Мерки и технически средства за подобряване на качеството на електрическата енергия

За да се поддържат отклоненията и колебанията в напрежението в рамките на стойностите, съответстващи на стандартите, е необходимо регулиране на напрежението.

Регулирането на напрежението е процес на промяна на нивата на напрежение в характерни точки на електрозахранващата система с помощта на специални технически средства, който се извършва автоматично съгласно предварително определен закон. Законът за регулиране на напрежението в енергийни центрове (CPU) се определя от електрозахранващата организация, като се вземат предвид интересите на по -голямата част от потребителите, свързани към този CPU, ако е възможно.

За да се осигури необходимия режим на напрежение на клемите на приемниците на електрическа енергия, се използват следните методи за регулиране на напрежението: в шините на електроцентрали и подстанции (CPU), на изходящи линии, съвместни и допълнителни.

При регулиране на напрежението на шините на процесора осигуряват така наречената регулация на противотока. Регулирането на противонапрежението се разбира като увеличаване на напрежението до 5 — 8% от номинала при най -висок товар и под напрежение до номинала (или по -ниско) при най -ниския товар с рампа в зависимост от товара.

Прави се регулация чрез промяна на коефициента на трансформация на захранващия трансформатор… За тази цел трансформаторите са оборудвани с средства за регулиране на напрежението под товар (OLTC)… Трансформаторите с превключватели на натоварване позволяват регулиране на напрежението в диапазона от ± 10 до ± 16% с разделителна способност 1,25 — 2,5%. Силови трансформатори 6 — 20 / 0,4 kV оборудване устройства за управление на превключвателя на превключвателя извън веригата (превключване без възбуждане) с диапазон от ± 5% и стъпка на регулиране от ± 2,5%(Маса 1).

Таблица 1. Добавки за напрежение за трансформатори 6-20 / 0,4 kV с превключвател за изключване на веригата

Правилен избор коефициент на трансформация трансформатор с превключвател за изключване на веригата (например със сезонно регулиране) осигурява възможно най-добрия режим на напрежение при промяна на товара.

Целесъобразността на използването на един или друг метод за регулиране на напрежението се определя от местните условия, в зависимост от дължината на мрежата и нейната верига, резерв на реактивна мощност и т.н.

Индикаторът за отклонение на напрежението зависи от загубата на напрежение в мрежата, зависи от съпротивлението на мрежата и натоварването. На практика промяната в съпротивлението на мрежата е свързана с промяна в напрежението в нея при избора на напречните сечения на проводници и кабелни жила, като се вземат предвид отклоненията в напрежението на приемниците на електрическа мощност (според допустимите загуби на напрежение), както и при използване на последователно свързване на кондензатори в въздушни линии (надлъжни компенсационни инсталации — UPK).

Кондензаторите, свързани последователно, компенсират част от индуктивното съпротивление на линията, като по този начин намаляват реактивния компонент в линията и създават някакво допълнително напрежение в мрежата, в зависимост от натоварването.

Серийното свързване на кондензатори е препоръчително само при значителна реактивна мощност на товара (tgφ > 0,75-1,0). Ако коефициентът на реактивна мощност е близо до нула, загуба на напрежение в линията се определят главно от активно съпротивление и активна мощност. В тези случаи компенсирането на индуктивното съпротивление е непрактично.

Използването на UPC е много ефективно в случай на резки колебания в натоварването, тъй като регулиращият ефект на кондензаторите (стойността на добавеното напрежение) е пропорционален на тока на натоварване и автоматично се променя практически без инерция. Следователно, последователното свързване на кондензатори трябва да се използва в въздушни линии с напрежение 35 kV и по -ниско, като захранва внезапно редуващи се товари с относително нисък коефициент на мощност. Те се използват и в промишлени мрежи с рязко променливи натоварвания.

В допълнение към мерките, обсъдени по -горе за намаляване на съпротивлението на мрежата, мерките за промяна на мрежовите натоварвания, особено реактивните, водят до намаляване на загубите на напрежение и следователно до увеличаване на напрежението в края на линията. Това може да стане чрез кандидатстване странични компенсационни инсталации (свързване на банки от кондензатори успоредно с товара) и високоскоростни източници на реактивна мощност (RPS), разработване на реалния график на промените в реактивната мощност.

За да се подобри режимът на мрежово напрежение, да се намалят отклоненията и колебанията на напрежението, е възможно използване на мощни синхронни двигатели с автоматично управление на възбуждането.

За подобряване на такива показатели за качество на електроенергията препоръчително е да свържете електрически приемници, които изкривяват CE в точките на системата с най-високите стойности на мощността на късо съединение. И използването на средства за ограничаване на токовете на късо съединение в мрежи, съдържащи специфични натоварвания, трябва да се извършва само в границите, необходими за осигуряване на надеждна работа на комутационни устройства и електрическо оборудване.

Основните начини за намаляване на влиянието на несинусоидалното напрежение. Сред техническите средства се използват: филтърни устройства: превключване успоредно с натоварването на теснолентови резонансни филтри, филтърно-компенсиращи устройства (FCD), устройства за балансиране на филтри (FSU), IRM съдържащ FCD, специално оборудване, характеризиращо се с ниско ниво на генериране на по -високи хармоници, «ненаситени» трансформатори, многофазни преобразуватели с подобрени енергийни характеристики.

На фиг. 1, а показва диаграма на напречен (паралелен) пасивен филтър с по -високи хармоници. Филтърната връзка е верига с индуктивност и капацитет, свързани последователно, настроени на честотата на определена хармоника.

Ориз. 1. Схематични диаграми на филтри с по -високи хармоници: а — пасивен, б — активен филтър (AF) като източник на напрежение, c — AF като източник на ток, VP — вентилен преобразувател, F5, F7 — съответно филтърни връзки към 5 -ти и 7 -ми хармоници, тис — мрежово напрежение, тиAF — AF напрежение, тиn — напрежение на товара, Азс — мрежов ток, АзAf — ток, генериран от AF, Азn — ток на натоварване

Устойчивост на филтърната връзка към по -високи хармонични токове Хфп = XLn-NS° С/н, където XL, Xc са съпротивленията на реактора и кондензаторната банка съответно към честотния ток на мощността, н — номера на хармоничния компонент.

С увеличаване на честотата индуктивното съпротивление на реактора се увеличава пропорционално и кондензаторната банка намалява обратно с хармоничното число. При честотата на един от хармониците, индуктивното съпротивление на реактора става равно на капацитета на кондензаторната банка и резонанс на напрежението… В този случай съпротивлението на филтърната връзка н резонансният честотен ток е нулев и той маневрира електрическата система на тази честота. Хармоничното число yar на резонансната честота се изчислява по формулата

Идеалният филтър изцяло филтрира хармонични токове към честотите, на които се настройват неговите връзки. На практика обаче наличието на активни съпротивления на реактори и кондензаторни банки и неточно настройване на филтърните връзки водят до непълно филтриране на хармоници.Паралелният филтър е поредица от секции, всяка от които е настроена да резонира за определена хармонична честота.

Броят на връзките във филтъра може да бъде произволен. На практика обикновено се използват филтри, състоящи се от две или четири секции, настроени към честотите на 5 -та, 7 -та, 11 -та, 13 -та, 23 -та и 25 -та хармоника. Напречните филтри са свързани както на местата, където се появяват по -високите хармоници, така и в точките, където се усилват. Кръстосаният филтър е едновременно източник на реактивна мощност и средство за компенсиране на реактивни натоварвания.

Параметрите на филтъра се избират по такъв начин, че връзките да са настроени в резонанс с честотите на филтрираните хармоници, а техният капацитет прави възможно генерирането на необходимата реактивна мощност на индустриалната честота. В някои случаи кондензаторна банка е свързана успоредно на филтъра, за да компенсира реактивната мощност. Такова устройство се нарича компенсиращ филтър (PKU)… Устройствата за компенсиране на филтри изпълняват както функцията на филтриращи хармоници, така и функцията на компенсация на реактивната мощност.

В момента, освен пасивни теснолентови филтри, те използват и активни филтри (AF)… Активен филтър е AC-DC преобразувател с капацитивно или индуктивно съхранение на електрическа енергия от страната на DC, който формира определено напрежение или стойност на тока чрез импулсна модулация. Той включва интегрирани превключватели на захранването, свързани съгласно стандартни схеми. AF връзката към мрежата като източник на напрежение е показана на фиг. 1, b, като източник на ток — на фиг. 1, c.

Намаляването на систематичния дисбаланс в мрежите с ниско напрежение се извършва чрез рационално разпределение на еднофазни натоварвания между фазите по такъв начин, че съпротивленията на тези товари са приблизително равни помежду си. Ако дисбалансът на напрежението не може да бъде намален с помощта на решения на веригата, тогава се използват специални устройства: асиметрично превключване на кондензаторни банки (фиг. 2) или балансиращи вериги (фиг. 3) на еднофазни натоварвания.

Ориз. 2. Балансиращо устройство с кондензаторна банка

Ориз. 3. Специална верига на балуна

Ако асиметрията се промени според вероятностния закон, тогава се използват автоматични балансиращи устройства за намаляване, диаграмата на едно от които е показана на фиг. 4. Регулируемите симетрични устройства са скъпи и сложни и приложението им поражда нови проблеми (по-специално несинусоидално напрежение). Следователно няма положителен опит с използването на балуни в Русия.

Ориз. 4. Типична балунова верига

За защита от пренапрежение, ограничители на пренапрежения… Срещу краткосрочни спадове на напрежението и спадове на напрежението може да се използва компенсатори на динамично изкривяване на напрежението (DKIN), които решават много проблеми с качеството на захранването, включително спадове (включително импулсни) и пренапрежение в захранващото напрежение.

Основните предимства на DKIN:

• без батерии и всички проблеми, свързани с тях,

• време за реакция при краткотрайни прекъсвания на захранването 2 ms,

• ефективността на устройството DKIN е повече от 99% при 50% натоварване и повече от 98,8% при 100% натоварване,

• ниска консумация на енергия и ниски експлоатационни разходи,

• компенсация на хармонични компоненти, трептене,

• синусоидално изходно напрежение,

• защита срещу всички видове късо съединение,

• висока надеждност.

Намаляването на нивото на отрицателно въздействие върху мрежата от приемници на мощност на специфични товари (ударни, с нелинейни волт-амперни характеристики, асиметрични) се постига чрез тяхното нормиране и разделяне на захранването на специфични и „тихи“ натоварвания.

В допълнение към разпределението на отделен вход за специфични товари, са възможни и други решения за рационално изграждане на схеми за захранване:

• четирисекционна схема на основната понижаваща подстанция при напрежение 6-10 kV с трансформатори с разделени вторични намотки и с двойни реактори за разделно захранване на «тих» и специфичен товар,

• прехвърляне на трансформатори на главната понижаваща подстанция (GPP) към паралелна работа чрез включване на секционен превключвател с напрежение 6-10 kV, когато е допустимо за токове на късо съединение. Тази мярка може да се приложи и временно, например през периодите на стартиране на големи двигатели,

• внедряване на натоварване от осветление в мрежите за захранване на магазина отделно от рязко променливото захранване (например от заваръчните устройства).