Foranstaltninger og tekniske midler til at forbedre kvaliteten af ​​elektrisk energi

For at holde spændingsafvigelser og -udsving inden for standard-kompatible værdier er spændingsregulering påkrævet.

Spændingsregulering er en proces med at ændre spændingsniveauerne på karakteristiske punkter i strømforsyningssystemet ved hjælp af specielle tekniske midler, som udføres automatisk i henhold til en forudbestemt lov. Spændingsreguleringsloven i strømcentre (CPU) bestemmes af strømforsyningsorganisationen under hensyntagen til interesserne hos flertallet af brugere, der er tilsluttet den pågældende CPU, hvis det er muligt.

For at sikre det nødvendige spændingsregime ved terminalerne på elektriske energimodtagere anvendes følgende metoder til spændingsregulering: i busserne til kraftværker og transformerstationer (CPU), på udgående linjer, fælles og yderligere.

Ved regulering af spændingen på processorbusserne sørger de for den såkaldte modstrømsregulering.Modspændingsregulering forstås som at øge spændingen til 5 - 8 % af nominel ved højeste belastning og underspænding til nominel (eller lavere) ved laveste belastning med en rampe afhængig af belastningen.

Regulering udføres ved at ændre transformationsforholdet for forsyningstransformatoren... Til dette formål er transformere udstyret med on-load voltage control organs (OLTC)... Transformere med on-load switches tillader spændingsregulering i området fra ± 10 til ± 16 % med opløsning 1,25 — 2,5 %. Strømtransformatorer 6 — 20 / 0,4 kV udstyr omskifter styreenheder af off-circuit switch (switching uden excitation) med et område på ± 5% og et justeringstrin på ± 2,5% (tabel 1).

Tabel 1. Spændingstillæg for 6-20 / 0,4 kV transformere med afbryder

Det rigtige valg transformationsfaktor en transformer med afbryder (for eksempel med sæsonregulering) giver det bedst mulige spændingsregime, når belastningen ændres.

Hensigtsmæssigheden ved at bruge en eller anden metode til spændingsregulering bestemmes af lokale forhold, afhængigt af længden af ​​netværket og dets kredsløb, reaktiv effektreserve osv.

Spændingsafvigelsesindikatoren afhænger af spændingstabet i netværket, afhænger af netværkets modstand og belastningen.I praksis er ændringen i netværkets modstand forbundet med en ændring i spændingen i det ved valg af tværsnit af ledninger og kabelkerner under hensyntagen til afvigelserne i spændingen af ​​modtagerne af elektrisk strøm (ifølge de tilladte spændingstab), samt ved brug af serieforbindelse af kondensatorer i luftledninger (langsgående kompensationsinstallationer — UPK).

Kondensatorer forbundet i serie kompenserer for noget af ledningens induktive modstand og reducerer således den reaktive komponent i ledningen og skaber en vis ekstra spænding i netværket, afhængigt af belastningen.

Serieforbindelse af kondensatorer anbefales kun for signifikant belastningsreaktiv effekt (tgφ > 0,75-1,0). Hvis den reaktive effektfaktor er tæt på nul, liniespændingstab er hovedsageligt bestemt af aktiv modstand og aktiv kraft. I disse tilfælde er induktiv modstandskompensation upraktisk.

Anvendelsen af ​​UPC er meget effektiv i tilfælde af skarpe udsving i belastningen, fordi kondensatorernes regulerende effekt (værdien af ​​den tilføjede spænding) er proportional med belastningsstrømmen og ændres automatisk med praktisk talt ingen inerti. Derfor bør serieforbindelse af kondensatorer anvendes i luftledninger med spænding 35 kV og derunder, der leverer pludseligt vekslende belastninger med relativt lav effektfaktor. De bruges også i industrielle netværk med kraftigt svingende belastninger.

