Maatregelen en technische middelen om de kwaliteit van elektrische energie te verbeteren

Om spanningsafwijkingen en -fluctuaties binnen normconforme waarden te houden, is spanningsregeling vereist.

Spanningsregeling is een proces waarbij de spanningsniveaus op karakteristieke punten van het voedingssysteem worden gewijzigd met behulp van speciale technische middelen, die automatisch worden uitgevoerd volgens een vooraf bepaalde wet. De wet op spanningsregeling in power centers (CPU) wordt bepaald door de energievoorzieningsorganisatie, waarbij indien mogelijk rekening wordt gehouden met de belangen van de meerderheid van de gebruikers die op die CPU zijn aangesloten.

Om het noodzakelijke spanningsregime aan de klemmen van ontvangers van elektrische energie te waarborgen, worden de volgende methoden voor spanningsregeling gebruikt: in de bussen van energiecentrales en onderstations (CPU), op uitgaande lijnen, gezamenlijk en aanvullend.

Bij het regelen van de spanning op de processorbussen zorgen deze voor de zogenaamde tegenstroomregeling.Tegenspanningsregeling wordt opgevat als het verhogen van de spanning tot 5 - 8% van de nominale spanning bij de hoogste belasting en onderspanning tot nominale (of lagere) spanning bij de laagste belasting met een helling afhankelijk van de belasting.

Regeling wordt gedaan door de transformatieverhouding van de voedingstransformator te wijzigen ... Voor dit doel zijn transformatoren uitgerust met on-load spanningsregelingsmiddelen (OLTC) ... Transformatoren met on-load schakelaars maken spanningsregeling mogelijk in het bereik van ± 10 tot ± 16% met resolutie 1,25 - 2,5%. Vermogenstransformatoren 6 — 20 / 0,4 kV apparaten schakelen regelapparaten van de stroomonderbreker (schakelen zonder bekrachtiging) met een bereik van ± 5% en een instelstap van ± 2,5% (Tabel 1).

Tabel 1. Toegestane spanningen voor 6-20 / 0,4 kV transformatoren met stroomonderbreker

Goede keuze transformatie factor een transformator met een stroomonderbreker (bijvoorbeeld met seizoensregeling) zorgt voor het best mogelijke spanningsregime wanneer de belasting verandert.

De opportuniteit van het gebruik van een of andere methode van spanningsregeling wordt bepaald door lokale omstandigheden, afhankelijk van de lengte van het netwerk en zijn circuit, reactieve vermogensreserve, enz.

De spanningsafwijkingsindicator is afhankelijk van het spanningsverlies in het netwerk, afhankelijk van de weerstand van het netwerk en de belasting.In de praktijk wordt de verandering in de weerstand van het netwerk geassocieerd met een verandering in de spanning erin bij het kiezen van de doorsneden van draden en kabelkernen, rekening houdend met de afwijkingen in de spanning van de ontvangers van elektrische stroom (volgens de toegestane spanningsverliezen), evenals bij gebruik van serieschakeling van condensatoren in bovenleidingen (longitudinale compensatie-installaties - UPK).

In serie geschakelde condensatoren compenseren een deel van de inductieve weerstand van de lijn, waardoor de reactieve component in de lijn wordt verminderd en er wat extra spanning in het netwerk ontstaat, afhankelijk van de belasting.

Serieschakeling van condensatoren wordt alleen aanbevolen voor reactief vermogen met een aanzienlijke belasting (tgφ > 0,75-1,0). Als de blindvermogensfactor bijna nul is, netspanningsverlies worden voornamelijk bepaald door actieve weerstand en actief vermogen. In deze gevallen is inductieve weerstandscompensatie onpraktisch.

Het gebruik van UPC is zeer effectief bij sterke schommelingen in de belasting, omdat de regulerende werking van de condensatoren (de waarde van de toegevoegde spanning) evenredig is met de belastingsstroom en vrijwel zonder traagheid automatisch verandert. Daarom moet een serieschakeling van condensatoren worden gebruikt in bovenleidingen met een spanning van 35 kV en lager, waarbij plotseling wisselende belastingen worden geleverd met een relatief lage arbeidsfactor. Ze worden ook gebruikt in industriële netwerken met sterk wisselende belastingen.

