Lågspänningsskyddsanordningar
Överväg olika system för att skydda industriell produktion från spänningsfall (svänghjul, statisk avbrottsfri strömförsörjning (UPS), dynamisk spänningsdistorsionskompensator, statisk kompensator (STATCOM), parallellkopplad LED, boost-omvandlare, aktivt filter och serieförstärkare utan transformatorer).
Spänningsminskning är ett av de dyraste fenomenen i branschen. Det enklaste sättet att skydda känsliga processer från skador är att installera UPS... Men på grund av de höga kostnaderna för inköp och underhåll installeras UPS endast i stora strukturella föremål, på platser där skador orsakade av strömförsörjningsproblem kan orsaka betydande skada, till exempel på sjukhus, vid tillverkning av datorer, i finansiella institutioner.
När man bestämmer sig för att installera skyddsutrustning bör en genomförbarhetsstudie utföras för att visa genomförbarheten av att installera en UPS för en specifik produktionsprocess.
Problemet med att skydda elmotorer med olika hastigheter i industriell produktion från spänningsfall är nu löst. På grund av det stora utbudet av märken av sådana system är det inte särskilt lätt att hitta den optimala tekniska och ekonomiska lösningen på detta problem.
Typer av korrigerande utrustning
Ett motorgeneratorsvänghjul (D-G) kan skydda kritiska produktionsstörningar från alla spänningssänkningar i kraftsystemet C. När en spänningssänkning inträffar bromsas spänningsfallet över lasten av svänghjulet. De olika scheman för att ansluta svänghjulet till motorgeneratorn liknar de som visas i 1.
Ris. 1. Schema för att använda ett svänghjul för att kompensera för spänningsfall
Huvudkomponenterna i en oberoende statisk UPS visas i fig. 2, vars batterier (kondensatorer) lagrar energi endast för att skydda mot spänningsfall under en kort tid. Om ett spänningsfall inträffar, strömförs belastningen från batteriet via en DC-till-AC-omvandlare.
Ris. 2. Schema för att använda en UPS för att kompensera för spänningsfall
Kompensator för dynamisk spänningsdistorsion under spänningsfallet den förblir ansluten till det elektriska nätverket 1 genom transformatorn 2 och bestämmer den saknade delen av spänningen (fig. 3). Den adderar denna saknade del av spänningen genom autotransformatorns primära 4 och sekundära 3 lindningar kopplade i serie med lasten 7. Beroende på syftet kan energin för att försörja lasten 7 genom spänningsomvandlaren 5 under spänningsfallet vara tagna från nätverket eller från en extra strömkälla (främst från kondensatorer c).
Tänk på två modifieringar från olika tillverkare. Den första (hädanefter kallad DKIN-1) innehåller inga strömkällor och är permanent ansluten. Detta alternativ är kostnadseffektivt för att öka spänningen upp till 50 %. Det finns en modifiering av DKIN-enheten med möjligheten att öka spänningen med 30%. Man tror att från och med denna modifiering av DKIN-enheten (30%) är det tillrådligt att använda dem i produktionen.
Ris. 3. Schema för att använda DKIN för att kompensera för spänningsfall
Den andra modifieringen (DKIN-2) innehåller en strömkälla avsedd för en tung belastning. Enheten på två megawatt kan öka belastningsspänningen för en 4 MW belastning med 50 % eller en 8 MW belastning med 23 %. Till skillnad från de flesta andra enheter kan strömkällan motstå långvariga fall.
Statisk kompensator (STATCOM) En spänningsfallskompensator är ansluten parallellt med lasten (fig. 4). En STATCOM-enhet kan minska spänningsfallet genom att ändra den reaktiva belastningen vid korsningen.
Möjligheten att minska fall kan förbättras genom att lägga till en extra strömkälla, såsom en supraledande magnetisk strömkälla. Även om STATCOM-kompensatorer (fig. 4) kan absorbera och returnera reaktiv effekt VStatistiskt sett är deras användning vanligtvis begränsad till statisk kompensation av ekonomiska skäl.
I nedstegsläge växlar STATCOM-systemet till DC-källläge. Spänningen över kondensatorterminalerna kan hållas konstant.
Ris. 4. Statisk expansionsfog
En parallellkopplad synkronmotor (SM) påminner något om en STATCOM, men innehåller ingen kraftelektronik (fig. 5). Synkronmotorns förmåga att ge en stor reaktiv belastning gör att ett sådant system kan kompensera spänningsfall upp till 60 % djupt inom 6 s. Samtidigt skyddar ett litet svänghjul lasten från ett fullständigt strömavbrott i 100ms.
Ris. 5. Lysdiod och svänghjul parallellkopplade: 1 — kraftsystem; 2 — transformator; 3 — byta
Step-up-omvandlare Detta är en DC/DC-omvandlare som ökar DC-bussspänningen (till exempel en motor med variabel frekvens) till den nominella nivån (fig. 6).
Det största spänningsfallet som kan kompenseras beror på boost-omvandlarens märkström. Boost-omvandlaren börjar fungera så snart ett spänningsfall detekteras på enhetens DC-bussar. Tillsammans med möjligheten att kompensera för symmetriska spänningsfall på upp till 50 %, har boostomvandlaren förmågan att kompensera för djupa asymmetriska fall, såsom ett fullständigt fel i en av faserna. Boost-omvandlaren kan kompletteras med batterier för att skydda mot totalt strömavbrott.
Ett aktivt filter (fig. 7) är en omvandlare som fungerar som en likriktare och använder IGBT-tyristorer istället för dioder.
Ett aktivt filter kan upprätthålla spänningen kontinuerligt genom spänningsfallet. Strömmärket för det aktiva filtret bestämmer det maximala korrigeringsvärdet för spänningsfall.
Ris. 7. Aktivt filter
Vid spänningsfall öppnas en transformatorlös spänningskompensationskrets (fig. 8) och lasten matas genom växelriktaren.Omriktarens DC-buss strömförsörjning stöds av två serieladdade kondensatorer.
Ris. 8. Seriespänningsfallskompensation utan transformatorer
För en restspänning på 50 % kan märkspänningsnivån tillhandahållas. I denna enhet kan ytterligare tillbehör (kondensatorer) mildra det fullständiga avbrottet under en begränsad tidsperiod. Enheten ger möjligheten att återställa spänningen även med asymmetriska spänningsfall.