Ukrepi in tehnična sredstva za izboljšanje kakovosti električne energije

Za ohranjanje odstopanj in nihanj napetosti znotraj vrednosti, skladnih s standardi, je potrebna regulacija napetosti.

Regulacija napetosti je postopek spreminjanja ravni napetosti na značilnih točkah napajalnega sistema s pomočjo posebnih tehničnih sredstev, ki se izvaja samodejno po vnaprej določenem zakonu. Zakon o regulaciji napetosti v napajalnih centrih (CPE) določi napajalna organizacija, pri čemer po možnosti upošteva interese večine uporabnikov, priključenih na ta CPE.

Da bi zagotovili potreben napetostni režim na sponkah sprejemnikov električne energije, se uporabljajo naslednje metode regulacije napetosti: v avtobusih elektrarn in transformatorskih postaj (CPU), na odhodnih vodih, skupnih in dodatnih.

Pri regulaciji napetosti na procesorskih vodilih zagotavljajo tako imenovano protitočno regulacijo.Protinapetostna regulacija se razume kot povečanje napetosti na 5 - 8% nazivne pri največji obremenitvi in ​​pod napetostjo na nominalno (ali nižjo) pri najmanjši obremenitvi z rampo glede na obremenitev.

Regulacija poteka s spremembo transformacijskega razmerja napajalnega transformatorja… V ta namen so transformatorji opremljeni s sredstvi za regulacijo napetosti ob bremenu (OLTC)… Transformatorji s stikali ob bremenu omogočajo regulacijo napetosti v območju od ± 10 do ± 16% z ločljivostjo 1,25 — 2,5%. Močnostni transformatorji 6 — 20 / 0,4 kV oprema preklopijo krmilne naprave izklopnega stikala (preklop brez vzbujanja) z razponom ± 5% in korakom nastavitve ± 2,5% (tabela 1).

Tabela 1. Napetostne vrednosti za transformatorje 6-20 / 0,4 kV z odklopnikom

Prava izbira transformacijski faktor transformator z odklopnikom (npr. s sezonsko regulacijo) zagotavlja najboljši možni napetostni režim ob spremembi bremena.

Ustreznost uporabe ene ali druge metode regulacije napetosti je odvisna od lokalnih razmer, odvisno od dolžine omrežja in njegovega vezja, rezerve jalove moči itd.

Indikator odstopanja napetosti je odvisen od izgube napetosti v omrežju, odvisen je od upora omrežja in obremenitve.V praksi je sprememba upora omrežja povezana s spremembo napetosti v njem pri izbiri presekov žic in kabelskih žil ob upoštevanju odstopanj v napetosti sprejemnikov električne energije (v skladu z dovoljene izgube napetosti), kot tudi pri uporabi serijske povezave kondenzatorjev v nadzemnih vodih (vzdolžne kompenzacijske naprave - UPK).

Zaporedno vezani kondenzatorji kompenzirajo del induktivnega upora voda, s čimer zmanjšajo reaktivno komponento v vodu in ustvarijo nekaj dodatne napetosti v omrežju, odvisno od obremenitve.

Zaporedna vezava kondenzatorjev je priporočljiva le pri znatni obremenitvi jalove moči (tgφ > 0,75-1,0). Če je faktor jalove moči blizu nič, izguba linijske napetosti določata predvsem aktivni upor in aktivna moč. V teh primerih je kompenzacija induktivnega upora nepraktična.

Uporaba UPC je zelo učinkovita pri močnih nihanjih obremenitve, saj je regulacijski učinek kondenzatorjev (vrednost dodane napetosti) sorazmeren z obremenitvenim tokom in se samodejno spreminja praktično brez vztrajnosti. Zato je treba serijsko vezavo kondenzatorjev uporabiti v nadzemnih vodih napetosti 35 kV in manj, ki napajajo nenadno izmenično obremenitev z relativno nizkim faktorjem moči. Uporabljajo se tudi v industrijskih omrežjih z močno nihajočimi obremenitvami.

