Tiltak og tekniske virkemidler for å forbedre kvaliteten på elektrisk energi

For å holde spenningsavvik og svingninger innenfor standard-kompatible verdier, kreves spenningsregulering.

Spenningsregulering er en prosess for å endre spenningsnivåene på karakteristiske punkter i strømforsyningssystemet ved hjelp av spesielle tekniske midler, som utføres automatisk i henhold til en forhåndsbestemt lov. Spenningsreguleringsloven i strømsentraler (CPU) bestemmes av strømforsyningsorganisasjonen, tar hensyn til interessene til flertallet av brukerne som er koblet til den CPU, hvis mulig.

For å sikre det nødvendige spenningsregimet ved terminalene til elektriske energimottakere, brukes følgende metoder for spenningsregulering: i bussene til kraftverk og transformatorstasjoner (CPU), på utgående linjer, felles og ekstra.

Ved regulering av spenningen på prosessorbussene gir de den såkalte motstrømsreguleringen.Motspenningsregulering forstås som å øke spenningen til 5 - 8 % av nominell ved høyeste belastning og underspenning til nominell (eller lavere) ved laveste belastning med en rampe avhengig av belastningen.

Regulering gjøres ved å endre transformasjonsforholdet til forsyningstransformatoren... For dette formålet er transformatorer utstyrt med on-load spenningsreguleringsmidler (OLTC)... Transformatorer med on-load brytere tillater spenningsregulering i området ± 10 til ± 16 % med oppløsning 1,25 — 2,5 %. Krafttransformatorer 6 — 20 / 0,4 kV utstyr bytter styringsenheter av av-kretsbryteren (svitsje uten eksitasjon) med et område på ± 5 % og et justeringstrinn på ± 2,5 % (tabell 1).

Tabell 1. Spenningstillegg for 6-20 / 0,4 kV transformatorer med effektbryter

Riktig valg transformasjonsfaktor en transformator med effektbryter (for eksempel med sesongregulering) gir best mulig spenningsregime når belastningen endres.

Hensiktsmessigheten av å bruke en eller annen metode for spenningsregulering bestemmes av lokale forhold, avhengig av lengden på nettverket og dets krets, reaktiv effektreserve, etc.

Spenningsavviksindikatoren avhenger av spenningstapet i nettverket, avhenger av motstanden til nettverket og belastningen.I praksis er endringen i motstanden til nettverket assosiert med en endring i spenningen i det når du velger tverrsnitt av ledninger og kabelkjerner, under hensyntagen til avvikene i spenningen til mottakerne av elektrisk kraft (i henhold til de tillatte spenningstapene), samt ved bruk av seriekobling av kondensatorer i luftledninger (langsgående kompensasjonsinstallasjoner — UPK).

Kondensatorer koblet i serie kompenserer for noe av den induktive motstanden til linjen, og reduserer dermed den reaktive komponenten i linjen og skaper noe ekstra spenning i nettverket, avhengig av belastningen.

Seriekobling av kondensatorer anbefales kun for betydelig belastningsreaktiv effekt (tgφ > 0,75-1,0). Hvis den reaktive effektfaktoren er nær null, linjespenningstap bestemmes hovedsakelig av aktiv motstand og aktiv kraft. I disse tilfellene er induktiv motstandskompensasjon upraktisk.

Bruken av UPC er svært effektiv ved skarpe svingninger i belastningen, fordi reguleringseffekten til kondensatorene (verdien av tilleggsspenningen) er proporsjonal med belastningsstrømmen og endres automatisk uten praktisk talt treghet. Derfor bør det brukes seriekobling av kondensatorer i luftledninger med spenning 35 kV og under, som gir plutselig vekslende belastninger med relativt lav effektfaktor. De brukes også i industrielle nettverk med sterkt svingende belastninger.

