Măsuri și mijloace tehnice de îmbunătățire a calității energiei electrice

Pentru a menține abaterile și fluctuațiile de tensiune în valorile conforme cu standardele, este necesară reglarea tensiunii.

Reglarea tensiunii este un proces de modificare a nivelurilor de tensiune în punctele caracteristice ale sistemului de alimentare cu ajutorul unor mijloace tehnice speciale, care se realizează automat conform unei legi prestabilite. Legea de reglare a tensiunii în centrele de alimentare (CPU) este determinată de organizația de alimentare cu energie, ținând cont de interesele majorității utilizatorilor conectați la acel CPU, dacă este posibil.

Pentru asigurarea regimului de tensiune necesar la bornele receptoarelor de energie electrică se folosesc următoarele metode de reglare a tensiunii: în magistralele centralelor și substațiilor (CPU), pe liniile de ieșire, comune și suplimentare.

La reglarea tensiunii pe magistralele procesorului, acestea asigură așa-numita reglare în contracurent.Reglarea contratensiunii este înțeleasă ca creșterea tensiunii la 5 - 8% din nominal la cea mai mare sarcină și sub tensiune la nominală (sau mai mică) la cea mai mică sarcină cu o rampă în funcție de sarcină.

Reglarea se face prin modificarea raportului de transformare al transformatorului de alimentare... În acest scop, transformatoarele sunt echipate cu mijloace de reglare a tensiunii în sarcină (OLTC)... Transformatoarele cu întrerupătoare sub sarcină permit reglarea tensiunii în intervalul de la ± 10 la ± 16% cu rezoluție 1,25 — 2,5%. Transformatoare de putere 6 — 20 / 0,4 kV echipament comutator dispozitive de control ale întrerupătorului de întrerupere (comutare fără excitare) cu o gamă de ± 5% și un pas de reglare de ± 2,5% (Tabelul 1).

Tabel 1. Aporturi de tensiune pentru transformatoare 6-20 / 0,4 kV cu întreruptor

Alegerea potrivita factor de transformare un transformator cu un întrerupător (de exemplu, cu reglare sezonieră) asigură cel mai bun regim de tensiune posibil atunci când sarcina se modifică.

Oportunitatea utilizării uneia sau alteia metode de reglare a tensiunii este determinată de condițiile locale, în funcție de lungimea rețelei și de circuitul acesteia, de rezerva de putere reactivă etc.

Indicatorul de abatere de tensiune depinde de pierderea de tensiune din rețea, depinde de rezistența rețelei și de sarcină.În practică, modificarea rezistenței rețelei este asociată cu o modificare a tensiunii din ea la alegerea secțiunilor transversale ale firelor și miezurilor de cablu, ținând cont de abaterile de tensiune ale receptorilor de energie electrică (conform cu pierderile de tensiune admisibile), precum și la utilizarea conexiunii în serie a condensatoarelor în linii aeriene (instalații de compensare longitudinală — UPK).

Condensatoarele conectate în serie compensează o parte din rezistența inductivă a liniei, reducând astfel componenta reactivă din linie și creând o tensiune suplimentară în rețea, în funcție de sarcină.

Conectarea în serie a condensatoarelor este recomandată numai pentru putere reactivă de sarcină semnificativă (tgφ > 0,75-1,0). Dacă factorul de putere reactivă este aproape de zero, pierderea de tensiune de linie sunt determinate în principal de rezistența activă și puterea activă. În aceste cazuri, compensarea rezistenței inductive nu este practică.

Utilizarea UPC este foarte eficientă în cazul fluctuațiilor bruște ale sarcinii, deoarece efectul de reglare al condensatorilor (valoarea tensiunii adăugate) este proporțional cu curentul de sarcină și se modifică automat, practic fără inerție. Prin urmare, conexiunea în serie a condensatoarelor ar trebui să fie utilizată în liniile aeriene cu o tensiune de 35 kV și mai jos, furnizând sarcini alternante brusc cu factor de putere relativ scăzut. De asemenea, sunt utilizate în rețelele industriale cu sarcini puternic fluctuante.

Pe lângă măsurile discutate mai sus pentru reducerea rezistenței rețelei, măsurile de modificare a sarcinilor rețelei, în special a celor reactive, duc la o reducere a pierderilor de tensiune și deci la o creștere a tensiunii de capăt de linie. Acest lucru se poate realiza prin aplicarea instalațiilor de compensare laterală (conectarea băncilor de condensatoare în paralel cu sarcina) și a surselor de putere reactivă de mare viteză (RPS), dezvoltând programul propriu-zis al modificărilor puterii reactive.

Pentru a îmbunătăți regimul de tensiune al rețelei, pentru a reduce abaterile și fluctuațiile de tensiune, este posibil să se utilizeze motoare sincrone puternice cu control automat al excitației.

Pentru a îmbunătăți astfel indicatori de calitate a puterii se recomandă conectarea receptoarelor electrice care distorsionează CE la punctele sistemului cu cele mai mari valori ale puterii de scurtcircuit. Și utilizarea mijloacelor pentru limitarea curenților de scurtcircuit în rețelele care conțin sarcini specifice ar trebui să fie efectuată numai în limitele necesare pentru a asigura funcționarea fiabilă a dispozitivelor de comutare și a echipamentelor electrice.

Principalele modalități de reducere a influenței tensiunii nesinusoidale. Printre mijloacele tehnice se folosesc: dispozitive de filtrare: comutare în paralel cu sarcina filtrelor rezonante cu bandă îngustă, dispozitive de compensare a filtrului (FCD), dispozitive de echilibrare a filtrului (FSU), IRM care conțin FCD, echipamente speciale caracterizate printr-un nivel scăzut de generarea de armonici superioare, transformatoare „nesaturate”, convertoare multifazate cu caracteristici energetice îmbunătățite.

În fig.1, a prezintă o diagramă a unui filtru pasiv transversal (paralel) cu armonici superioare. O conexiune de filtru este un circuit de inductanță și capacitate conectat în serie, reglat la frecvența unei anumite armonice.

Orez. 1. Scheme schematice ale filtrelor cu armonici superioare: a — pasiv, b — filtru activ (AF) ca sursă de tensiune, c — AF ca sursă de curent, VP — convertor de supapă, F5, F7 — respectiv conexiuni filtru la 5 7th și Armonica a 7-a, tis — tensiune de linie, tiAF — tensiune AF, staniu — tensiune de sarcină, Azc — curent de linie, AzAf — curent generat de AF, Azn — curent de sarcină

Rezistența conexiunii filtrului la curenții armonici superiori Xfp = XLn-NS° C/n, unde XL, Xc sunt rezistențele reactorului și ale bancului de condensatori respectiv la curentul de frecvență de putere, n — numărul componentei armonice.

Pe măsură ce frecvența crește, inductanța reactorului crește proporțional și banca de condensatoare scade invers cu numărul armonicii. La frecvența uneia dintre armonici, rezistența inductivă a reactorului devine egală cu capacitatea băncii de condensatoare și rezonanța tensiunii... În acest caz, rezistența conexiunii filtrului în curentul de frecvență de rezonanță este zero și manevrează sistemul electric la această frecvență. Numărul armonic yar al frecvenței de rezonanță se calculează prin formula

Un filtru ideal filtrează complet curenții armonici la frecvențele la care sunt reglate conexiunile sale.În practică, totuși, prezența rezistențelor active pe reactoare și bănci de condensatoare și reglarea incorectă a conexiunilor filtrului conduc la filtrarea incompletă a armonicilor.Un filtru paralel este o serie de secțiuni, fiecare reglată pentru a rezona pentru o anumită frecvență armonică.

Numărul de link-uri din filtru poate fi arbitrar. În practică, se folosesc de obicei filtre formate din două sau patru secțiuni reglate la frecvențele armonicelor a 5-a, a 7-a, a 11-a, a 13-a, a 23-a și a 25-a. Filtrele transversale sunt conectate atât în ​​locurile în care apar armonicile superioare, cât și în punctele în care sunt amplificate. Filtrul încrucișat este atât o sursă de putere reactivă, cât și un mijloc de compensare a sarcinilor reactive.

Parametrii filtrului sunt aleși în așa fel încât conexiunile să fie reglate în rezonanță cu frecvențele armonicilor filtrate, iar capacitatea lor face posibilă generarea puterii reactive necesare la frecvența industrială. În unele cazuri, o bancă de condensatoare este conectată în paralel cu filtrul pentru a compensa puterea reactivă. Un astfel de dispozitiv se numește filtru compensator (PKU)... Dispozitivele de compensare a filtrului îndeplinesc atât funcția de filtrare a armonicilor, cât și funcția de compensare a puterii reactive.

În prezent, pe lângă filtrele pasive în bandă îngustă, folosesc și filtre active (AF)... Un filtru activ este un convertor AC-DC cu stocare capacitivă sau inductivă a energiei electrice pe partea DC, care formează o anumită valoare de tensiune sau curent. prin modularea pulsului. Include întrerupătoare de alimentare integrate conectate conform schemelor standard.Conexiunea AF la rețea ca sursă de tensiune este prezentată în fig. 1, b, ca sursă de curent — în fig. 1, c.

Reducerea dezechilibrului sistematic în rețelele de joasă tensiune se realizează prin distribuția rațională a sarcinilor monofazate între faze, astfel încât rezistențele acestor sarcini să fie aproximativ egale între ele. Dacă dezechilibrul de tensiune nu poate fi redus folosind soluții de circuit, atunci se folosesc dispozitive speciale: comutarea asimetrică a băncilor de condensatoare (Fig. 2) sau circuitele de echilibrare (Fig. 3) ale sarcinilor monofazate.

Orez. 2. Dispozitiv de echilibrare a bancilor de condensatoare

Orez. 3. Circuit balun special

Dacă asimetria se modifică conform legii probabilității, atunci se folosesc dispozitive automate de echilibrare pentru a reduce, diagrama unuia dintre care este prezentată în fig. 4. Dispozitivele simetrice reglabile sunt costisitoare și complexe, iar aplicarea lor ridică noi probleme (în special tensiunea nesinusoidală). Prin urmare, nu există o experiență pozitivă cu utilizarea balunurilor în Rusia.

Orez. 4. Circuit balun tipic

Pentru protecția la supratensiune, descărcătoare de supratensiune... Împotriva căderilor de tensiune și căderilor de tensiune pe termen scurt, pot fi utilizați compensatoare dinamice de distorsiune a tensiunii (DKIN), care rezolvă multe probleme de calitate a puterii, inclusiv căderi (inclusiv impuls) și supratensiuni ale tensiunii de alimentare.

Principalele avantaje ale DKIN:

• fără baterii și toate problemele asociate cu acestea,

• timp de răspuns pentru întreruperi scurte de alimentare 2 ms,

• eficiența dispozitivului DKIN este mai mare de 99% la 50% sarcină și mai mult de 98,8% la 100% încărcare,

• consum redus de energie și costuri de operare reduse,

• compensarea componentelor armonice, jitter,

• tensiune de ieșire sinusoidală,

• protectie impotriva tuturor tipurilor de scurtcircuite,

• fiabilitate ridicată.

Reducerea nivelului de impact negativ asupra rețelei de receptoare de putere a sarcinilor specifice (șoc, cu caracteristici neliniare volt-amperi, asimetrice) se realizează prin normalizarea acestora și împărțirea sursei de alimentare în sarcini specifice și „silențioase”.

Pe lângă alocarea unei intrări separate pentru sarcini specifice, sunt posibile și alte soluții pentru construirea rațională a schemelor de alimentare cu energie:

• Schema în patru secțiuni a stației principale de coborâre la o tensiune de 6-10 kV cu transformatoare cu înfășurări secundare separate și cu reactoare duble pentru alimentarea separată a sarcinii „silențioase” și specifice,

• transferul transformatoarelor stației principale de reducere (GPP) la funcționarea în paralel prin pornirea unui întrerupător secțional de 6-10 kV atunci când sunt admisi curenți de scurtcircuit. Această măsură poate fi aplicată și temporar, de exemplu în perioadele de pornire a motoarelor mari,

• implementarea unei sarcini de iluminat în rețelele electrice ale magazinului separat de sursa de alimentare alternativă bruscă (de exemplu, de la dispozitivele de sudură).