Lavspændingsbeskyttelsesanordninger

Overvej forskellige systemer til at beskytte industriel produktion mod spændingsfald (svinghjul, statisk uninterruptible power supply (UPS), dynamisk spændingsforvrængningskompensator, statisk kompensator (STATCOM), parallelkoblet LED, boost-konverter, aktivt filter og serieforstærker uden transformere).

Spændingsreduktion er et af de dyreste fænomener i branchen. Den nemmeste måde at beskytte følsomme processer mod enhver skade er at installere UPS... Men på grund af de høje omkostninger ved deres indkøb og vedligeholdelse installeres UPS kun i store strukturelle genstande, på steder, hvor skader forårsaget af strømforsyningsproblemer kan forårsage betydelig skade, for eksempel på hospitaler, i produktionen af ​​computere, i finansielle institutioner.

Når det besluttes at installere beskyttelsesudstyr, bør der udføres en gennemførlighedsundersøgelse for at vise muligheden for at installere en UPS til en specifik produktionsproces.

Problemet med at beskytte elektriske motorer med forskellige hastigheder i industriel produktion mod spændingsfald er nu løst. På grund af det store udvalg af mærker af sådanne systemer er det ikke særlig let at finde den optimale tekniske og økonomiske løsning på dette problem.

Typer af korrigerende udstyr

Et motor-generator svinghjul (D-G) kan beskytte kritiske produktionsforstyrrelser fra alle spændingsfald i kraftsystemet C. Når der opstår et spændingsfald, bremses spændingsfaldet over belastningen af ​​svinghjulet. De forskellige skemaer til at forbinde svinghjulet til motorgeneratoren svarer til dem, der er vist i 1.

Ris. 1. Ordning med at bruge et svinghjul til at kompensere for spændingsfald

Hovedkomponenterne i en uafhængig statisk UPS er vist i fig. 2, hvis batterier (kondensatorer) kun lagrer energi for at beskytte mod spændingsfald i kort tid. Hvis der opstår et spændingsfald, forsynes belastningen fra batteriet via en DC-til-AC-konverter.

Ris. 2. Ordning med at bruge en UPS til at kompensere for spændingsfald

Kompensator for dynamisk spændingsforvrængning under spændingsfaldet forbliver forbundet til det elektriske netværk 1 gennem transformeren 2 og bestemmer den manglende del af spændingen (fig. 3). Den tilføjer denne manglende del af spændingen gennem autotransformatorens primære 4 og sekundære 3 viklinger forbundet i serie med belastningen 7. Afhængigt af formålet kan energien til at forsyne belastningen 7 gennem spændingsomformeren 5 under spændingsfaldet være taget fra netværket eller fra en ekstra strømkilde (hovedsageligt fra kondensatorer c).

Overvej to modifikationer fra forskellige producenter. Den første (herefter benævnt DKIN-1) indeholder ikke strømkilder og er permanent tilsluttet. Denne mulighed er omkostningseffektiv for at øge spændingen op til 50%. Der er en modifikation af DKIN-enheden med mulighed for at øge spændingen med 30%. Det antages, at fra og med denne ændring af DKIN-enheden (30%), er det tilrådeligt at bruge dem i produktionen.

Ris. 3. Skema for anvendelse af DKIN til at kompensere for spændingsfald

Den anden modifikation (DKIN-2) indeholder en strømkilde designet til en tung belastning. Enheden på to megawatt kan øge belastningsspændingen for en 4 MW belastning med 50% eller en 8 MW belastning med 23%. I modsætning til de fleste andre enheder er strømkilden i stand til at modstå langvarige fald.

Statisk kompensator (STATCOM) En spændingsfaldskompensator er forbundet parallelt med belastningen (fig. 4). En STATCOM-enhed kan reducere spændingsfald ved at ændre den reaktive belastning ved krydset.

Evnen til at reducere fald kan forbedres ved at tilføje en ekstra strømkilde, såsom en superledende magnetisk strømkilde. Selvom STATCOM-kompensatorer (fig. 4) er i stand til at absorbere og returnere reaktiv effekt VStatistisk, er deres brug normalt begrænset til statisk kompensation af økonomiske årsager.

I step-down-tilstand skifter STATCOM-systemet til DC-kildetilstand. Spændingen over kondensatorterminalerne kan holdes konstant.

Ris. 4. Statisk ekspansionsled

En parallelkoblet synkronmotor (SM) minder lidt om en STATCOM, men indeholder ingen effektelektronik (fig. 5). Synkronmotorens evne til at give en stor reaktiv belastning gør det muligt for et sådant system at kompensere spændingsfald op til 60 % dybt inden for 6 s. Samtidig beskytter et lille svinghjul belastningen mod et komplet strømsvigt i 100ms.

Ris. 5. LED og svinghjul forbundet parallelt: 1 — strømsystem; 2 — transformer; 3 - skifte

Step-up-konverter Dette er en DC/DC-konverter, der øger DC-busspændingen (f.eks. en motor med variabel frekvens) til det nominelle niveau (fig. 6).

Det største spændingsfald, der kan kompenseres, afhænger af boost-konverterens mærkestrøm. Boost-konverteren begynder at virke, så snart der registreres et spændingsfald på enhedens DC-busser. Sammen med evnen til at kompensere for symmetriske spændingsfald på op til 50 %, har boost-konverteren mulighed for at kompensere for dybe asymmetriske fald, såsom et fuldstændigt svigt af en af ​​faserne. Boost-konverteren kan suppleres med batterier for at beskytte mod totalt strømsvigt.

Et aktivt filter (fig. 7) er en konverter, der fungerer som en ensretter, der bruger IGBT-tyristorer i stedet for dioder.

Et aktivt filter kan opretholde spændingen kontinuerligt gennem spændingsfaldet. Strømværdien for det aktive filter bestemmer den maksimale korrektionsværdi for spændingsfald.

Ris. 7. Aktivt filter

I tilfælde af et spændingsfald åbnes et transformerløst spændingskompensationskredsløb (fig. 8), og belastningen føres gennem inverteren.DC-busstrømforsyningen til inverteren understøttes af to kondensatorer, der er opladet i serie.

Ris. 8. Serie spændingsfaldskompensation uden transformere

For en restspænding på 50 % kan det nominelle spændingsniveau angives. I denne enhed kan yderligere forsyninger (kondensatorer) afbøde den fuldstændige afbrydelse i en begrænset periode. Enheden giver mulighed for at genoprette spændingen selv med asymmetriske spændingsfald.