Ud over de foranstaltninger, der er diskuteret ovenfor for at reducere netværksmodstanden, fører foranstaltninger til ændring af netværksbelastninger, især reaktive, til en reduktion i spændingstab og derfor til en stigning i end-of-line spænding. Dette kan gøres ved at anvende laterale kompensationsinstallationer (forbindelse af kondensatorbanker parallelt med belastningen) og højhastigheds reaktive strømkilder (RPS), der udvikler den faktiske tidsplan for ændringer i reaktiv effekt.

For at forbedre netværksspændingsregimet, for at reducere spændingsafvigelser og -udsving, er det muligt at bruge kraftige synkronmotorer med automatisk excitationskontrol.

At forbedre sådan strømkvalitetsindikatorer det anbefales at tilslutte elektriske modtagere, der forvrænger CE på systempunkterne med de højeste kortslutningseffektværdier. Og brugen af ​​midler til begrænsning af kortslutningsstrømme i netværk, der indeholder specifikke belastninger, bør kun udføres inden for de grænser, der er nødvendige for at sikre pålidelig drift af omskiftningsanordninger og elektrisk udstyr.

De vigtigste måder at reducere påvirkningen af ​​ikke-sinusformet spænding. Blandt de tekniske midler bruges: filterenheder: kobling parallelt med belastningen af ​​smalbåndsresonansfiltre, filterkompenserende enheder (FCD), filterbalanceringsanordninger (FSU), IRM indeholdende FCD, specialudstyr karakteriseret ved et lavt niveau af generering af højere harmoniske, "umættede" transformere, flerfasede omformere med forbedrede energikarakteristika.

I fig.1 viser a et diagram af et tværgående (parallelt) passivt filter med højere harmoniske. En filterforbindelse er et kredsløb af induktans og kapacitans forbundet i serie, tunet til frekvensen af ​​en bestemt harmonisk.

Ris. 1. Skematiske diagrammer af filtre med højere harmoniske: a — passivt, b — aktivt filter (AF) som spændingskilde, c — AF som strømkilde, VP — ventilkonverter, F5, F7 — henholdsvis filterforbindelser til 5 7. og 7. harmoniske, tis — linjespænding, tiAF — AF-spænding, tin — belastningsspænding, Azc — linjestrøm, AzAf — strøm genereret af AF, Azn — belastningsstrøm

Filterforbindelsens modstand mod højere harmoniske strømme Xfp = XLn-NS° C/n, hvor XL, Xc er resistanserne for henholdsvis reaktoren og kondensatorbanken til effektfrekvensstrømmen, n — nummeret på den harmoniske komponent.

Når frekvensen stiger, stiger reaktorinduktansen proportionalt, og kondensatorbanken falder omvendt med det harmoniske tal. Ved frekvensen af ​​en af ​​overtonerne bliver reaktorens induktive modstand lig med kapacitansen af ​​kondensatorbanken og spændingsresonans... I dette tilfælde er modstanden af ​​filterforbindelsen n resonansfrekvensstrømmen nul, og den manøvrerer det elektriske system ved denne frekvens. Det harmoniske antal yar af resonansfrekvensen beregnes af formlen

Et ideelt filter filtrerer fuldstændigt harmoniske strømme til de frekvenser, som dets forbindelser er indstillet til.I praksis fører imidlertid tilstedeværelsen af ​​aktive modstande på reaktorer og kondensatorbanker og unøjagtig afstemning af filterforbindelserne til ufuldstændig filtrering af harmoniske Et parallelfilter er en række sektioner, der hver er afstemt til at give resonans til en specifik harmonisk frekvens.

Antallet af links i filteret kan være vilkårligt. I praksis bruges sædvanligvis filtre bestående af to eller fire sektioner afstemt til frekvenserne af 5., 7., 11., 13., 23. og 25. harmoniske. Tværfiltre er forbundet både på de steder, hvor de højere harmoniske optræder, og på de punkter, hvor de forstærkes. Crossover-filteret er både en kilde til reaktiv effekt og et middel til at kompensere reaktive belastninger.