I tillegg til tiltakene som er diskutert ovenfor for å redusere nettverksmotstanden, fører tiltak for å endre nettverksbelastninger, spesielt reaktive, til reduksjon i spenningstap og derfor til en økning i end-of-line spenning. Dette kan gjøres ved å bruke laterale kompensasjonsinstallasjoner (koble kondensatorbanker parallelt med belastningen) og høyhastighets reaktive kraftkilder (RPS), og utvikle den faktiske tidsplanen for endringer i reaktiv effekt.

For å forbedre nettverksspenningsregimet, for å redusere spenningsavvik og svingninger, er det mulig å bruke kraftige synkronmotorer med automatisk eksitasjonskontroll.

For å forbedre slike strømkvalitetsindikatorer det anbefales å koble til elektriske mottakere som forvrenger CE ved systempunktene med høyest kortslutningseffektverdier. Og bruken av midler for å begrense kortslutningsstrømmer i nettverk som inneholder spesifikke belastninger, bør kun utføres innenfor de grensene som er nødvendige for å sikre pålitelig drift av bryterenheter og elektrisk utstyr.

De viktigste måtene å redusere påvirkningen av ikke-sinusformet spenning. Blant de tekniske midlene brukes: filterenheter: bytte parallelt med belastningen av smalbåndsresonansfiltre, filterkompenserende enheter (FCD), filterbalanseringsenheter (FSU), IRM som inneholder FCD, spesialutstyr preget av et lavt nivå av generering av høyere harmoniske, "umettede" transformatorer, flerfaseomformere med forbedrede energiegenskaper.

I fig.1 viser a et diagram av et tverrgående (parallellt) passivt filter med høyere harmoniske. En filterforbindelse er en krets av induktans og kapasitans koblet i serie, innstilt til frekvensen til en bestemt harmonisk.

Ris. 1. Skjematiske diagrammer av filtre med høyere harmoniske: a — passivt, b — aktivt filter (AF) som spenningskilde, c — AF som strømkilde, VP — ventilomformer, F5, F7 — henholdsvis filterforbindelser til 5 7. og 7. harmoniske, tis — linjespenning, tiAF — AF spenning, tinn — belastningsspenning, Azc — linjestrøm, AzAf — strøm generert av AF, Azn — belastningsstrøm

Filterforbindelsens motstand mot høyere harmoniske strømmer Xfp = XLn-NS° C/n, hvor XL, Xc er resistansene til henholdsvis reaktoren og kondensatorbanken til strømfrekvensstrømmen, n — nummeret til den harmoniske komponenten.

Når frekvensen øker, øker reaktorinduktansen proporsjonalt og kondensatorbanken avtar omvendt med det harmoniske tallet. Ved frekvensen til en av harmoniske blir den induktive motstanden til reaktoren lik kapasitansen til kondensatorbanken og spenningsresonans... I dette tilfellet er motstanden til filterforbindelsen n resonansfrekvensstrømmen null og den manøvrerer det elektriske systemet på denne frekvensen. Det harmoniske tallet yar for resonansfrekvensen beregnes av formelen

Et ideelt filter filtrerer harmoniske strømmer fullstendig til frekvensene som dets tilkoblinger er innstilt på.I praksis fører imidlertid tilstedeværelsen av aktive motstander på reaktorer og kondensatorbanker og unøyaktig innstilling av filterforbindelsene til ufullstendig filtrering av harmoniske.Et parallellfilter er en serie av seksjoner som hver er innstilt for å gi resonans for en spesifikk harmonisk frekvens.

Antall lenker i filteret kan være vilkårlig. I praksis brukes vanligvis filtre som består av to eller fire seksjoner innstilt til frekvensene til 5., 7., 11., 13., 23. og 25. harmoniske. Tverrfiltre er koblet både på de stedene der de høyere harmoniske vises og på de punktene hvor de forsterkes. Kryssfilteret er både en kilde til reaktiv effekt og et middel for å kompensere reaktive belastninger.

