Снижение колебаний напряжения

Снижение неблагоприятного воздействия ударных нагрузок на работу других приемников электроэнергии может быть достигнуто следующими путями: выбором рациональной схемы электроснабжения; ограничением пусковых токов мощных двигателей; применением специальных устройств, демпфирующих колебания напряжения.

Основным схемным мероприятием является применение повышенных напряжений в питающих и распределительных сетях и максимальное приближение источников питания к резкопеременной ударной нагрузке.

Размах колебаний напряжения в сети обратно пропорционален мощности КЗ в точке присоединения резкопеременной нагрузки. Подключение потребителей электроэнергии, создающих колебания напряжения в сети в точках, где мощность КЗ наибольшая, является целесообразным решением. Мощность КЗ можно повысить следующими способами: установкой силовых трансформаторов большой мощности, включением трансформаторов на параллельную работу, уменьшением реактивного сопротивления линий основного питания к подстанциям, питающим крупные электроприемники с резкопеременной нагрузкой, применением кабелей и кабеле- проводов, токопроводов с уменьшенной реактивностью, уменьшением реактивности реакторов или вообще отказа от реактирования на линиях, питающих резкопеременную нагрузку.

Однако повышение уровня токов КЗ вызывает удорожание сетевых элементов 6-10 кВ и ограничивается предельными параметрами выключателей 6- 10 кВ, отключающая мощность которых составляет 500 МВ·А. Предложена схема электроснабжения (рис. 21), в которой не предусматривается реактирование на вводах от трансформаторов и на линиях к мощным вентильным преобразователям с целью не увеличения индуктивности цепи. Однако, в этом случае необходимо устанавливать более мощные выключатели (т.к. токи КЗ довольно высоки),чемна остальных реактированных линиях, питающих спокойную нагрузку.

Для ограничения влияния резкопеременной нагрузки на «спокойную» нагрузку могут использоваться различные схемы и устройства, обеспечивающие раздельное питание этих нагрузок. К ним относятся:

— выделение на отдельные линии или на отдельные трансформаторы потребителей, не терпящих толчков нагрузки (например, освещение);

— выделение питания групп электроприемников с ударными нагрузками при значительной их мощности на отдельные трансформаторы, но с общим резервированием трансформаторов, питающих ударные и спокойные нагрузки;

— присоединение ударных и спокойных нагрузок на разные плечи сдвоенного реактора;

— применение трансформаторов с расщепленными обмотками.

В нормальном режиме ДСП получают питание от одного трансформатора, прочие нагрузки питаются от двух трансформаторов. Резервное питание ДСП осуществляется от одного из трансформаторов, предназначенных для «спокойной» нагрузки, т.к. на время послеаварийного режима допустимо кратковременное наличие колебаний напряжения.

Недостатками этого способа по сравнению с применением отдельных трансформаторов для ударной и спокойной нагрузки является трудность регулирования напряжения на каждой ветви расщепленной обмотки и все же неполное устранение колебаний, передающихся во вторую ветвь, питающую спокойную нагрузку. Если перечисленные мероприятия оказываются недостаточными, то предусматривают специальные устройства и установки для уменьшения размахов изменений напряжения. К таким устройствам относятся: специальные синхронные компенсаторы (ССК), статические тиристорные компенсаторы (СТК), накопители индуктивные и емкостные (СПИНЭ, СТАТКОМ).

Дата добавления: 2016-12-27 ; просмотров: 2627 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник

Как уменьшить несинусоидальность напряжения

Ряд электроприемников имеет нелинейную зависимость потребляемого тока от приложенною напряжения, поэтому они потребляют из сети несинусоидальный ток . Этот ток протекая из системы по элементам сети, вызывает в них, несинусоидальное падение напряжения, которое «накладывается» на приложенное напряжение и искажает его. Искажение синусоидальности напряжения происходит во всех узлах от источника питания до нелинейного электроприемника.

Источниками гармонических искажений являются:

дуговые сталеплавильные печи,

трансформаторы с нелинейными вольт-амперными характеристиками,

вращающиеся электрические машины,

питаемые через вентильные преобразователи,

Последние три группы характеризуются низким уровнем гармонических искажений отдельных приемников, но их большое количество определяет значительный уровень гармоник даже в сетях высоких напряжений.

