Непрерывное развитие электрических сетей высокого напряжения (220 кВ и выше) ЕЭС России приводит к необходимости установки средств компенсации реактивной мощности (КРМ). Вопросы целесообразности установки средств КРМ и выбор мест их установки являются особенно актуальными в энергосистемах, характеризующихся наличием значительного числа ЛЭП сверхвысокого напряжения большой протяженности. Одной из таких энергосистем является ОЭС Урала. Компенсация реактивной мощности в сети относится главным образом к оптимизационной задаче.
К началу 2012 г. в эксплуатации в России в сетях 35-110-220-330-500 кВ и в перспективной установке насчитывается уже более 60 управляемых шунтирующих реакторов (УШР) мощностью 10–180 МВ•Ар, в том числе более 30 УШР класса напряжения 220–500 кВ. В настоящее время потребность в КРМ в России и странах СНГ достигает 40–50 ГВ•Ар. Управляемые шунтирующие реакторы имеют ряд преимуществ перед аналогичными неуправляемыми устройствами, среди которых: плавное регулирование величины реактивной составляющей с неограниченным ресурсом возможных изменений; возможность нормированной перегрузки УШР до 130 % и кратковременной перегрузки до 200 %; более низкий уровень потерь; в 1,5–3 раза, существенно более низкая стоимость. В работе [6] указано, что частичная реализация установки управляемых устройств компенсации реактивной мощности на отдельных подстанциях в некоторых энергосистемах (в Сибири на нефтегазовых разработках) доказала эффективность данных устройств. Установка регулируемых устройств КРМ обеспечила стабилизацию напряжения и значительное снижение числа коммутаций существующего оборудования.
Для исследования проблем компенсации реактивной мощности и управления режимами напряжений в сетях 220–500 кВ рассмотрена перспективная расчетная модель и балансы мощности энергосистемы Урала на период 2013–2020 гг. Перспективная расчетная модель ОЭС Урала выполнена на основе режимов контрольных замеров 2012 г.
Электроэнергетический комплекс ОЭС Урала образуют 151 электростанция мощностью 5 МВт и выше, суммарной установленной мощностью более 46 тыс. МВт, 1166 подстанций класса напряжения 110–500 кВ и 1919 линий электропередачи 110–500 кВ, общей протяженностью более 100 тыс. км. Электрическая сеть ОЭС Урала представляет собой многокольцевую систему 500 кВ, соединяющуюся межсистемными ВЛ 500 кВ с объединенными энергосистемами Центра, Средней Волги, Сибири и ЕЭС Казахстана. Из объединенной энергосистемы Урала осуществляется экспорт мощности в Единую энергосистему (ЕЭС) Казахстана.