Naast de hierboven besproken maatregelen om de netwerkweerstand te verminderen, leiden maatregelen om de netwerkbelasting te veranderen, met name reactieve, tot een vermindering van spanningsverliezen en dus tot een toename van de eindelijnspanning. Dit kan worden gedaan door laterale compensatie-installaties toe te passen (condensatorbanken parallel aan de belasting aansluiten) en snelle reactieve stroombronnen (RPS), waarbij het werkelijke schema van blindvermogensveranderingen wordt ontwikkeld.

Om het netspanningsregime te verbeteren en spanningsafwijkingen en -fluctuaties te verminderen, is het mogelijk om krachtige synchrone motoren met automatische excitatieregeling te gebruiken.

Om zoiets te verbeteren Power Quality-indicatoren het wordt aanbevolen om elektrische ontvangers die CE vervormen aan te sluiten op de systeempunten met de hoogste kortsluitvermogenswaarden. En het gebruik van middelen voor het beperken van kortsluitstromen in netwerken met specifieke belastingen mag alleen worden uitgevoerd binnen de limieten die nodig zijn om een ​​betrouwbare werking van schakelapparaten en elektrische apparatuur te garanderen.

De belangrijkste manieren om de invloed van niet-sinusvormige spanning te verminderen. Onder de technische middelen worden gebruikt: filterapparaten: parallel schakelen met de belasting van smalbandige resonantiefilters, filtercompenserende apparaten (FCD), filterbalanceerapparaten (FSU), IRM met FCD, speciale apparatuur die wordt gekenmerkt door een laag niveau van genereren van hogere harmonischen, "onverzadigde" transformatoren, meerfasige omvormers met verbeterde energiekarakteristieken.

In afb.1, a toont een diagram van een transversaal (parallel) passief filter met hogere harmonischen. Een filterverbinding is een schakeling van inductiviteit en capaciteit die in serie is geschakeld, afgestemd op de frequentie van een bepaalde harmonische.

Rijst. 1. Schematische diagrammen van filters met hogere harmonischen: a — passief, b — actief filter (AF) als spanningsbron, c — AF als stroombron, VP — klepomvormer, F5, F7 — respectievelijk filteraansluitingen op 5 7th en 7e harmonischen, tis - lijnspanning, tiAF - AF-spanning, tin - belastingsspanning, Azc - lijnstroom, AzAf - stroom gegenereerd door AF, Azn - belastingsstroom

Weerstand van de filterverbinding tegen hogere harmonische stromen Xfp = XLn-NS° C/n, waarbij XL, Xc de weerstanden zijn van respectievelijk de reactor en de condensatorbank tegen de stroomfrequentiestroom, n — het nummer van de harmonische component.

Naarmate de frequentie toeneemt, neemt de reactorinductantie evenredig toe en neemt de condensatorbank omgekeerd evenredig af met het harmonische getal. Bij de frequentie van een van de harmonischen wordt de inductieve weerstand van de reactor gelijk aan de capaciteit van de condensatorbank en spanning resonantie... In dit geval is de weerstand van de filterverbinding n de resonantiefrequentiestroom nul en manoeuvreert het elektrische systeem op deze frequentie. Het harmonische getal yar van de resonantiefrequentie wordt berekend met de formule

Een ideaal filter filtert harmonische stromen volledig naar de frequenties waarop de verbindingen zijn afgestemd.In de praktijk leiden de aanwezigheid van actieve weerstanden op reactoren en condensatorbanken en onnauwkeurige afstemming van de filterverbindingen echter tot onvolledige filtering van harmonischen.Een parallelfilter is een reeks secties, elk afgestemd om te resoneren voor een specifieke harmonische frequentie.

Het aantal links in het filter kan willekeurig zijn. In de praktijk worden meestal filters gebruikt die bestaan ​​uit twee of vier secties die zijn afgestemd op de frequenties van de 5e, 7e, 11e, 13e, 23e en 25e harmonischen. Dwarsfilters zijn zowel op de plaatsen waar de hogere harmonischen optreden als op de punten waar ze worden versterkt aangesloten. Het crossover-filter is zowel een bron van reactief vermogen als een middel om reactieve belastingen te compenseren.