Способы снижения несинусоидальности напряжения можно разделить на три группы:

а) схемные решения: выделение нелинейных нагрузок на отдельную систему шин, рассредоточение нагрузок по различным узлам СЭС с подключением параллельно им электродвигателей, группирование преобразователей по схеме умножения фаз, подключение нагрузки к системе с большей мощностью,

б) использование фильтровых устройств , включение параллельно нагрузке узкополосных резонансных фильтров, включение фильтрокомпенсирующих устройств (ФКУ) применение фильтросимметрирующих устройств (ФСУ), применение быстродействующих статических источников реактивной мощности (ИРМ), содержащих ФКУ,

в) применение специального оборудования, характеризующегося пониженным уровнем генерации высших гармоник использование «ненасыщающихся» трансформаторов, применение многофазных преобразователей с улучшенными энергетическими показателями.

Развитие элементной базы силовой электроники и новых методов высокочастотной модуляции привело к созданию в 70-х годах нового класса устройств, улучшающих качество электроэнергии – активных фильтров (АФ) . Сразу же возникла классификация активных фильтров на последовательные и параллельные, а также на источники тока и напряжения, что привело к получению четырех базовых схем.

Каждая их четырех структур (рис 1. 6) определяет схему фильтра на рабочей частоте: ключей в преобразователе и вид самих ключей (двунаправленный или однонаправленный ключ). В качестве накопителя энергии в преобразователе, служащем источником тока (рис 1.а, г), используется индуктивность, а в преобразователе, служащем источником напряжения (рис 1. б, в), используется емкость.

Рисунок 1. Основные типы активных фильтров: а — параллельный источник тока; б — параллельный источник напряжения; в — последовательный источник напряжения; г — последовательный источник тока

Известно, что сопротивление фильтра Z на частоте w равно

При ХL = ХC или wL = (1/wС) на частоте w наступает резонанс напряжений, означающий, что сопротивление фильтра для гармонической и составляющей напряжения с частотой w равно нулю. При этом гармонические составляющие с частотой w будут поглощаться фильтром и не проникать в сеть. На этом явлении основан принцип построения резонансных фильтров.

В сетях с нелинейными нагрузками возникают, как правило, гармоники канонического ряда, порядковый номер которых ν 3, 5, 7, . . ..

Рисунок 2. Схема замещения силового резонансного фильтра

Учитывая, что XLν = ХL, ХCv = (XC/ν), где XL и Xc – сопротивления реактора и конденсаторной батареи на основной частоте, получаем:

Такой фильтр, который, помимо фильтрации гармоники, будет генерировать реактивную мощность, и компенсировать потери мощности в сети и напряжения, носит название фильтрокомпенсирующего (ФКУ) .

Если устройство, помимо фильтрации высших гармоник, выполняет функции симметрирования напряжения, то такое устройство называется фильтросимметрирующим (ФСУ) . Конструктивно ФСУ представляют собой несимметричный фильтр, включенный на линейное напряжение сети. Выбор линейных напряжений, на которые подключаются фильтрующие цепи ФСУ, а также соотношения мощностей конденсаторов, включенных в фазы фильтра, определяются условиями симметрирования напряжения.

Из вышесказанного следует, что устройства типа ФКУ и ФСУ воздействуют одновременно на несколько показателей качества электрической энергии (несинусоидальность, несимметрия, отклонение напряжения). Такие устройства для повышения качества электрической энергии получили название многофункциональных оптимизирующих устройств (МОУ).

Целесообразность в разработке таких устройств возникла в связи с тем, что резкопеременные нагрузки типа дуговых сталеплавильных печей вызывают одновременное искажение напряжения по ряду показателей. Применение МОУ позволяет комплексно решать проблему обеспечения качества электроэнергии, т.е. одновременно по нескольким показателям.

К категории таких устройств относятся быстродействующие статические источники реактивной мощности (ИРМ) .

По принципу регулирования реактивной мощности ИРМ можно разделить на две группы: быстродействующие статические источники реактивной мощности прямой компенсации, быстродействующие статические источники реактивной мощности косвенной компенсации . Структуры ИРМ представлены соответственно на рисунке 3, а, б. Такие устройства, обладая высоким быстродействием, позволяют снижать колебания напряжения. Пофазное регулирование и наличие фильтров обеспечивают симметрирование и снижение уровней высших гармоник.

На рис. 3, а представлена схема прямой компенсации , где «управляемым» источником реактивной мощности является коммутируемая с помощью тиристоров конденсаторная батарея. Батарея имеет несколько секций и позволяет дискретно изменять генерируемую реактивную мощность. На рис. 3, б мощность ИРМ меняется с помощью регулирования реактора. При таком способе управления реактор потребляет избыток реактивной мощности, генерируемой фильтрами. Поэтому способ носит название косвенной компенсации .

