Meetmed ja tehnilised vahendid elektrienergia kvaliteedi parandamiseks

Pingehälvete ja kõikumiste hoidmiseks standarditele vastavate väärtuste piires on vaja pinget reguleerida.

Pinge reguleerimine on pingetasemete muutmise protsess toitesüsteemi iseloomulikes punktides spetsiaalsete tehniliste vahendite abil, mis viiakse läbi automaatselt vastavalt etteantud seadusele. Toitekeskuste (CPU) pingeregulatsiooni seaduse määrab toiteallika organisatsioon, võttes võimalusel arvesse enamiku selle protsessoriga ühendatud kasutajate huve.

Vajaliku pingerežiimi tagamiseks elektrienergia vastuvõtjate klemmidel kasutatakse pinge reguleerimise meetodeid: elektrijaamade ja alajaamade (CPU) siinides, väljuvatel liinidel, liit- ja lisaliinidel.

Protsessori siinide pinge reguleerimisel tagavad need nn vastuvoolu reguleerimise.Vastupinge reguleerimise all mõistetakse pinge tõstmist 5–8% nimiväärtusest suurimal koormusel ja pinge tõstmist nimiväärtuseni (või madalamale) madalaimal koormusel sõltuvalt koormusest rampiga.

Reguleerimine toimub toitetrafo transformatsioonisuhte muutmisega... Selleks on trafod varustatud koormuspinge reguleerimise vahenditega (OLTC)... Koormuslülititega trafod võimaldavad pinget reguleerida vahemikus ± 10 kuni ± 16%. resolutsiooniga 1,25 — 2,5%. Jõutrafod 6 — 20 / 0,4 kV seadmete väljalülituslüliti juhtseadmed (lülitus ilma ergutuseta) ulatusega ± 5% ja reguleerimisastmega ± 2,5% (tabel 1).

Tabel 1. Kaitselülitiga 6-20 / 0,4 kV trafode pingevarud

Õige valik teisendustegur kaitselülitiga trafo (näiteks hooajalise regulatsiooniga) tagab koormuse muutumisel parima võimaliku pingerežiimi.

Ühe või teise pinge reguleerimise meetodi kasutamise otstarbekuse määravad kohalikud tingimused, sõltuvalt võrgu ja selle ahela pikkusest, reaktiivvõimsuse reservist jne.

Pingehälbe indikaator sõltub võrgu pingekadudest, sõltub võrgu takistusest ja koormusest.Praktikas seostatakse juhtmete ja kaablisüdamike ristlõigete valimisel võrgu takistuse muutust selles oleva pinge muutumisega, võttes arvesse elektrienergia vastuvõtjate pinge hälbeid (vastavalt lubatud pingekaod), samuti õhuliinide kondensaatorite jadaühenduse kasutamisel (pikikompensatsioonipaigaldised – UPK).

Jadaühendatud kondensaatorid kompenseerivad osa liini induktiivtakistusest, vähendades nii reaktiivkomponenti liinis ja tekitades võrku olenevalt koormusest mingi lisapinge.

Kondensaatorite jadaühendus on soovitatav ainult olulise koormuse reaktiivvõimsuse korral (tgφ > 0,75-1,0). Kui reaktiivvõimsustegur on nullilähedane, liini pingekadu määravad peamiselt aktiivtakistus ja aktiivvõimsus. Nendel juhtudel on induktiivtakistuse kompenseerimine ebapraktiline.

UPC kasutamine on koormuse järskude kõikumiste korral väga efektiivne, kuna kondensaatorite reguleeriv toime (lisatud pinge väärtus) on võrdeline koormusvooluga ja muutub automaatselt praktiliselt ilma inertsita. Seetõttu tuleks 35 kV ja madalama pingega õhuliinides kasutada kondensaatorite jadaühendust, mis varustavad suhteliselt väikese võimsusteguriga äkilisi vahelduvaid koormusi. Neid kasutatakse ka järsult kõikuvate koormustega tööstusvõrkudes.

Lisaks eelpool käsitletud võrgutakistuse vähendamise meetmetele viivad meetmed võrgu, eriti reaktiivsete koormuste muutmiseks pingekadude vähenemiseni ja seega ka võrguotsa pinge suurenemiseni. Seda saab teha külgmiste kompensatsioonipaigaldiste (kondensaatoripankade ühendamine paralleelselt koormusega) ja kiirete reaktiivvõimsusallikate (RPS) rakendamisega, töötades välja reaktiivvõimsuse muutuste tegelik ajakava.

Võrgu pingerežiimi parandamiseks, pingehälvete ja kõikumiste vähendamiseks on võimalik kasutada võimsaid sünkroonmootoreid koos automaatse ergutusjuhtimisega.

Selliste parandamiseks elektrikvaliteedi näitajad CE-d moonutavad elektrilised vastuvõtjad on soovitatav ühendada kõige kõrgemate lühisevõimsuse väärtustega süsteemipunktidesse. Ja lühisvoolude piiramise vahendeid konkreetseid koormusi sisaldavates võrkudes tuleks kasutada ainult nendes piirides, mis on vajalikud lülitusseadmete ja elektriseadmete usaldusväärse töö tagamiseks.

Peamised võimalused mittesinusoidse pinge mõju vähendamiseks. Tehniliste vahendite hulgas kasutatakse: filtriseadmeid: lülitus paralleelselt kitsaribaliste resonantsfiltrite koormusega, filtri kompenseerivad seadmed (FCD), filtri tasakaalustamisseadmed (FSU), IRM-i sisaldav FCD, eriseadmed, mida iseloomustab madal kõrgemate harmooniliste genereerimine, "küllastumata" trafod, täiustatud energiaomadustega mitmefaasilised muundurid.

Joonisel fig.Joonisel 1 on näidatud kõrgemate harmoonilistega ristsuunalise (paralleelse) passiivfiltri diagramm. Filtriühendus on järjestikku ühendatud induktiivsuse ja mahtuvuse ahel, mis on häälestatud konkreetse harmoonilise sagedusele.

Riis. 1. Kõrgema harmoonilisega filtrite skemaatilised diagrammid: a — passiivne, b — pingeallikana aktiivne filter (AF), c — vooluallikana AF, VP — klapimuundur, F5, F7 — vastavalt filtri ühendused 5 7. ja 7. harmoonilised, tis — liini pinge, tiAF — AF pinge, tin — koormuspinge, Azc — liinivool, AzAf — AF-i genereeritud vool, Azn — koormusvool

Filtriühenduse takistus suurematele harmoonilistele vooludele Xfp = XLn-NS° C/n, kus XL, Xc on vastavalt reaktori ja kondensaatoripatarei takistused võimsussagedusvoolule, n — harmoonilise komponendi arv.

Sageduse kasvades suureneb reaktori induktiivsus proportsionaalselt ja kondensaatoripank väheneb pöördvõrdeliselt harmoonilise arvuga. Ühe harmoonilise sagedusel võrdub reaktori induktiivne takistus kondensaatoripatarei mahtuvusega ja pinge resonants... Sel juhul on filtri ühenduse takistus n resonantssagedusvoolul null ja see manööverdab elektrisüsteemi sellel sagedusel. Resonantssageduse harmooniline arv yar arvutatakse valemiga

Ideaalne filter filtreerib harmoonilised voolud täielikult sagedustele, millele selle ühendused on häälestatud.Praktikas aga põhjustab aktiivsete takistuste olemasolu reaktoritel ja kondensaatoripankadel ning filtri ühenduste ebatäpne häälestamine harmooniliste mittetäieliku filtreerimise Paralleelfilter on sektsioonide jada, millest igaüks on häälestatud resoneerima kindla harmoonilise sagedusega.

Filtris olevate linkide arv võib olla suvaline. Praktikas kasutatakse tavaliselt kahest või neljast sektsioonist koosnevaid filtreid, mis on häälestatud 5., 7., 11., 13., 23. ja 25. harmooniliste sagedustele. Põikfiltrid ühendatakse nii kõrgemate harmooniliste tekkekohtades kui ka nende võimendamise kohtades. Ristfilter on nii reaktiivvõimsuse allikas kui ka vahend reaktiivkoormuste kompenseerimiseks.

Filtri parameetrid on valitud selliselt, et ühendused häälestatakse resonantsi filtreeritud harmooniliste sagedustega ning nende mahtuvus võimaldab genereerida vajalikku reaktiivvõimsust tööstuslikul sagedusel. Mõnel juhul on reaktiivvõimsuse kompenseerimiseks paralleelselt filtriga ühendatud kondensaatoripank. Sellist seadet nimetatakse kompenseerivaks filtriks (PKU)... Filtri kompenseerivad seadmed täidavad nii harmooniliste filtreerimise kui ka reaktiivvõimsuse kompenseerimise funktsiooni.

Praegu kasutavad nad lisaks passiivsetele kitsaribafiltritele ka aktiivfiltreid (AF)... Aktiivfilter on AC-DC muundur, mille alalisvoolu poolel on mahtuvuslik või induktiivne elektrienergia salvestamine, mis moodustab teatud pinge või voolu väärtuse impulsi modulatsiooni kaudu. See sisaldab integreeritud toitelüliteid, mis on ühendatud vastavalt standardskeemidele.AF-ühendus võrguga pingeallikana on näidatud joonisel fig. 1, b, vooluallikana - joonisel fig. 1, c.

Madalpingevõrkude süstemaatilise tasakaalustamatuse vähendamine toimub ühefaasiliste koormuste ratsionaalse jaotusega faaside vahel nii, et nende koormuste takistused on üksteisega ligikaudu võrdsed. Kui pinge tasakaalustamatust ei ole võimalik ahelalahenduste abil vähendada, siis kasutatakse spetsiaalseid seadmeid: kondensaatoripankade asümmeetrilist lülitamist (joonis 2) või ühefaasiliste koormuste tasakaalustusahelaid (joonis 3).

Riis. 2. Kondensaatoripanga tasakaalustusseade

Riis. 3. Spetsiaalne baluni ahel

Kui asümmeetria muutub vastavalt tõenäosusseadusele, siis kasutatakse vähendamiseks automaatseid tasakaalustusseadmeid, millest ühe diagramm on näidatud joonisel fig. 4. Reguleeritavad sümmeetrilised seadmed on kallid ja keerulised ning nende kasutamine tekitab uusi probleeme (eelkõige mittesinusoidne pinge). Seetõttu pole balunide kasutamisega Venemaal positiivseid kogemusi.

Riis. 4. Tüüpiline baluni ahel

Ülepingekaitseks, liigpingepiirikud... Lühiajaliste pingelõhkude ja pingelõhkude vastu saab kasutada dünaamilisi pingemoonutuste kompensaatoreid (DKIN), mis lahendavad paljusid voolukvaliteedi probleeme, sh toitepinge langused (sh impulss) ja liigpinged.

DKIN-i peamised eelised:

• ilma akude ja kõigi nendega seotud probleemideta,

• reageerimisaeg lühikeste toitekatkestuste korral 2 ms,

• DKIN-seadme efektiivsus on 50% koormuse korral üle 99% ja 100% koormuse korral üle 98,8%,

• madal energiatarve ja madalad tegevuskulud,

• harmooniliste komponentide kompenseerimine, värin,

• sinusoidne väljundpinge,

• kaitse igat tüüpi lühiste eest,

• kõrge töökindlus.

Konkreetsete koormuste (šokk, mittelineaarsete volt-ampriomadustega, asümmeetriline) toitevastuvõtjate võrgule avaldatava negatiivse mõju vähendamine saavutatakse nende normaliseerimise ja toiteallika jagamisega spetsiifilisteks ja "vaikseteks" koormusteks.

Lisaks konkreetsete koormuste jaoks eraldi sisendi eraldamisele on toiteskeemide ratsionaalseks ehitamiseks võimalikud ka muud lahendused:

• peamise alajaama neljaosaline skeem pingel 6–10 kV koos poolitatud sekundaarmähistega trafode ja kahekordsete reaktoritega "vaikse" ja erikoormuse eraldi toiteks,

• peaalajaama (GPP) trafode üleviimine paralleeltööle, lülitades sisse 6-10 kV sektsioonlüliti, kui lühisvoolud on lubatud. Seda meedet võib rakendada ka ajutiselt, näiteks suurte mootorite käivitusperioodidel,

• valgustuskoormuse rakendamine kaupluse elektrivõrkudes äkilisest vahelduvvooluallikast (näiteks keevitusseadmetest) eraldi.