{pu} \end{align*}$$

Das heißt, die Stromeinspeisung in das Kabel zwischen 1 und 2 ist:

$$\begin{align*} S_2 = V_2 \cdot I^* = (1.031 + j0.302) \;\text{pu} \end{align*}$$

Die Spannung an V3 ist:

$$\begin{align*} V_3 = V_2 + I^2 \cdot Z = 1.11\angle 9.50^{\circ}\;\text{pu} \end{align*}$$

Jetzt können wir die Ausgangsleistung des Generators ermitteln, indem wir die erste Gleichung verwenden:

$$\begin{align*} S_{Gen} = V_3 \cdot I^* = (1.062 + j0.404) \;\text{pu} \end{align*}$$

Mit Entschädigung:

Lassen Sie uns einen Kondensator hinzufügen, der 0,3 pu Blindleistung an Bus 2 einspeist.

Die Spannung an Bus 2 ergibt sich immer noch aus der Spannung an Bus 1 und dem Spannungsanstieg über dem Kabel, also ist es still$\underline{1.054 \angle5.01^{\circ}\;\text{pu}}$.

Nun ergibt die Blindleistungseinspeisung von 0,3 pu eine Stromeinspeisung von:

$$\begin{align*} I_{inj} = (Q / V_2)^* = 0.285 \angle{-85.0}^{\circ}\;\text{pu} \end{align*}$$

Der Strom durch Kabel 1-2 ist gleich dem Strom durch Kabel 2-3 plus der Stromeinspeisung, also:

$$\begin{align*} I_3 = I_2 - I_{inj} = 0.979\angle 4.90^{\circ}\;\text{pu} \end{align*}$$

Sie sehen, dass die Stromstärke geringer ist als ohne Kompensation. Schauen wir uns also die Spannung an Bus 3 an:

$$\begin{align*} V_3 = V_2 + {I_3}^2 \cdot Z = 1.06\angle10.22^{\circ}\;\text{pu} \end{align*}$$

Jetzt können wir die Ausgangsleistung des Generators ermitteln, indem wir die erste Gleichung verwenden:

$$\begin{align*} S_{Gen} = V_3 \cdot I_3^* = (1.037 + j0.096)\;\text{pu} \end{align*}$$

Also zusammenfassend:

       W/O comp:   W comp:
|V1|   1.000       1.000
|V2|   1.054       1.054
|V3|   1.115       1.060

       W/O comp:         W comp:
Gen    1.062 + j0.404    1.033 + j0.096

Wie Sie den obigen Ergebnissen entnehmen können, ist die Spannung mit Kompensation viel stabiler. Der Strom durch das Kabel wird geringer, was zu geringeren Wirkverlusten führt.

Der Grund, warum die Blindleistung überhaupt benötigt wird, liegt darin, dass sie die Magnetisierung der Ausrüstung berücksichtigt. Wenn keine Blindleistung vorhanden ist, haben Transformatoren, Rotoren/Statoren von Generatoren, Maschinen usw. kein Magnetfeld. Ohne Magnetfeld gibt es kein Drehmoment, keine magnetische Kopplung im Transformator usw. Viele Geräte müssen also Blindleistung verbrauchen, um zu funktionieren. Wenn zu wenig Blindleistung verfügbar ist, versucht das Gerät, mehr Strom zu ziehen, um dies auszugleichen. Dies führt zu höheren Spannungsabfällen, die letztendlich zu einem Spannungseinbruch führen können.

Wie Andy betont, kann es auch als Leistungsfaktorkorrektur für große Industrielasten verwendet werden. Wenn wir jedoch über Blindleistungskompensation sprechen, liegt dies meistens an dem, was ich oben beschrieben habe.

In einem vermaschten Netz kann es auch zur Steuerung des Stromflusses verwendet werden. Dies funktioniert, weil der Wirkleistungsfluss durch ein Kabel hauptsächlich durch die Spannungswinkeldifferenz darüber gegeben ist. Wenn Sie Blindleistung einspeisen, ändern sich die Spannungs- und Stromwinkel und beeinflussen somit den Leistungsfluss. Wenn Sie die richtige Menge an der richtigen Stelle injizieren, können Sie den Kraftfluss so umverteilen, wie Sie es möchten (aber nur in geringem Maße).

Hoffe das beantwortet deine Frage!

ich sehe das so...

Ein Stromübertragungssystem kann an eine große 100-kW-Last angeschlossen werden, die ein erhebliches reaktives Element aufweist, dh der Leistungsfaktor ist nicht perfekt.

Wenn es eine rein ohmsche Last wäre, sagen wir, die Spannung beträgt 1000 Volt und der Strom 100 Ampere. Das entspricht 100kW. Wenn der Leistungsfaktor nicht Eins wäre, würde der über die Übertragungsleitung entnommene Strom mehr als 100 Ampere betragen, obwohl (in einer perfekten Welt, in der nur die Leistung gemessen wird) dem Kunden ein Verbrauch von 100 kW in Rechnung gestellt wird. Dadurch würden sich die Elektrizitätsunternehmen etwas ärgern, wenn sie etwas mehr verlieren müssten$I^2R$Verlust im Kabel ohne Anruf, um dem Verbraucher mit schlechtem Leistungsfaktor zusätzliches Geld zu entziehen.

Wenn eine gegenläufige Blindeinspeisung vorgenommen wurde, kann der Strom weitgehend auf 100 Ampere zurückgeführt werden und alle sind zufrieden.