Встречное регулирование напряжения.

В соответствии с «Правилами устройства электроустановок» энергоснабжающая организация должна поддерживать напряжение в центре питания в режиме наибольшей нагрузки не ниже 1,05 U _ном., а в режиме наименьшей нагрузки не выше 1,0 U _ном.. В этом требовании заключается принцип встречного регулирования напряжения.

Для обеспечения встречного регулирования напряжения применяют автоматические регуляторы напряжения с токовой компенсацией.

39 Конденсаторная батарея для регулирования напряжения

 

Конденсаторная батарея является простым и надёжным статическим устройством. Конденсаторные батареи собирают из отдельных конденсаторов различной мощности от 10 до 100 квар и напряжением от 230 В до 10,5 кВ. Конденсаторы обладают хорошей перегрузочной способностью по току (до 30% номинального) и напряжению (до 10% номинального). Конденсаторной батареей называют группу конденсаторов, соединённых между собой параллельно и (или) последовательно. Конденсаторная батарея, оборудованная коммутационной аппаратурой, средствами защиты и управления, образует конденсаторную установку (КУ), принципиальная схема которой показана на рис. 5.13.

 

Рис. 5.13 Принципиальная схема одной трёхфазной секции конденсаторной установки: а) для сети напряжением 6–10 кВ; б) для сети напряжением 380 В

В схемах с продольной компенсацией (см. рис. 5.15) мощность КБ изменяется

пропорционально квадрату протекающего через неё тока Такая КБ в

устройствах продольной компенсации (УПК) включается в рассечку (последовательно) воздушной линии и увеличивает реактивную мощность при увеличении нагрузочного тока линии.

Рис. 5.15 Присоединение КБ к сети при продольной компенсации реактивной мощности

Конденсаторные батареи в составе конденсаторной установки и УПК применяются для регулирования напряжения.

Регулирование напряжения с помощью конденсаторной установки (при поперечной компенсации реактивной мощности) применяют в распределительных сетях напряжением 110 кВ и ниже.

Регулирование напряжения с помощью УПК достигается путём изменения сопротивления воздушной линии. В электрических системах УПК устанавливаются в питающих сетях напряжением 220 кВ и выше, индуктивное сопротивление которых значительно превышает активное (см. рис. 5.15).

эффект регулирования напряжения достигается за счёт параметрического снижения потребляемой реактивной мощности на величину

40 Компенсация высших гармонических составляющих тока

Искажения синусоидальной формы кривой напряжения в узлах системы электроснабжения - это результат искажения синусоидальной формы тока, потребляемого нелинейными электроприёмниками.

Способы снижения несинусоидальности напряжения можно разделить на три группы.

Схемные решения: выделение нелинейных нагрузок на отдельную систему шин; рассредоточение показателями.

Способы компенсации высших гармоник тока не являются универсальными. Выбор того или иного из них определяется рядом принципиальных факторов, среди которых, прежде всего, необходимо отметить следующие:

- вид источника высших гармоник тока (преобразователь, дуговая печь, сварочная установка и т.п.), что определяет уровень генерируемых гармоник тока, их спектр;

- местоположение источника в схеме и мощность системы электроснабжения в точке его подключения;

- наличие в системе электроснабжения других ранее установленных средств компенсации;

влияние источника гармоник на таких нагрузок по различным узлам СЭС; группирование преобразователей по схеме умножения фаз; подключение нагрузки к системе с большей мощностью S _КЗ.

Использование фильтров: включение параллельно нагрузке узкополосных резонансных фильтров; включение фильтрокомпенсирующих устройств; применение фильтросимметрирующих устройств, активных фильтров продольного и поперечного включения.

- Применение специального оборудования, характеризующегося пониженным уровнем генерации высших гармоник тока: «ненасыщающихся» трансформаторов, многофазных преобразователей с улучшенными энергетическими другие электроприёмники, установленные в системе электроснабжения в непосредственной электрической близости;

Фильтрокомпенсирующие устройства являются одним из универсальных способов снижения токов и напряжений высших гармоник в системах электроснабжения. Эти устройства представляют собой последовательное соединение индуктивного и ёмкостного сопротивлений, настроенных в резонанс или близко к нему на частоту генерируемой гармоники тока. Сопротивление ФКУ на резонансной частоте очень мало по сравнению с входным сопротивлением СЭС (в идеальном случае близко к нулю) и, таким образом, шунтирует ток высшей гармоники, генерируемой нелинейной нагрузкой.

 

Особенности управления ФКУ. Обычно на шинах потребителя, располагающего нелинейными электроприёмниками, устанавливается несколько фильтров, каждый из которых настроен на свою резонансную частоту, например 5, 7, 11 и 13-й гармоник. Так как ФКУ является источником реактивной мощности, в некоторых случаях возникает необходимость регулирования ФКУ в целях поддержания требуемого баланса реактивной мощности по условиям регулирования напряжения. Поэтому при переключениях фильтров следует иметь в виду, что их сопротивление на различных гармониках, порядок которых больше или меньше резонансной частоты фильтра, изменяется, принимая индуктивный или ёмкостной характер.

 

41 Симметрирующий эффект конденсаторной батареи

Задача симметрирования состоит в том, чтобы параллельно несимметричной нагрузке (на те же шины) поставить устройство, которое компенсировало бы ток обратной и (или) нулевой последовательности. При этом ток компенсирующего устройства должен быть равен по значению и противоположен по фазе соответствующему току, создаваемому нагрузкой. Такое устройство может быть собрано из ёмкостных, индуктивных и резистивных элементов или их комбинации.

 

 

 

Векторная диаграмма тока и напряжения на КБ изображена на рис. 5.22, б. При этом векторы междуфазных U _ab = U _bc = U _ca сдвинуты относительно друг друга на 120°, а токи в конденсаторах и также сдвинуты на 120°.

Поэтому I _ab = aI_ab, I _bc = I_bc, I _ca = a ² I_ca.

Система (5.4) описывает симметрирующий эффект конденсаторной батареи и позволяет выбрать её параметры (ёмкость, номинальное напряжение и мощность) в симметрирующем устройстве. Решение (5.4) позволяет сделать следующие выводы:

- ток прямой последовательности I _1к не зависит от фаз токов I _ab, I _bc, I _ca протекающих в конденсаторах. Следовательно, КБ всегда является источником реактивной мощности, генерируя ток прямой последовательности I _1к;

- ток I _2к обратной последовательности равен векторной сумме токов конденсаторов. Следовательно, выбирая эти токи (мощности КБ в фазах), можно обеспечить требуемый для симметрирования ток (симметрирующий эффект);

- ток I _0к нулевой последовательности в линейных проводах симметрирующего устройства отсутствует, и, следовательно, при такой схеме соединений КБ симметрирующий эффект по нулевой последовательности достигнут быть не может.

42 Компенсация колебаний напряжения

 

Колебания напряжения в системе электроснабжения промышленного предприятия вызываются резкими изменениями реактивной мощности. Размах изменения напряжения может быть ориентировочно определен по выражению:

где Q - размах изменений реактивной мощности нагрузки; X - сопротивление короткого замыкания в точке подключения нагрузки; U - номинальное напряжение на зажимах нагрузки.

Из этого выражения следует, что для снижения d U_t необходимо уменьшать либо

X, либо реактивную мощность нагрузки Q.

Остановимся подробнее на способах снижения DQ.

Эффект использования сдвоенного реактора основан на том, что коэффициент взаимоиндукции между обмотками сдвоенного реактора k _М ¹0, а падение напряжения в

каждой секции где X_L - индуктивное

сопротивление секции обмотки реактора; k _М - коэффициент взаимоиндукции связи

между обмотками секций реактора. Падение напряжения за счёт электромагнитной связи обмоток реактора снижается на 50-60%.

Рис. 5.24 Разделение питания спокойной (1) и резкопеременной (2) нагрузки: а – сдвоенный реактор; б – трансформатор с расщеплённой обмоткой

 

 

43 Средства защиты от провалов напряжения

Провал напряжения – это внезапное снижение напряжения ниже 0,9 номинального с последующим его восстановлением до исходного или близкого к нему уровня. Глубина провала, равная 100%, соответствует кратковременному исчезновению напряжения. Длительность провала может составлять от долей секунды до нескольких десятков секунд. Очевидно, все электроприёмники так или иначе восприимчивы к провалам напряжения.

Сети, питающие такие технологические системы, требуют абсолютно бесперебойного электроснабжения. В таких сетях устанавливают источники бесперебойного питания, а при длительном исчезновении напряжения до нескольких десятков минут и более, – дизель-генераторные установки мощностью до нескольких сотен киловатт.