Filterets parametre er valgt på en sådan måde, at forbindelserne er afstemt i resonans med frekvenserne af de filtrerede harmoniske, og deres kapacitans gør det muligt at generere den nødvendige reaktive effekt ved den industrielle frekvens. I nogle tilfælde er en kondensatorbank forbundet parallelt med filteret for at kompensere for reaktiv effekt. Sådan en enhed kaldes et kompenserende filter (PKU)... Filterkompenserende enheder udfører både funktionen til at filtrere harmoniske og funktionen af ​​reaktiv effektkompensation.

I øjeblikket bruger de udover passive smalbåndsfiltre også aktive filtre (AF)... Et aktivt filter er en AC-DC-konverter med kapacitiv eller induktiv lagring af elektrisk energi på DC-siden, som danner en bestemt spændings- eller strømværdi gennem pulsmodulation. Den inkluderer integrerede strømafbrydere, der er tilsluttet i henhold til standardskemaer.AF-forbindelsen til netværket som spændingskilde er vist i fig. 1, b, som strømkilde — i fig. 1, c.

Reduktionen af ​​systematisk ubalance i lavspændingsnetværk udføres ved rationel fordeling af enfasede belastninger mellem faser på en sådan måde, at modstandene af disse belastninger er omtrent lig med hinanden. Hvis spændingsubalancen ikke kan reduceres ved hjælp af kredsløbsløsninger, anvendes specielle enheder: asymmetrisk omskiftning af kondensatorbanker (fig. 2) eller balanceringskredsløb (fig. 3) af enfasede belastninger.

Ris. 2. Kondensatorbank afbalanceringsenhed

Ris. 3. Specielt balunkredsløb

Hvis asymmetrien ændres i henhold til sandsynlighedsloven, bruges automatiske balanceringsanordninger til at reducere, hvoraf den ene diagram er vist i fig. 4. Justerbare symmetriske enheder er dyre og komplekse, og deres anvendelse rejser nye problemer (især ikke-sinusformet spænding). Derfor er der ingen positive erfaringer med brugen af ​​baluns i Rusland.

Ris. 4. Typisk balunkredsløb

Til overspændingsbeskyttelse, overspændingsafledere... Mod kortvarige spændingsfald og spændingsfald kan der anvendes dynamiske spændingsforvrængningskompensatorer (DKIN), som løser mange problemer med strømkvaliteten, herunder fald (inklusive impuls) og overspændinger i forsyningsspændingen.

De vigtigste fordele ved DKIN:

• uden batterier og alle de problemer, der er forbundet med dem,

• responstid for korte strømafbrydelser 2 ms,

• effektiviteten af ​​DKIN-enheden er mere end 99 % ved 50 % belastning og mere end 98,8 % ved 100 % belastning,

• lavt energiforbrug og lave driftsomkostninger,

• kompensation af harmoniske komponenter, jitter,

• sinusformet udgangsspænding,

• beskyttelse mod alle typer kortslutninger,

• høj pålidelighed.

Reduktion af niveauet af negativ indvirkning på netværket af strømmodtagere af specifikke belastninger (chok, med ikke-lineære volt-ampere-karakteristika, asymmetrisk) opnås ved deres normalisering og opdeling af strømforsyningen i specifikke og "stille" belastninger.

Ud over tildelingen af ​​et separat input til specifikke belastninger er andre løsninger mulige for den rationelle konstruktion af strømforsyningsordninger:

• fire-sektionsskema af hoved-reaktorstationen ved en spænding på 6-10 kV med transformatorer med delte sekundære viklinger og med dobbelte reaktorer til separat forsyning af «støjsvag» og specifik belastning,

• overførsel af transformatorer i hoved-nedgangstransformatorstationen (GPP) til paralleldrift ved at tænde for en 6-10 kV sektionsafbryder, når kortslutningsstrømme er tilladt. Denne foranstaltning kan også anvendes midlertidigt, for eksempel under opstartsperioder for store motorer,

• implementering af en belysningsbelastning i butikkens strømnetværk adskilt fra den pludselige vekselstrømforsyning (for eksempel fra svejseanordninger).