De parameters van het filter zijn zo gekozen dat de verbindingen in resonantie zijn afgestemd met de frequenties van de gefilterde harmonischen, en hun capaciteit maakt het mogelijk om het nodige blindvermogen op de industriële frequentie te genereren. In sommige gevallen wordt een condensatorbank parallel met het filter geschakeld om blindvermogen te compenseren. Zo'n apparaat wordt een compensatiefilter (PKU) genoemd. Filtercompensatieapparaten vervullen zowel de functie van het filteren van harmonischen als de functie van blindvermogencompensatie.

Tegenwoordig gebruiken ze naast passieve smalbandfilters ook actieve filters (AF)... Een actief filter is een AC-DC-converter met capacitieve of inductieve opslag van elektrische energie aan de DC-zijde, die een bepaalde spannings- of stroomwaarde vormt door middel van pulsmodulatie. Het bevat geïntegreerde stroomschakelaars die zijn aangesloten volgens standaardschema's.De AF-verbinding met het netwerk als spanningsbron wordt getoond in Fig. 1, b, als stroombron - in Fig. 1, ca.

De vermindering van systematische onbalans in laagspanningsnetwerken wordt uitgevoerd door een rationele verdeling van enkelfasige belastingen tussen fasen op een zodanige manier dat de weerstanden van deze belastingen ongeveer gelijk zijn aan elkaar. Als de spanningsonbalans niet kan worden verminderd met behulp van circuitoplossingen, worden speciale apparaten gebruikt: asymmetrisch schakelen van condensatorbanken (Fig. 2) of balanceercircuits (Fig. 3) van enkelfasige belastingen.

Rijst. 2. Apparaat voor het balanceren van de condensatorbank

Rijst. 3. Speciaal baluncircuit

Als de asymmetrie verandert volgens de waarschijnlijkheidswet, worden automatische balanceerinrichtingen gebruikt om te verminderen, waarvan het diagram in Fig. 4. Instelbare symmetrische apparaten zijn duur en ingewikkeld en hun toepassing roept nieuwe problemen op (met name niet-sinusvormige spanning). Er is daarom geen positieve ervaring met het gebruik van baluns in Rusland.

Rijst. 4. Typisch baluncircuit

Voor overspanningsbeveiliging, overspanningsafleiders... Tegen kortstondige spanningsdips en spanningsdips kunnen dynamische spanningsvervormingscompensatoren (DKIN) worden gebruikt, die veel problemen met de netkwaliteit oplossen, waaronder dips (inclusief impulsen) en pieken in de voedingsspanning.

De belangrijkste voordelen van DKIN:

• zonder batterijen en alle problemen die daarmee samenhangen,

• responstijd voor korte stroomonderbrekingen 2 ms,

• de efficiëntie van het DKIN-apparaat is meer dan 99% bij 50% belasting en meer dan 98,8% bij 100% belasting,

• laag energieverbruik en lage bedrijfskosten,

• compensatie van harmonische componenten, jitter,

• sinusvormige uitgangsspanning,

• bescherming tegen alle soorten kortsluitingen,

• hoge betrouwbaarheid.

Het verminderen van het niveau van negatieve impact op het netwerk van stroomontvangers van specifieke belastingen (schok, met niet-lineaire voltampère-karakteristieken, asymmetrisch) wordt bereikt door hun normalisatie en verdeling van de voeding in specifieke en "stille" belastingen.

Naast de toewijzing van een afzonderlijke ingang voor specifieke belastingen, zijn er andere oplossingen mogelijk voor de rationele constructie van voedingsschema's:

• vierdelig schema van het belangrijkste step-down onderstation bij een spanning van 6-10 kV met transformatoren met gesplitste secundaire wikkelingen en met dubbele reactoren voor gescheiden levering van "stille" en specifieke belasting,

• overdracht van transformatoren van het belangrijkste step-down onderstation (GPP) naar parallelbedrijf door een 6-10 kV-sectieschakelaar in te schakelen wanneer kortsluitstromen zijn toegestaan. Deze maatregel kan ook tijdelijk worden toegepast, bijvoorbeeld tijdens opstartperiodes van grote motoren,

• gescheiden van de abrupte wisselstroomvoorziening (bijvoorbeeld van lasapparaten) een verlichtingsbelasting in de winkelstroomnetten realiseren.