Рисунок 3. Структурные схемы многофункциональных ИРМ прямой (а) и косвенной (б) компенсации

Косвенная компенсация имеет два основных недостатка : поглощение избытка мощности вызывает дополнительные потери, а изменение мощности реактора с помощью угла управления вентилей приводит к дополнительной генерации высших гармоник.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Подписывайтесь на наш канал в Telegram!

Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Источник

Колебания напряжения. Способы и средства уменьшения колебаний напряжения

Под единичным колебанием напряжения понимают его изменение в одну сторону (рисунок 4.6).

Рисунок 4.6 – Колебания напряжения

Если разброс ΔU и Δt не превышает 15 %, то в соответствии с рекомендациями определяют средние значения ΔU_ср и частоту повторения m_ср = 1/ t_ср и затем делают заключение о допустимости колебаний, пользуясь кривой (рисуннок 4.6).

Если разброс значений ΔU и Δt больше 15 %, можно использовать метод оценки допустимости колебаний, изложенный в [74]. Источниками колебаний напряжения являются, как правило, мощные ЭП, обладающие индуктивностью, при их пуске. К ним относятся электродвигатели, дуговые печи, сварочные и преобразовательные установки и т.п.

Рисунок 4.7 – Кривые допустимых размахов колебаний напря­жения для ламп накаливания в зависимости от частоты коле­баний m для интервала времени между ними Δt.

Колебания напряжения в значительной степени меняют освещенность рабочих поверхностей, неблагоприятно действуют на зрение работающих, приводят к утомляемости и, как следствие, к снижению производительности труда и возможно нарушению техники безопасности. Длительное воздействие колебаний освещенности может вызвать также расстройство психики. Значительные колебания напряжения могут привести к ложному срабатыванию РЗА, вычислительных машин и их комплексов, что в условиях крупного производства, оснащенного АСУП, приносит значительный ущерб.

Существуют два метода снижения δU: рациональное построение схемы СЭС и применение специальных технических средств.

При проектировании СЭС в целях снижения δU необходимо проводить следующие мероприятия:

1. Разделение питания «спокойной» и резкопеременной («ударной») нагрузок путем подключения их к разным обмоткам трансформаторов с расщепленными обмотками или на разные плечи сдвоенных реакторов (рисунок 4.8).

Рисунок 4.8 – Схема питания «спокойной» и «ударной» нагрузок при схеме со сдвоенным реактором

Потери напряжения в плече реактора со «спокойной нагрузкой можно определить по формуле

где К_с — коэффициент связи.

При значительных бросках тока I₂(I₂ >> I₁) и К_с = (0,5 — 0,7) ΔU₁ будет иметь отрицательные значения и частично компенсирует увеличен потерь ΔU_т.

2. Тщательный выбор схемы пуска крупных электродвигателей. Для АД мощностью более 2000 кВт применяют схемы АД — блок трансформатор или частотный пуск с применением тиристорных преобразователей частоты.

3. Использование ограничителей числа одновременно включаемых ЭТУ. Однако при этом необходимо учитывать, что снижается производительность технологических установок, а это не всегда допустимо.

4. Увеличение мощности короткого замыкания (S_кз) в точке подключения крупных ЭП, так как . Оптимальный уровень токов КЗ необходимо определять на основании ТЭР, так как значительное увеличение S_кз может привести к утяжелению (удорожанию) элементов электрической сети среднего напряжения. Повышение S_кз лимитируется разрывной мощностью выключателей (500 МВ·А для напряжения 10 кВ).

Увеличение S_кз может быть достигнуто глубоким вводом высокого напряжения (подключение мощных печных агрегатов, например к сети 110 — 220 кВ), увеличением мощности питающих трансформаторов и сечения питающих ЛЭП (применяется редко), включением элементов сети на параллельную работу (трансформаторов, расщепленных обмоток трансформаторов, реакторов и др.). При параллельной работе трансформаторов весьма перспективными являются бесконтактные коммутирующие и токоограничивающие аппараты с временем действия около 0,01 с, позволяющие повысить S_кз до 1000 МВ·А и 100 МВ·А соответственно для напряжений 6 — 10 кВ и 0,4 кВ.

К специальным техническим средствам по снижению δU относятся:

— специальные синхронные компенсаторы (ССК);

— СД с форсировкой возбуждения, с тиристорными возбудителя­ми;

— установки продольной компенсации (УПК);

— статистические источники РМ.

При крутом фронте набросов РМ наиболее подходящими являются УПК и статические источники РМ. Необходимо учитывать, что обеспечение ПКЭ в допустимых пределах возможно только при проведении комплекса вышеперечисленных мероприятий.

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник