Mesures i mitjans tècnics per millorar la qualitat de l'energia elèctrica

Per mantenir les desviacions i les fluctuacions de tensió dins dels valors que compleixen els estàndards, cal una regulació de tensió.

La regulació de tensió és un procés de canvi dels nivells de tensió en punts característics del sistema d'alimentació amb l'ajuda de mitjans tècnics especials, que es realitza automàticament d'acord amb una llei predeterminada. La llei de regulació de la tensió als centres de potència (CPU) la determina l'organització de la font d'alimentació, tenint en compte els interessos de la majoria d'usuaris connectats a aquesta CPU, si és possible.

Per tal d'assegurar el règim de tensió necessari als terminals dels receptors d'energia elèctrica, s'utilitzen els següents mètodes de regulació de la tensió: en els busos de centrals i subestacions (CPU), en línies de sortida, conjuntes i addicionals.

Quan es regulen la tensió als busos del processador, proporcionen l'anomenada regulació a contracorrent.La regulació de la contratensió s'entén com l'augment de la tensió fins al 5 - 8% del nominal a la càrrega més alta i la baixa tensió a la nominal (o inferior) a la càrrega més baixa amb una rampa en funció de la càrrega.

La regulació es fa canviant la relació de transformació del transformador d'alimentació... Amb aquesta finalitat, els transformadors estan equipats amb mitjans de regulació de la tensió en càrrega (OLTC)... Els transformadors amb interruptors en càrrega permeten la regulació de la tensió en el rang de ± 10 a ± 16% amb resolució 1,25 — 2,5%. Transformadors de potència 6 — Equips de 20 / 0,4 kV Dispositius de control de commutació de l'interruptor fora de circuit (commutat sense excitació) amb un rang de ± 5% i un pas d'ajust de ± 2,5% (Taula 1).

Taula 1. Permisos de tensió per a transformadors 6-20 / 0,4 kV amb interruptor automàtic

Elecció correcta factor de transformació un transformador amb disjuntor (per exemple amb regulació estacional) proporciona el millor règim de tensió possible quan la càrrega canvia.

La conveniència d'utilitzar un o altre mètode de regulació de la tensió ve determinada per les condicions locals, depenent de la longitud de la xarxa i el seu circuit, la reserva d'energia reactiva, etc.

L'indicador de desviació de tensió depèn de la pèrdua de tensió a la xarxa, depèn de la resistència de la xarxa i de la càrrega.A la pràctica, el canvi en la resistència de la xarxa s'associa amb un canvi en la tensió a l'hora de triar les seccions transversals dels cables i nuclis de cable, tenint en compte les desviacions de la tensió dels receptors d'energia elèctrica (segons les pèrdues de tensió permeses), així com quan s'utilitza la connexió en sèrie de condensadors en línies aèries (instal·lacions de compensació longitudinal - UPK).

Els condensadors connectats en sèrie compensen part de la resistència inductiva de la línia, reduint així el component reactiu de la línia i creant una tensió addicional a la xarxa, depenent de la càrrega.

La connexió en sèrie de condensadors només es recomana per a una potència reactiva de càrrega significativa (tgφ > 0,75-1,0). Si el factor de potència reactiva és proper a zero, pèrdua de tensió de línia estan determinats principalment per la resistència activa i la potència activa. En aquests casos, la compensació de la resistència inductiva no és pràctica.

L'ús de la UPC és molt eficaç en cas de fortes fluctuacions de la càrrega, perquè l'efecte regulador dels condensadors (el valor de la tensió afegit) és proporcional al corrent de càrrega i canvia automàticament sense pràcticament inèrcia. Per tant, la connexió en sèrie de condensadors s'hauria d'utilitzar en línies aèries de tensió de 35 kV i per sota, subministrant càrregues alternes de sobte amb un factor de potència relativament baix. També s'utilitzen en xarxes industrials amb càrregues molt fluctuants.

A més de les mesures comentades anteriorment per reduir la resistència de la xarxa, les mesures per modificar les càrregues de la xarxa, especialment les reactives, condueixen a una reducció de les pèrdues de tensió i, per tant, a un augment de la tensió de final de línia. Això es pot fer aplicant instal·lacions de compensació lateral (connexió de bancs de condensadors en paral·lel amb la càrrega) i fonts d'energia reactiva d'alta velocitat (RPS), desenvolupant el calendari real de canvis de potència reactiva.

Per tal de millorar el règim de tensió de la xarxa, reduir les desviacions i les fluctuacions de tensió, és possible utilitzar potents motors síncrons amb control automàtic d'excitació.

Per millorar així indicadors de qualitat d'energia es recomana connectar receptors elèctrics que distorsionen el CE als punts del sistema amb els valors de potència de curtcircuit més alts. I l'ús de mitjans per limitar els corrents de curtcircuit en xarxes que contenen càrregues específiques només s'ha de dur a terme dins dels límits necessaris per garantir un funcionament fiable dels dispositius de commutació i dels equips elèctrics.

Les principals maneres de reduir la influència de la tensió no sinusoïdal. Entre els mitjans tècnics s'utilitzen: dispositius de filtre: commutació en paral·lel amb la càrrega de filtres ressonants de banda estreta, dispositius de compensació de filtres (FCD), dispositius d'equilibri de filtres (FSU), IRM que conté FCD, equips especials caracteritzats per un nivell baix de generació d'harmònics superiors, transformadors "insaturats", convertidors multifàsics amb característiques energètiques millorades.

A la fig.1, a mostra un diagrama d'un filtre passiu transversal (paral·lel) amb harmònics més alts. Una connexió de filtre és un circuit d'inductància i capacitat connectat en sèrie, sintonitzat a la freqüència d'un harmònic particular.

Arròs. 1. Esquemes esquemàtics de filtres amb harmònics superiors: a — passiu, b — filtre actiu (AF) com a font de tensió, c — AF com a font de corrent, VP — convertidor de vàlvules, F5, F7 —, respectivament, connexions de filtre a 5 7 i 7è harmònic, tis: tensió de línia, tiAF: tensió AF, estany: tensió de càrrega, Azc: corrent de línia, AzAf: corrent generat per AF, Azn: corrent de càrrega

Resistència de la connexió del filtre a corrents harmònics superiors Xfp = XLn-NS° C/n, on XL, Xc són les resistències del reactor i del banc de condensadors respectivament al corrent de freqüència de potència, n — el nombre del component harmònic.

A mesura que augmenta la freqüència, la inductància del reactor augmenta proporcionalment i el banc de condensadors disminueix inversament amb el nombre harmònic. A la freqüència d'un dels harmònics, la resistència inductiva del reactor esdevé igual a la capacitat del banc de condensadors i ressonància de voltatge... En aquest cas, la resistència de la connexió del filtre n el corrent de freqüència de ressonància és zero i maniobra el sistema elèctric a aquesta freqüència. El nombre harmònic yar de la freqüència de ressonància es calcula mitjançant la fórmula

Un filtre ideal filtra completament els corrents harmònics a les freqüències a les quals estan sintonitzades les seves connexions.A la pràctica, però, la presència de resistències actives als reactors i bancs de condensadors i una sintonització inexacta de les connexions del filtre condueixen a un filtratge incomplet dels harmònics.Un filtre paral·lel és una sèrie de seccions, cadascuna sintonitzada per ressonar per a una freqüència harmònica específica.

El nombre d'enllaços del filtre pot ser arbitrari. A la pràctica, normalment s'utilitzen filtres formats per dues o quatre seccions afinades a les freqüències dels harmònics 5è, 7è, 11è, 13è, 23è i 25è. Els filtres transversals es connecten tant als llocs on apareixen els harmònics superiors com als punts on s'amplifiquen. El filtre creuat és alhora una font de potència reactiva i un mitjà per compensar les càrregues reactives.

Els paràmetres del filtre s'escullen de manera que les connexions estiguin sintonitzades en ressonància amb les freqüències dels harmònics filtrats, i la seva capacitat permet generar la potència reactiva necessària a la freqüència industrial. En alguns casos, es connecta un banc de condensadors en paral·lel amb el filtre per compensar la potència reactiva. Aquest dispositiu s'anomena filtre compensador (PKU)... Els dispositius compensadors de filtre realitzen tant la funció de filtrar els harmònics com la funció de compensació de la potència reactiva.

Actualment, a més dels filtres passius de banda estreta, també utilitzen filtres actius (AF)... Un filtre actiu és un convertidor AC-DC amb emmagatzematge capacitiu o inductiu d'energia elèctrica al costat DC, que forma un determinat valor de tensió o corrent. mitjançant modulació de pols. Inclou interruptors d'alimentació integrats connectats segons esquemes estàndard.La connexió AF a la xarxa com a font de tensió es mostra a la fig. 1, b, com a font de corrent — a la fig. 1, c.

La reducció del desequilibri sistemàtic a les xarxes de baixa tensió es realitza mitjançant la distribució racional de càrregues monofàsiques entre fases de manera que les resistències d'aquestes càrregues siguin aproximadament iguals entre si. Si el desequilibri de tensió no es pot reduir amb solucions de circuit, s'utilitzen dispositius especials: commutació asimètrica de bancs de condensadors (Fig. 2) o circuits d'equilibri (Fig. 3) de càrregues monofàsiques.

Arròs. 2. Dispositiu d'equilibri del banc de condensadors

Arròs. 3. Circuit especial de baluns

Si l'asimetria canvia d'acord amb la llei de probabilitat, s'utilitzen dispositius d'equilibri automàtic per reduir, el diagrama d'un dels quals es mostra a la fig. 4. Els dispositius simètrics ajustables són cars i complexos i la seva aplicació planteja nous problemes (en particular, la tensió no sinusoïdal). Per tant, no hi ha cap experiència positiva amb l'ús de baluns a Rússia.

Arròs. 4. Circuit típic de balun

Per a la protecció contra sobretensions, descàrregues... Contra caigudes de tensió i caigudes de tensió a curt termini, es poden utilitzar compensadors dinàmics de distorsió de tensió (DKIN), que resolen molts problemes de qualitat de l'energia, incloent caigudes (incloent-hi l'impuls) i pujades de tensió d'alimentació.

Els principals avantatges de DKIN:

• sense piles i tots els problemes associats amb elles,

• temps de resposta per a interrupcions curtes d'alimentació 2 ms,

• l'eficiència del dispositiu DKIN és superior al 99% al 50% de càrrega i més del 98,8% al 100% de càrrega,

• baix consum d'energia i baixos costos operatius,

• compensació de components harmònics, jitter,

• tensió de sortida sinusoïdal,

• protecció contra tot tipus de curtcircuits,

• alta fiabilitat.

La reducció del nivell d'impacte negatiu a la xarxa de receptors d'alimentació de càrregues específiques (descàrrega, amb característiques volt-amperes no lineals, asimètriques) s'aconsegueix mitjançant la seva normalització i divisió de la font d'alimentació en càrregues específiques i "silencioses".

A més de l'assignació d'una entrada separada per a càrregues específiques, són possibles altres solucions per a la construcció racional d'esquemes d'alimentació:

• esquema de quatre seccions de la subestació principal reductora a una tensió de 6-10 kV amb transformadors amb bobinatges secundaris dividits i amb reactors dobles per al subministrament separat de càrrega "silenciosa" i específica,

• transferència dels transformadors de la subestació reductora principal (GPP) al funcionament en paral·lel mitjançant l'activació d'un interruptor seccional de 6-10 kV quan es permeten corrents de curtcircuit. Aquesta mesura també es pot aplicar temporalment, per exemple durant els períodes d'arrencada de motors grans,

• implementar una càrrega d'il·luminació a les xarxes d'alimentació de la botiga per separat de la font d'alimentació alterna abrupta (per exemple, dels dispositius de soldadura).