Intézkedések és technikai eszközök az elektromos energia minőségének javítására

Ahhoz, hogy a feszültségeltérések és ingadozások a szabványoknak megfelelő értékeken belül maradjanak, feszültségszabályozásra van szükség.

A feszültségszabályozás az áramellátó rendszer jellemző pontjain a feszültségszintek speciális műszaki eszközök segítségével történő megváltoztatásának folyamata, amely egy előre meghatározott törvény szerint automatikusan történik. Az energiaközpontok (CPU) feszültségszabályozási törvényét az áramszolgáltató szervezet határozza meg, lehetőség szerint figyelembe véve az adott CPU-hoz csatlakozó felhasználók többségének érdekeit.

Az elektromos energiavevők kivezetésein a szükséges feszültségrendszer biztosítása érdekében a következő feszültségszabályozási módszereket alkalmazzák: erőművek és alállomások buszaiban (CPU), kimenő vonalakon, közös és kiegészítő.

A processzorbuszok feszültségének szabályozásánál az úgynevezett ellenáram szabályozást biztosítják.Az ellenfeszültség szabályozása alatt a feszültséget a legnagyobb terhelésnél a névleges érték 5-8%-ára, a feszültség alatti feszültséget a névleges értékre (vagy alacsonyabbra) a legalacsonyabb terhelésnél növelik, a terheléstől függő rámpával.

A szabályozás a táptranszformátor transzformációs arányának változtatásával történik... Erre a célra a transzformátorok terhelés alatti feszültségszabályozó eszközökkel (OLTC) vannak felszerelve... A terheléskapcsolós transzformátorok ± 10 és ± 16% közötti feszültségszabályozást tesznek lehetővé felbontással 1,25 — 2,5%. Erőátviteli transzformátorok 6 — 20 / 0,4 kV-os berendezés kapcsoló vezérlőberendezései a kikapcsolt kapcsoló (gerjesztés nélküli kapcsolás) ± 5% tartománnyal és ± 2,5% beállítási fokozattal (1. táblázat).

1. táblázat: Feszültségráhagyás 6-20 / 0,4 kV-os megszakítós transzformátorokhoz

Jó választás transzformációs tényező egy megszakítóval ellátott transzformátor (például szezonális szabályozással) a lehető legjobb feszültséget biztosítja a terhelés változása esetén.

A feszültségszabályozás egyik vagy másik módszerének alkalmazásának célszerűségét a helyi viszonyok határozzák meg, a hálózat hosszától és áramkörétől, a meddőteljesítmény-tartaléktól stb.

A feszültségeltérés jelzője a hálózat feszültségveszteségétől függ, a hálózat ellenállásától és a terheléstől függ.A gyakorlatban a hálózat ellenállásának változása a vezetékek és kábelmagok keresztmetszetének megválasztásakor a benne lévő feszültség változásával jár, figyelembe véve az elektromos teljesítmény vevőinek feszültségének eltéréseit (a a megengedett feszültségveszteségek), valamint felsővezetéki kondenzátorok soros bekötése esetén (hosszirányú kompenzációs berendezések – UPK).

A sorba kapcsolt kondenzátorok kompenzálják a vonal induktív ellenállásának egy részét, így csökkentik a vezeték reaktív komponensét, és a terheléstől függően további feszültséget hoznak létre a hálózatban.

A kondenzátorok soros csatlakoztatása csak jelentős terhelési meddőteljesítmény (tgφ > 0,75-1,0) esetén javasolt. Ha a meddőteljesítmény-tényező közel nulla, vonali feszültségveszteség főként az aktív ellenállás és az aktív teljesítmény határozza meg. Ezekben az esetekben az induktív ellenállás-kompenzáció nem praktikus.

A UPC alkalmazása nagyon hatékony a terhelés éles ingadozása esetén, mert a kondenzátorok szabályozó hatása (a hozzáadott feszültség értéke) arányos a terhelési árammal, és gyakorlatilag tehetetlenség nélkül, automatikusan változik. Ezért a 35 kV és az alatti feszültségű, hirtelen váltakozó terheléseket viszonylag alacsony teljesítménytényezővel tápláló légvezetékekben a kondenzátorok soros csatlakoztatását kell alkalmazni. Élesen ingadozó terhelésű ipari hálózatokban is használják.

A hálózat ellenállásának csökkentését célzó, fentebb tárgyalt intézkedések mellett a hálózati terhelések, különösen a reaktívak megváltoztatására irányuló intézkedések a feszültségveszteségek csökkenéséhez, ezáltal a vonalvégi feszültség növekedéséhez vezetnek. Ez oldalsó kompenzációs telepítésekkel (a kondenzátortelepek terheléssel párhuzamos csatlakoztatása) és nagysebességű meddő áramforrások (RPS) alkalmazásával, a meddőteljesítmény-változások aktuális ütemtervének kialakításával valósítható meg.

A hálózati feszültségrendszer javítása, a feszültségeltérések és -ingadozások csökkentése érdekében nagy teljesítményű szinkronmotorok használhatók automatikus gerjesztésvezérléssel.

Az ilyen javítására áramminőségi mutatók a CE-t torzító elektromos vevők csatlakoztatása javasolt a rendszer legmagasabb zárlati teljesítményű pontjaira. A specifikus terhelést tartalmazó hálózatokban a rövidzárlati áramok korlátozására szolgáló eszközök használatát csak a kapcsolókészülékek és az elektromos berendezések megbízható működésének biztosításához szükséges határokon belül szabad elvégezni.

A nem szinuszos feszültség hatásának csökkentésének fő módjai. A műszaki eszközök közül alkalmazzák: szűrőberendezések: keskeny sávú rezonáns szűrők terhelésével párhuzamos kapcsolás, szűrőkompenzáló készülékek (FCD), szűrőkiegyenlítő eszközök (FSU), IRM-et tartalmazó FCD, speciális berendezések, amelyeket alacsony szintű magasabb harmonikusok generálása, "telítetlen" transzformátorok, javított energiajellemzőkkel rendelkező többfázisú átalakítók.

ábrán.Az 1. ábra egy keresztirányú (párhuzamos) passzív szűrő diagramját mutatja magasabb harmonikusokkal. A szűrőcsatlakozás egy sorba kapcsolt induktivitásból és kapacitásból álló áramkör, amely egy adott harmonikus frekvenciájára van hangolva.

Rizs. 1. Magasabb harmonikusú szűrők vázlatos rajzai: a — passzív, b — aktív szűrő (AF) feszültségforrásként, c — AF mint áramforrás, VP — szelepváltó, F5, F7 — szűrőcsatlakozások az 5 7. ill. 7. harmonikus, tis — vonali feszültség, tiAF — AF feszültség, tin — terhelési feszültség, Azc — vonali áram, AzAf — AF által generált áram, Azn — terhelési áram

A szűrőcsatlakozás ellenállása nagyobb harmonikus áramokkal szemben Xfp = XLn-NS° C/n, ahol XL, Xc a reaktor, illetve a kondenzátortelep ellenállása a teljesítményfrekvenciaárammal szemben, n – a harmonikus komponens száma.

A frekvencia növekedésével a reaktor induktivitása arányosan növekszik, és a kondenzátortelep fordítottan csökken a harmonikus számmal. Az egyik felharmonikus frekvenciájánál a reaktor induktív ellenállása egyenlő lesz a kondenzátortelep kapacitásával, ill. feszültségrezonancia... Ebben az esetben a szűrőcsatlakozás ellenállása n a rezonanciafrekvenciás áram nulla és ezen a frekvencián manőverezi az elektromos rendszert. A rezonanciafrekvencia harmonikus számát a képlet számítja ki

Az ideális szűrő teljesen szűri a harmonikus áramokat azokra a frekvenciákra, amelyekre a csatlakozásai be vannak hangolva.A gyakorlatban azonban az aktív ellenállások jelenléte a reaktorokon és a kondenzátortelepeken, valamint a szűrőcsatlakozások pontatlan hangolása a harmonikusok tökéletlen szűréséhez vezet.A párhuzamos szűrő szakaszok sorozata, amelyek mindegyike egy meghatározott harmonikus frekvenciára hangolódik.

A szűrőben lévő hivatkozások száma tetszőleges lehet. A gyakorlatban általában két vagy négy szakaszból álló, az 5., 7., 11., 13., 23. és 25. felharmonikus frekvenciájára hangolt szűrőket használnak. A keresztirányú szűrőket mind a magasabb harmonikusok megjelenési helyén, mind azokon a helyeken csatlakoztatják, ahol felerősítik őket. A keresztszűrő egyszerre meddő teljesítmény forrása és a meddő terhelések kompenzálásának eszköze.

