Åtgärder och tekniska medel för att förbättra kvaliteten på elektrisk energi

För att hålla spänningsavvikelser och fluktuationer inom standardvärden, krävs spänningsreglering.

Spänningsreglering är en process för att ändra spänningsnivåerna vid karakteristiska punkter i strömförsörjningssystemet med hjälp av speciella tekniska medel, som utförs automatiskt enligt en förutbestämd lag. Spänningsregleringslagen i kraftcentraler (CPU) bestäms av strömförsörjningsorganisationen, med hänsyn till intressen hos majoriteten av användare som är anslutna till den CPU:n, om möjligt.

För att säkerställa den nödvändiga spänningsregimen vid terminalerna på elektriska energimottagare används följande metoder för spänningsreglering: i bussarna till kraftverk och transformatorstationer (CPU), på utgående linjer, gemensamma och ytterligare.

Vid reglering av spänningen på processorbussarna ger de den så kallade motströmsregleringen.Motspänningsreglering förstås som att öka spänningen till 5 - 8 % av nominell vid högsta belastning och underspänning till nominell (eller lägre) vid lägsta belastning med en ramp beroende på belastning.

Reglering görs genom att ändra transformatorns omvandlingsförhållande för matningstransformatorn... För detta ändamål är transformatorer utrustade med on-load spänningsregleringsmedel (OLTC)... Transformatorer med on-load switchar tillåter spänningsreglering inom området ± 10 till ± 16 % med upplösning 1,25 — 2,5 %. Krafttransformatorer 6 — 20 / 0,4 kV utrustning växlar styrenheter för strömbrytaren (omkoppling utan magnetisering) med ett intervall på ± 5 % och ett justeringssteg på ± 2,5 % (tabell 1).

Tabell 1. Spänningstillägg för 6-20 / 0,4 kV transformatorer med brytare

Rätt val transformationsfaktor en transformator med strömbrytare (till exempel med säsongsreglering) ger bästa möjliga spänningsregim när belastningen ändras.

Lämpligheten att använda en eller annan metod för spänningsreglering bestäms av lokala förhållanden, beroende på nätverkets längd och dess krets, reaktiv effektreserv etc.

Spänningsavvikelseindikatorn beror på spänningsförlusten i nätverket, beror på nätverkets motstånd och belastningen.I praktiken är förändringen i nätverkets motstånd förknippad med en förändring i spänningen i det vid val av tvärsnitt av ledningar och kabelkärnor, med hänsyn tagen till avvikelserna i spänningen hos mottagarna av elektrisk kraft (enligt de tillåtna spänningsförlusterna), samt vid användning av seriekoppling av kondensatorer i luftledningar (längsgående kompensationsinstallationer — UPK).

Kondensatorer kopplade i serie kompenserar för en del av ledningens induktiva resistans, vilket minskar den reaktiva komponenten i ledningen och skapar ytterligare spänning i nätet, beroende på belastningen.

Serieanslutning av kondensatorer rekommenderas endast för betydande belastningsreaktiv effekt (tgφ > 0,75-1,0). Om den reaktiva effektfaktorn är nära noll, linjespänningsförlust bestäms främst av aktivt motstånd och aktiv kraft. I dessa fall är induktiv resistanskompensation opraktisk.

Användningen av UPC är mycket effektiv vid skarpa fluktuationer i belastningen, eftersom kondensatorernas reglerande effekt (värdet av den extra spänningen) är proportionell mot belastningsströmmen och ändras automatiskt med praktiskt taget ingen tröghet. Därför bör seriekoppling av kondensatorer användas i luftledningar med spänning 35 kV och lägre, vilket ger plötsligt alternerande belastningar med relativt låg effektfaktor. De används också i industriella nätverk med kraftigt fluktuerande belastningar.

Utöver de åtgärder som diskuterats ovan för att minska nätverksresistans, leder åtgärder för att ändra nätverksbelastningar, särskilt reaktiva sådana, till en minskning av spänningsförlusterna och därför till en ökning av nätspänningen. Detta kan göras genom att tillämpa laterala kompensationsinstallationer (ansluta kondensatorbanker parallellt med belastningen) och höghastighetsreaktiva kraftkällor (RPS), utveckla det faktiska schemat för reaktiva effektförändringar.

För att förbättra nätverksspänningsregimen, för att minska spänningsavvikelser och fluktuationer, är det möjligt att använda kraftfulla synkronmotorer med automatisk magnetiseringskontroll.

Att förbättra sådana indikatorer för strömkvalitet det rekommenderas att ansluta elektriska mottagare som förvränger CE vid systempunkterna med de högsta kortslutningseffektvärdena. Och användningen av medel för att begränsa kortslutningsströmmar i nätverk som innehåller specifika belastningar bör endast utföras inom de gränser som är nödvändiga för att säkerställa tillförlitlig drift av omkopplingsanordningar och elektrisk utrustning.

De viktigaste sätten att minska påverkan av icke-sinusformad spänning. Bland de tekniska medlen används: filteranordningar: omkoppling parallellt med belastningen av smalbandiga resonansfilter, filterkompenserande anordningar (FCD), filterbalanseringsanordningar (FSU), IRM innehållande FCD, specialutrustning som kännetecknas av en låg nivå av generering av högre övertoner, "omättade" transformatorer, flerfasomvandlare med förbättrade energiegenskaper.

I fig.1 visar a ett diagram över ett tvärgående (parallellt) passivt filter med högre övertoner. En filteranslutning är en krets av induktans och kapacitans kopplad i serie, avstämd till frekvensen för en viss överton.

