Elektrik enerjisinin kalitesini iyileştirmek için önlemler ve teknik araçlar

Voltaj sapmalarını ve dalgalanmalarını standartlara uygun değerlerde tutmak için voltaj regülasyonu gereklidir.

Voltaj regülasyonu, önceden belirlenmiş bir yasaya göre otomatik olarak gerçekleştirilen özel teknik araçlar yardımıyla güç kaynağı sisteminin karakteristik noktalarındaki voltaj seviyelerini değiştirme işlemidir. Güç merkezlerindeki (CPU) voltaj düzenleme yasası, mümkünse o CPU'ya bağlı kullanıcıların çoğunluğunun çıkarları dikkate alınarak güç kaynağı kuruluşu tarafından belirlenir.

Elektrik enerjisi alıcılarının terminallerinde gerekli voltaj rejimini sağlamak için, aşağıdaki voltaj düzenleme yöntemleri kullanılır: santrallerin ve trafo merkezlerinin (CPU) otobüslerinde, giden hatlarda, ortak ve ek.

İşlemci veri yollarındaki voltajı düzenlerken, sözde karşı akım düzenlemesini sağlarlar.Karşı gerilim regülasyonu, yüke bağlı olarak bir rampa ile gerilimin en yüksek yükte nominalin %5 - 8'ine, düşük gerilimin ise en düşük yükte nominalin (veya altına) yükseltilmesi olarak anlaşılır.

Besleme trafosunun dönüşüm oranı değiştirilerek regülasyon yapılır… Bu amaçla trafolar yükte gerilim regülasyon düzeneği (OLTC) ile donatılır… Yükte anahtarlı trafolar ± %10 ile ± %16 aralığında gerilim regülasyonuna izin verir. 1,25 — %2,5 çözünürlükte. Güç transformatörleri 6 — 20 / 0,4 kV ekipman, ± %5'lik bir aralık ve ± %2,5'lik bir ayar adımıyla (Tablo 1) kapalı devre anahtarının (uyarma olmadan anahtarlama) kontrol cihazlarını değiştirir.

Tablo 1. Devre kesicili 6-20 / 0,4 kV trafolar için gerilim toleransları

Doğru seçim dönüşüm faktörü devre kesicili bir transformatör (örneğin mevsimsel regülasyonlu), yük değiştiğinde mümkün olan en iyi voltaj rejimini sağlar.

Belirli bir voltaj düzenleme yöntemini kullanmanın uygunluğu, şebekenin uzunluğuna ve devresine, reaktif güç rezervine vb. bağlı olarak yerel koşullara göre belirlenir.

Gerilim sapma göstergesi, şebekedeki gerilim kaybına, şebekenin direncine ve yüke bağlıdır.Uygulamada, ağın direncindeki değişiklik, elektrik alıcılarının voltajındaki sapmaları dikkate alarak (göre) tellerin ve kablo çekirdeklerinin kesitlerini seçerken, içindeki voltajdaki bir değişiklikle ilişkilidir. izin verilen voltaj kayıpları) ve havai hatlarda kapasitörlerin seri bağlantısını kullanırken (uzunlamasına kompanzasyon tesisatları - UPK).

Seri bağlı kapasitörler, hattın endüktif direncinin bir kısmını telafi eder, böylece hattaki reaktif bileşeni azaltır ve yüke bağlı olarak şebekede bir miktar ek voltaj oluşturur.

Kondansatörlerin seri bağlantısı, yalnızca önemli yük reaktif gücü (tgφ > 0,75-1,0) için önerilir. Reaktif güç faktörü sıfıra yakınsa, hat voltajı kaybı esas olarak aktif direnç ve aktif güç tarafından belirlenir. Bu durumlarda, endüktif direnç telafisi pratik değildir.

UPC'nin kullanımı, yükte keskin dalgalanmalar olması durumunda çok etkilidir, çünkü kapasitörlerin düzenleyici etkisi (eklenen voltajın değeri) yük akımıyla orantılıdır ve neredeyse hiç atalet olmaksızın otomatik olarak değişir. Bu nedenle, nispeten düşük güç faktörü ile ani değişen yükleri besleyen 35 kV ve altındaki gerilim havai hatlarında kondansatörlerin seri bağlantısı kullanılmalıdır. Ayrıca, keskin dalgalanan yüklere sahip endüstriyel ağlarda da kullanılırlar.

Şebeke direncini azaltmak için yukarıda tartışılan tedbirlere ek olarak, şebeke yüklerini, özellikle reaktif olanları değiştirmeye yönelik tedbirler, voltaj kayıplarının azalmasına ve dolayısıyla hat sonu voltajının artmasına neden olur. Bu, yanal kompanzasyon kurulumları (kapasitör sıralarını yüke paralel olarak bağlama) ve yüksek hızlı reaktif güç kaynakları (RPS) uygulayarak, reaktif güç değişikliklerinin gerçek programını geliştirerek yapılabilir.

Şebeke voltaj rejimini iyileştirmek, voltaj sapmalarını ve dalgalanmalarını azaltmak için otomatik uyarım kontrollü güçlü senkron motorlar kullanmak mümkündür.

Böyle geliştirmek için güç kalitesi göstergeleri kısa devre güç değerlerinin en yüksek olduğu sistem noktalarına CE bozan elektrik alıcılarının bağlanması tavsiye edilir. Ve belirli yükler içeren ağlarda kısa devre akımlarını sınırlamak için araçların kullanımı, yalnızca anahtarlama cihazlarının ve elektrikli ekipmanın güvenilir çalışmasını sağlamak için gerekli sınırlar dahilinde yapılmalıdır.

Sinüzoidal olmayan voltajın etkisini azaltmanın ana yolları. Teknik araçlar arasında şunlar kullanılır: filtre cihazları: dar bantlı rezonans filtrelerin yüküne paralel olarak anahtarlama, filtre dengeleme cihazları (FCD), filtre dengeleme cihazları (FSU), FCD içeren IRM, düşük seviye ile karakterize edilen özel ekipman daha yüksek harmonik üretimi, "doymamış" transformatörler, iyileştirilmiş enerji özelliklerine sahip çok fazlı dönüştürücüler.

İncirde.Şekil 1, a, daha yüksek harmoniklere sahip bir enine (paralel) pasif filtrenin bir diyagramını gösterir. Bir filtre bağlantısı, belirli bir harmoniğin frekansına ayarlanmış, seri olarak bağlanmış bir endüktans ve kapasitans devresidir.

Pirinç. 1. Daha yüksek harmoniğe sahip filtrelerin şematik diyagramları: a - pasif, b - gerilim kaynağı olarak aktif filtre (AF), c - akım kaynağı olarak AF, VP - valf dönüştürücü, F5, F7 - sırasıyla 5 7. filtre bağlantıları ve 7. harmonikler, tis — hat gerilimi, tiAF — AF gerilimi, tin — yük gerilimi, Azc — hat akımı, AzAf — AF tarafından üretilen akım, Azn — yük akımı

Filtre bağlantısının daha yüksek harmonik akımlara direnci Xfp = XLn-NS° C/n, burada XL, Xc sırasıyla reaktörün ve kapasitör bankının güç frekansı akımına karşı dirençleridir, n — harmonik bileşenin sayısı.

Frekans arttıkça, reaktör endüktansı orantılı olarak artar ve kapasitör bankası harmonik sayısı ile ters orantılı olarak azalır. Harmoniklerden birinin frekansında, reaktörün endüktif direnci, kapasitör bankasının kapasitansına eşit olur ve voltaj rezonansı... Bu durumda filtre bağlantısının rezonans frekans akımındaki direnci sıfırdır ve elektrik sistemini bu frekansta hareket ettirir. Rezonans frekansının harmonik sayısı yar, formülle hesaplanır.

İdeal bir filtre, harmonik akımları, bağlantılarının ayarlandığı frekanslara tamamen filtreler.Bununla birlikte, pratikte, reaktörler ve kapasitör banklarında aktif dirençlerin varlığı ve filtre bağlantılarının yanlış ayarlanması, harmoniklerin eksik filtrelenmesine yol açar.Paralel filtre, her biri belirli bir harmonik frekans için rezonansa girecek şekilde ayarlanmış bir dizi bölümdür.

Filtredeki bağlantıların sayısı isteğe bağlı olabilir. Uygulamada genellikle 5., 7., 11., 13., 23. ve 25. harmoniklerin frekanslarına ayarlanmış iki veya dört bölümden oluşan filtreler kullanılır. Enine filtreler hem daha yüksek harmoniklerin göründüğü yerlerde hem de yükseltildikleri noktalarda bağlanır. Geçiş filtresi, hem bir reaktif güç kaynağı hem de reaktif yükleri dengeleme aracıdır.