Poleg zgoraj obravnavanih ukrepov za zmanjšanje upora omrežja, ukrepi za spreminjanje omrežnih obremenitev, zlasti reaktivnih, vodijo do zmanjšanja napetostnih izgub in s tem do povečanja končne napetosti. To je mogoče storiti z uporabo stranskih kompenzacijskih naprav (povezovanje kondenzatorskih bank vzporedno z obremenitvijo) in visokohitrostnih virov reaktivne moči (RPS), ki razvijajo dejanski razpored sprememb jalove moči.

Za izboljšanje napetostnega režima omrežja, za zmanjšanje napetostnih odstopanj in nihanj je možna uporaba močnih sinhronskih motorjev z avtomatsko regulacijo vzbujanja.

Za izboljšanje takega indikatorji kakovosti električne energije priporočljivo je priključiti električne sprejemnike, ki izkrivljajo CE, na sistemske točke z najvišjimi vrednostmi moči kratkega stika. In uporabo sredstev za omejevanje tokov kratkega stika v omrežjih, ki vsebujejo posebne obremenitve, je treba izvajati le v mejah, potrebnih za zagotovitev zanesljivega delovanja stikalnih naprav in električne opreme.

Glavni načini za zmanjšanje vpliva nesinusne napetosti. Med tehničnimi sredstvi se uporabljajo: filtrirne naprave: preklapljanje vzporedno z obremenitvijo ozkopasovnih resonančnih filtrov, naprave za kompenzacijo filtrov (FCD), naprave za izravnavo filtrov (FSU), IRM, ki vsebujejo FCD, posebna oprema, za katero je značilna nizka raven generacija višjih harmonikov, "nenasičeni" transformatorji, večfazni pretvorniki z izboljšanimi energijskimi lastnostmi.

Na sl.1, a prikazuje diagram prečnega (vzporednega) pasivnega filtra z višjimi harmoniki. Povezava s filtrom je vezje induktivnosti in kapacitivnosti, povezano zaporedno, uglašeno na frekvenco določenega harmonika.

riž. 1. Shematski diagrami filtrov z višjimi harmoniki: a — pasivni, b — aktivni filter (AF) kot napetostni vir, c — AF kot tokovni vir, VP — ventilski pretvornik, F5, F7 — oziroma priključki filtra na 5 7. in 7. harmonik, tis — omrežna napetost, tiAF — AF napetost, tin — bremenska napetost, Azc — linijski tok, AzAf — tok, ki ga ustvari AF, Azn — bremenski tok

Odpornost povezave filtra proti višjim harmonskim tokovom Xfp = XLn-NS° C/n, kjer sta XL, Xc upora reaktorja in kondenzatorske baterije glede na tok močne frekvence, n — število harmonske komponente.

Z naraščanjem frekvence se induktivnost reaktorja sorazmerno povečuje, kondenzatorska baterija pa pada obratno s harmonskim številom. Pri frekvenci enega od harmonikov postane induktivni upor reaktorja enak kapacitivnosti kondenzatorske baterije in napetostna resonanca... V tem primeru je upor priključka filtra n tok resonančne frekvence enak nič in manevrira električni sistem pri tej frekvenci. Harmonično število yar resonančne frekvence izračunamo po formuli

Idealen filter popolnoma filtrira harmonične tokove na frekvence, na katere so uglašene njegove povezave.V praksi pa prisotnost aktivnih uporov na reaktorjih in kondenzatorskih baterijah ter nenatančna nastavitev povezav filtrov vodijo do nepopolnega filtriranja harmonikov.Vzporedni filter je niz odsekov, od katerih je vsak uglašen tako, da resonira za določeno harmonsko frekvenco.

Število povezav v filtru je lahko poljubno. V praksi se običajno uporabljajo filtri, sestavljeni iz dveh ali štirih odsekov, uglašenih na frekvence 5., 7., 11., 13., 23. in 25. harmonika. Transverzalni filtri so povezani tako na mestih, kjer se pojavljajo višji harmoniki, kot na mestih, kjer se ojačujejo. Križni filter je hkrati vir jalove moči in sredstvo za kompenzacijo jalove obremenitve.