Ris. 1. Schematiska diagram över filter med högre övertoner: a — passivt, b — aktivt filter (AF) som spänningskälla, c — AF som strömkälla, VP — ventilomvandlare, F5, F7 — respektive filteranslutningar till 5 7:a resp. 7:e övertonerna, tis — linjespänning, tiAF — AF-spänning, tin — belastningsspänning, Azc — linjeström, AzAf — ström genererad av AF, Azn — belastningsström

Filteranslutningens motstånd mot högre övertonsströmmar Xfp = XLn-NS° C/n, där XL, Xc är resistanserna för reaktorn respektive kondensatorbanken mot effektfrekvensströmmen, n — numret på den övertonskomponenten.

När frekvensen ökar ökar reaktorinduktansen proportionellt och kondensatorbanken minskar omvänt med övertonstalet. Vid frekvensen av en av övertonerna blir reaktorns induktiva resistans lika med kapacitansen för kondensatorbanken och spänningsresonans... I detta fall är resistansen hos filteranslutningen n resonansfrekvensströmmen noll och den manövrerar det elektriska systemet vid denna frekvens. Övertonstalet yar för resonansfrekvensen beräknas med formeln

Ett idealiskt filter filtrerar helt harmoniska strömmar till de frekvenser som dess anslutningar är inställda på.I praktiken leder dock närvaron av aktiva resistanser på reaktorer och kondensatorbanker och felaktig avstämning av filteranslutningarna till ofullständig filtrering av övertoner.Ett parallellfilter är en serie sektioner, var och en avstämd för att ge resonans för en specifik övertonsfrekvens.

Antalet länkar i filtret kan vara godtyckligt. I praktiken används vanligtvis filter som består av två eller fyra sektioner avstämda till frekvenserna för 5:e, 7:e, 11:e, 13:e, 23:e och 25:e övertonerna. Tvärfilter är anslutna både på de platser där de högre övertonerna uppträder och på de punkter där de förstärks. Delningsfiltret är både en källa till reaktiv effekt och ett sätt att kompensera reaktiva belastningar.

Filtrets parametrar är valda på ett sådant sätt att anslutningarna är avstämda i resonans med frekvenserna för de filtrerade övertonerna, och deras kapacitans gör det möjligt att generera den nödvändiga reaktiva effekten vid den industriella frekvensen. I vissa fall kopplas en kondensatorbank parallellt med filtret för att kompensera för reaktiv effekt. En sådan anordning kallas ett kompenserande filter (PKU)... Filterkompenserande anordningar utför både funktionen att filtrera övertoner och funktionen för reaktiv effektkompensation.

För närvarande använder de förutom passiva smalbandsfilter även aktiva filter (AF)... Ett aktivt filter är en AC-DC-omvandlare med kapacitiv eller induktiv lagring av elektrisk energi på DC-sidan, som bildar ett visst spännings- eller strömvärde genom pulsmodulering. Den inkluderar integrerade strömbrytare anslutna enligt standardscheman.AF-anslutningen till nätet som spänningskälla visas i fig. 1, b, som strömkälla — i fig. 1, c.

Minskningen av systematisk obalans i lågspänningsnätverk utförs genom rationell fördelning av enfasbelastningar mellan faser på ett sådant sätt att motstånden för dessa belastningar är ungefär lika med varandra. Om spänningsobalansen inte kan minskas med hjälp av kretslösningar, används speciella enheter: asymmetrisk omkoppling av kondensatorbanker (fig. 2) eller balanseringskretsar (fig. 3) av enfasbelastningar.

Ris. 2. Balanseringsanordning för kondensatorbank

Ris. 3. Speciell balunkrets

Om asymmetrin ändras enligt sannolikhetslagen, används automatiska balanseringsanordningar för att reducera, varav diagrammet för en visas i fig. 4. Justerbara symmetriska enheter är dyra och komplexa och deras tillämpning väcker nya problem (särskilt icke-sinusformad spänning). Därför finns det ingen positiv erfarenhet av användningen av baluns i Ryssland.

Ris. 4. Typisk balunkrets

För överspänningsskydd, överspänningsavledare... Mot kortvariga spänningsfall och spänningsfall kan dynamiska spänningsförvrängningskompensatorer (DKIN) användas, som löser många strömkvalitetsproblem, inklusive fall (inklusive impuls) och överspänningar i matningsspänningen.

De viktigaste fördelarna med DKIN:

• utan batterier och alla problem som är förknippade med dem,

• svarstid för korta strömavbrott 2 ms,

• DKIN-enhetens effektivitet är mer än 99 % vid 50 % belastning och mer än 98,8 % vid 100 % belastning,

• låg energiförbrukning och låga driftskostnader,

• kompensation av harmoniska komponenter, jitter,

• sinusformad utspänning,

• skydd mot alla typer av kortslutningar,

• hög tillförlitlighet.

Att minska nivån av negativ påverkan på nätverket av strömmottagare av specifika belastningar (chock, med icke-linjära volt-ampere-egenskaper, asymmetrisk) uppnås genom deras normalisering och uppdelning av strömförsörjningen i specifika och "tysta" belastningar.

Förutom tilldelningen av en separat ingång för specifika belastningar är andra lösningar möjliga för rationell konstruktion av strömförsörjningsscheman:

• fyrsektionsschema för huvudtransformatorstationen vid en spänning på 6-10 kV med transformatorer med delade sekundärlindningar och med dubbla reaktorer för separat tillförsel av "tyst" och specifik belastning,

• överföring av transformatorer för huvudreduceringsstationen (GPP) till parallelldrift genom att slå på en 6-10 kV sektionsbrytare när kortslutningsströmmar är tillåtna. Denna åtgärd kan också tillämpas tillfälligt, till exempel under uppstartsperioder för stora motorer,

• implementera en belysningsbelastning i butikens kraftnät separat från den abrupta växelströmsförsörjningen (till exempel från svetsanordningar).