Filtre parametreleri, bağlantılar filtrelenmiş harmoniklerin frekansları ile rezonansta olacak şekilde seçilir ve kapasitansları, endüstriyel frekansta gerekli reaktif gücü üretmeyi mümkün kılar. Bazı durumlarda, reaktif gücü telafi etmek için filtreye paralel olarak bir kapasitör bankası bağlanır. Böyle bir cihaza kompanzasyon filtresi (PKU) denir... Filtre kompanzasyon cihazları, hem harmonikleri filtreleme işlevini hem de reaktif güç kompanzasyonu işlevini yerine getirir.

Şu anda pasif dar bant filtrelere ek olarak aktif filtreler (AF) de kullanıyorlar... Aktif filtre, elektrik enerjisinin DC tarafında kapasitif veya endüktif olarak depolanmasına sahip, belirli bir voltaj veya akım değeri oluşturan bir AC-DC dönüştürücüdür. darbe modülasyonu yoluyla. Standart şemalara göre bağlanmış entegre güç anahtarları içerir.Bir voltaj kaynağı olarak ağa AF bağlantısı, Şek. 1, b, akım kaynağı olarak — Şek. 1, yak.

Alçak gerilim şebekelerinde sistematik dengesizliğin azaltılması, tek fazlı yüklerin, bu yüklerin dirençleri yaklaşık olarak birbirine eşit olacak şekilde fazlar arasında rasyonel olarak dağıtılmasıyla gerçekleştirilir. Voltaj dengesizliği devre çözümleri kullanılarak azaltılamıyorsa, özel cihazlar kullanılır: kapasitör banklarının asimetrik anahtarlaması (Şekil 2) veya tek fazlı yüklerin dengeleme devreleri (Şekil 3).

Pirinç. 2. Kondansatör bankası dengeleme cihazı

Pirinç. 3. Özel balun devresi

Asimetri olasılık yasasına göre değişirse, azaltmak için otomatik dengeleme cihazları kullanılır, bunlardan birinin şeması Şek. 4. Ayarlanabilir simetrik cihazlar pahalı ve karmaşıktır ve bunların uygulanması yeni problemler ortaya çıkarır (özellikle sinüzoidal olmayan voltaj). Bu nedenle, Rusya'da balun kullanımıyla ilgili olumlu bir deneyim yoktur.

Pirinç. 4. Tipik balun devresi

Aşırı gerilim koruması için, parafudrlar... Kısa süreli gerilim düşüşlerine ve gerilim düşüşlerine karşı, besleme gerilimindeki düşüşler (impuls dahil) ve dalgalanmalar dahil olmak üzere birçok güç kalitesi sorununu çözen dinamik gerilim bozulma kompansatörleri (DKIN) kullanılabilir.

DKIN'in ana avantajları:

• piller ve bunlarla ilgili tüm sorunlar olmadan,

• kısa elektrik kesintileri için tepki süresi 2 ms,

• DKIN cihazının verimi %50 yükte %99'dan, %100 yükte %98,8'den fazladır,

• düşük enerji tüketimi ve düşük işletme maliyetleri,

• harmonik bileşenlerin kompanzasyonu, jitter,

• sinüzoidal çıkış gerilimi,

• her türlü kısa devreye karşı koruma,

• yüksek güvenilirlik.

Belirli yüklerin (doğrusal olmayan volt-amper özelliklerine sahip, asimetrik şok) güç alıcılarının ağı üzerindeki olumsuz etki seviyesinin azaltılması, güç kaynağının belirli ve "sessiz" yüklere normalleştirilmesi ve bölünmesiyle elde edilir.

Belirli yükler için ayrı bir giriş tahsisine ek olarak, güç kaynağı şemalarının rasyonel inşası için başka çözümler de mümkündür:

• ayrık sekonder sargılı transformatörler ve ayrı «sessiz» ve özgül yük beslemesi için çift reaktörlü 6-10 kV gerilimde ana düşürücü trafo merkezinin dört bölümlü şeması,

• kısa devre akımlarına izin verildiğinde 6-10 kV'luk bir kesit anahtarının açılmasıyla ana düşürücü trafo merkezinin (GPP) trafolarının paralel çalışmaya aktarılması. Bu önlem aynı zamanda geçici olarak da uygulanabilir, örneğin büyük motorların çalıştırma periyotları sırasında,

• ani alternatif güç kaynağından (örneğin, kaynak cihazlarından) ayrı olarak atölye güç ağlarında bir aydınlatma yükünün uygulanması.