Parametri filtra so izbrani tako, da so povezave uglašene v resonanci s frekvencami filtriranih harmonikov, njihova kapacitivnost pa omogoča generiranje potrebne jalove moči na industrijski frekvenci. V nekaterih primerih je kondenzatorska banka priključena vzporedno s filtrom za kompenzacijo reaktivne moči. Takšno napravo imenujemo kompenzacijski filter (PKU)... Filterske kompenzacijske naprave opravljajo tako funkcijo filtriranja harmonikov kot tudi funkcijo kompenzacije jalove moči.

Trenutno poleg pasivnih ozkopasovnih filtrov uporabljajo tudi aktivne filtre (AF)... Aktivni filter je AC-DC pretvornik s kapacitivnim ali induktivnim shranjevanjem električne energije na enosmerni strani, ki tvori določeno vrednost napetosti ali toka. preko pulzne modulacije. Vključuje integrirana napajalna stikala, povezana po standardnih shemah.Priključek AF na omrežje kot vir napetosti je prikazan na sl. 1, b, kot vir toka - na sl. 1, c.

Zmanjšanje sistematičnega neravnovesja v nizkonapetostnih omrežjih se izvaja z racionalno porazdelitvijo enofaznih bremen med fazami tako, da so upornosti teh bremen med seboj približno enake. Če napetostnega neravnovesja ni mogoče zmanjšati z rešitvami vezja, se uporabljajo posebne naprave: asimetrično preklapljanje kondenzatorskih bank (slika 2) ali vezja za uravnoteženje (slika 3) enofaznih bremen.

riž. 2. Naprava za uravnoteženje kondenzatorske baterije

riž. 3. Posebno balunsko vezje

Če se asimetrija spremeni v skladu z verjetnostnim zakonom, se za zmanjšanje uporabljajo avtomatske naprave za uravnoteženje, od katerih je diagram enega prikazan na sl. 4. Nastavljive simetrične naprave so drage in zapletene, njihova uporaba pa povzroča nove probleme (zlasti nesinusna napetost). Zato v Rusiji ni pozitivnih izkušenj z uporabo balunov.

riž. 4. Tipično balunsko vezje

Za prenapetostno zaščito prenapetostni odvodniki ... Proti kratkotrajnim padcem napetosti in padcem napetosti se lahko uporabijo dinamični kompenzatorji popačenja napetosti (DKIN), ki rešujejo številne težave s kakovostjo električne energije, vključno s padci (tudi impulznimi) in sunki napajalne napetosti.

Glavne prednosti DKIN:

• brez baterij in vseh težav povezanih z njimi,

• odzivni čas pri kratkih prekinitvah napajanja 2 ms,

• učinkovitost naprave DKIN je več kot 99% pri 50% obremenitvi in ​​več kot 98,8% pri 100% obremenitvi,

• nizka poraba energije in nizki obratovalni stroški,

• kompenzacija harmoničnih komponent, tresenja,

• sinusna izhodna napetost,

• zaščita pred vsemi vrstami kratkih stikov,

• visoka zanesljivost.

Zmanjšanje stopnje negativnega vpliva na omrežje električnih sprejemnikov specifičnih obremenitev (šok, z nelinearnimi volt-amperskimi značilnostmi, asimetričnim) se doseže z njihovo normalizacijo in delitvijo napajanja na specifične in "tihe" obremenitve.

Poleg dodelitve ločenega vhoda za določene obremenitve so možne tudi druge rešitve za racionalno konstrukcijo shem napajanja:

• štiridelna shema glavne padajoče transformatorske postaje na napetosti 6-10 kV s transformatorji z razdeljenimi sekundarnimi navitji in z dvojnimi reaktorji za ločeno napajanje "tihe" in specifične obremenitve,

• prenos transformatorjev glavne padajoče transformatorske postaje (GPP) v vzporedno delovanje z vklopom sekcijskega stikala 6-10 kV, ko so dovoljeni tokovi kratkega stika. Ta ukrep se lahko uporablja tudi začasno, na primer med zagonom velikih motorjev,

• izvajanje svetlobne obremenitve v električnih omrežjih trgovine ločeno od nenadnega izmeničnega napajanja (na primer iz varilnih naprav).