A szűrő paramétereit úgy választjuk meg, hogy a kapcsolatok a szűrt felharmonikusok frekvenciájával rezonanciára hangoljanak, és kapacitásuk lehetővé teszi a szükséges meddőteljesítmény előállítását az ipari frekvencián. Egyes esetekben a szűrővel párhuzamosan egy kondenzátortelepet csatlakoztatnak a meddőteljesítmény kompenzálására. Az ilyen eszközt kiegyenlítő szűrőnek (PKU) nevezik... A szűrőkompenzáló eszközök a harmonikusok szűrésére és a meddőteljesítmény-kompenzáció funkciójára is ellátnak.

Jelenleg a passzív keskeny sávú szűrők mellett aktív szűrőket (AF) is használnak... Az aktív szűrő egy olyan AC-DC átalakító, amely az egyenáram oldalon kapacitív vagy induktív villamos energiát tárol, amely meghatározott feszültség- vagy áramértéket képez. impulzus moduláción keresztül. Beépített tápkapcsolókat tartalmaz, amelyek szabványos sémák szerint vannak csatlakoztatva.ábrán látható az AF csatlakozás a hálózathoz mint feszültségforráshoz. 1., b, mint áramforrás – az 1. ábrán. 1, c.

A szisztematikus kiegyensúlyozatlanság csökkentése a kisfeszültségű hálózatokban az egyfázisú terhelések racionális elosztásával történik a fázisok között oly módon, hogy ezen terhelések ellenállása megközelítőleg egyenlő legyen egymással. Ha a feszültségkiegyensúlyozatlanság áramköri megoldásokkal nem csökkenthető, akkor speciális eszközöket alkalmaznak: a kondenzátortelepek aszimmetrikus kapcsolása (2. ábra) vagy az egyfázisú terhelések kiegyenlítő áramkörei (3. ábra).

Rizs. 2. Kondenzátortelep kiegyenlítő eszköz

Rizs. 3. Speciális balun áramkör

Ha az aszimmetria a valószínűségi törvény szerint változik, akkor a redukcióhoz automatikus kiegyenlítő eszközöket használnak, amelyek közül az egyik diagramja a 1. ábrán látható. 4. Az állítható szimmetrikus eszközök drágák és összetettek, és alkalmazásuk új problémákat vet fel (különösen a nem szinuszos feszültséget). Ezért Oroszországban nincs pozitív tapasztalat a balunok használatával kapcsolatban.

Rizs. 4. Tipikus balun áramkör

Túlfeszültség-védelemre, túlfeszültség-levezetők... A rövid távú feszültség- és feszültségesések ellen dinamikus feszültség-torzulás-kompenzátorok (DKIN) használhatók, amelyek számos áramminőségi problémát megoldanak, beleértve a tápfeszültség lecsengését (beleértve az impulzusokat is) és a túlfeszültség-ingadozásokat.

A DKIN fő előnyei:

• elemek és az azokkal kapcsolatos problémák nélkül,

• válaszidő rövid áramkimaradás esetén 2 ms,

• a DKIN készülék hatásfoka 50%-os terhelésnél több mint 99%, 100%-os terhelésnél pedig több mint 98,8%,

• alacsony energiafogyasztás és alacsony üzemeltetési költségek,

• harmonikus komponensek kompenzációja, jitter,

• szinuszos kimeneti feszültség,

• védelem minden típusú rövidzárlat ellen,

• magas megbízhatóság.

A specifikus terhelések (rázkódás, nem-lineáris volt-amper karakterisztikájú, aszimmetrikus) teljesítményvevők hálózatára gyakorolt ​​negatív hatás csökkentését normalizálásuk és az áramellátás specifikus és „néma” terhelésekre történő felosztása éri el.

Az egyes terhelésekhez külön bemenet kiosztása mellett más megoldások is lehetségesek az áramellátási sémák ésszerű felépítéséhez:

• a 6-10 kV feszültségű lecsökkentő fő alállomás négy szakaszos sémája osztott szekunder tekercses transzformátorokkal és kettős reaktorokkal a "csendes" és a fajlagos terhelés külön táplálására,

• a főlépcsős alállomás (GPP) transzformátorainak átvitele párhuzamos üzemre egy 6-10 kV-os szekcionált kapcsoló bekapcsolásával, amikor a zárlati áramok megengedettek. Ez az intézkedés ideiglenesen is alkalmazható, például nagyméretű motorok indítási időszakában,

• világítási terhelés megvalósítása az üzlet elektromos hálózataiban a hirtelen váltakozó áramellátástól (például hegesztőberendezésektől) elkülönítve.