Parametrene til filteret er valgt på en slik måte at forbindelsene er innstilt i resonans med frekvensene til de filtrerte harmoniske, og deres kapasitans gjør det mulig å generere den nødvendige reaktive kraften ved den industrielle frekvensen. I noen tilfeller kobles en kondensatorbank parallelt med filteret for å kompensere for reaktiv effekt. En slik enhet kalles et kompenserende filter (PKU)... Filterkompenserende enheter utfører både funksjonen å filtrere harmoniske og funksjonen til reaktiv effektkompensasjon.

Foreløpig bruker de i tillegg til passive smalbåndsfiltre også aktive filtre (AF)... Et aktivt filter er en AC-DC-omformer med kapasitiv eller induktiv lagring av elektrisk energi på DC-siden, som danner en viss spennings- eller strømverdi gjennom pulsmodulasjon. Den inkluderer integrerte strømbrytere koblet i henhold til standardskjemaer.AF-tilkoblingen til nettverket som spenningskilde er vist i fig. 1, b, som en strømkilde - i fig. 1, c.

Reduksjonen av systematisk ubalanse i lavspentnett utføres ved rasjonell fordeling av enfaselaster mellom faser på en slik måte at motstandene til disse lastene er omtrent like hverandre. Hvis spenningsubalansen ikke kan reduseres ved hjelp av kretsløsninger, brukes spesielle enheter: asymmetrisk svitsjing av kondensatorbanker (fig. 2) eller balanseringskretser (fig. 3) av enfaselaster.

Ris. 2. Balanseringsenhet for kondensatorbank

Ris. 3. Spesiell balunkrets

Hvis asymmetrien endres i henhold til sannsynlighetsloven, brukes automatiske balanseringsanordninger for å redusere, hvorav diagrammet er vist i fig. 4. Justerbare symmetriske enheter er dyre og komplekse, og deres anvendelse reiser nye problemer (spesielt ikke-sinusformet spenning). Derfor er det ingen positiv erfaring med bruk av baluns i Russland.

Ris. 4. Typisk balunkrets

For overspenningsvern, overspenningsavledere... Mot kortvarige spenningsfall og spenningsfall kan det brukes dynamiske spenningsforvrengningskompensatorer (DKIN), som løser mange problemer med strømkvaliteten, inkludert fall (inkludert impuls) og overspenninger i forsyningsspenningen.

De viktigste fordelene med DKIN:

• uten batterier og alle problemene forbundet med dem,

• responstid for korte strømbrudd 2 ms,

• effektiviteten til DKIN-enheten er mer enn 99 % ved 50 % belastning og mer enn 98,8 % ved 100 % belastning,

• lavt energiforbruk og lave driftskostnader,

• kompensasjon av harmoniske komponenter, jitter,

• sinusformet utgangsspenning,

• beskyttelse mot alle typer kortslutninger,

• høy pålitelighet.

Å redusere nivået av negativ innvirkning på nettverket av strømmottakere av spesifikke belastninger (sjokk, med ikke-lineære volt-ampere-karakteristikk, asymmetrisk) oppnås ved deres normalisering og deling av strømforsyningen i spesifikke og "stille" belastninger.

I tillegg til tildeling av en separat inngang for spesifikke belastninger, er andre løsninger mulige for rasjonell konstruksjon av strømforsyningsordninger:

• fireseksjonsskjema for hovednedtrappingsstasjonen ved en spenning på 6-10 kV med transformatorer med delte sekundære viklinger og med doble reaktorer for separat tilførsel av «stille» og spesifikk last,

• overføring av transformatorer til hovednedtrappingsstasjonen (GPP) til parallelldrift ved å slå på en 6-10 kV seksjonsbryter når kortslutningsstrømmer er tillatt. Dette tiltaket kan også brukes midlertidig, for eksempel under oppstartsperioder for store motorer,

• implementere en belysningsbelastning i butikkens strømnettverk separat fra den brå vekselstrømforsyningen (for eksempel fra sveiseapparater).