אמצעים ואמצעים טכניים לשיפור איכות האנרגיה החשמלית

כדי לשמור על סטיות ותנודות מתח בתוך ערכים התואמים לתקנים, נדרשת ויסות מתח.

ויסות מתח הוא תהליך של שינוי רמות המתח בנקודות אופייניות של מערכת אספקת החשמל בעזרת אמצעים טכניים מיוחדים, המתבצע באופן אוטומטי על פי חוק שנקבע מראש. חוק ויסות המתח במרכזי חשמל (CPU) נקבע על ידי ארגון ספק הכוח, תוך התחשבות באינטרסים של רוב המשתמשים המחוברים לאותו מעבד, במידת האפשר.

על מנת להבטיח את משטר המתח הדרוש במסופים של מקלטי אנרגיה חשמלית, נעשה שימוש בשיטות הבאות של ויסות מתח: באוטובוסים של תחנות כוח ותחנות משנה (CPU), בקווים יוצאים, משותפים ונוספים.

בעת ויסות המתח באוטובוסי המעבד, הם מספקים את מה שנקרא ויסות זרם נגדי.ויסות מתח נגדי מובן כהגדלת המתח ל-5 - 8% מהנומינלי בעומס הגבוה ביותר ומתח מתחת לנומינלי (או נמוך יותר) בעומס הנמוך ביותר עם רמפה בהתאם לעומס.

הוויסות נעשה על ידי שינוי יחס הטרנספורמציה של שנאי האספקה... לצורך כך, שנאים מצוידים באמצעי ויסות מתח על עומס (OLTC)... רובוטריקים עם מתגי עומס מאפשרים ויסות מתח בטווח של ± 10 עד ± 16% עם רזולוציה של 1.25 - 2.5%. שנאי כוח 6 - 20 / 0.4 קילו וולט ציוד מעבירים התקני בקרה של מתג מחוץ למעגל (מיתוג ללא עירור) עם טווח של ± 5% ושלב התאמה של ± 2.5% (טבלה 1).

טבלה 1. קצבאות מתח לשנאים 6-20 / 0.4 קילו וולט עם מפסק זרם

בחירה נכונה גורם טרנספורמציה שנאי עם מפסק (לדוגמה עם ויסות עונתי) מספק את משטר המתח הטוב ביותר האפשרי כאשר העומס משתנה.

כדאיות השימוש בשיטה זו או אחרת של ויסות מתח נקבעת על פי התנאים המקומיים, בהתאם לאורך הרשת והמעגל שלה, עתודת כוח תגובתי וכו'.

מחוון סטיית המתח תלוי באובדן המתח ברשת, תלוי בהתנגדות הרשת ובעומס.בפועל, השינוי בהתנגדות של הרשת קשור לשינוי במתח בה בבחירת חתכים של חוטים וליבות כבלים, תוך התחשבות בסטיות במתח של מקלטי החשמל (על פי הפסדי המתח המותרים), כמו גם בעת שימוש בחיבור סדרתי של קבלים בקווים עיליים (מתקני פיצוי אורכי - UPK).

קבלים המחוברים בסדרה מפצים על חלק מההתנגדות האינדוקטיבית של הקו, ובכך מפחיתים את הרכיב התגובתי בקו ויוצרים מתח נוסף ברשת, בהתאם לעומס.

חיבור סדרתי של קבלים מומלץ רק עבור כוח תגובתי עומס משמעותי (tgφ > 0.75-1.0). אם גורם ההספק התגובתי קרוב לאפס, אובדן מתח קו נקבעים בעיקר על ידי התנגדות אקטיבית וכוח אקטיבי. במקרים אלה, פיצוי התנגדות אינדוקטיבי אינו מעשי.

השימוש ב-UPC יעיל מאוד במקרה של תנודות חדות בעומס, מכיוון שהשפעת הוויסות של הקבלים (ערך המתח המוסף) פרופורציונלית לזרם העומס ומשתנה אוטומטית כמעט ללא אינרציה. לכן, יש להשתמש בחיבור סדרתי של קבלים בקווים עיליים של מתח 35 קילו וולט ומטה, המספקים עומסים מתחלפים לפתע עם מקדם הספק נמוך יחסית. הם משמשים גם ברשתות תעשייתיות עם עומסים משתנים בחדות.

בנוסף לאמצעים שנדונו לעיל להפחתת התנגדות הרשת, אמצעים לשינוי עומסי הרשת, בעיקר תגובתיים, מביאים להפחתת הפסדי מתח ולכן לעלייה במתח קצה הקו. זה יכול להיעשות על ידי יישום התקנות פיצוי רוחבי (חיבור גדות קבלים במקביל לעומס) ומקורות כוח תגובתי במהירות גבוהה (RPS), פיתוח לוח הזמנים בפועל של שינויי הספק תגובתי.

על מנת לשפר את משטר המתח ברשת, להפחית סטיות ותנודות מתח, ניתן להשתמש במנועים סינכרוניים חזקים עם בקרת עירור אוטומטית.

כדי לשפר כאלה מחווני איכות חשמל מומלץ לחבר מקלטים חשמליים המעוותים את CE בנקודות המערכת עם ערכי הספק הקצר הגבוהים ביותר. והשימוש באמצעים להגבלת זרמי קצר ברשתות המכילות עומסים ספציפיים צריך להתבצע רק בגבולות הדרושים כדי להבטיח פעולה אמינה של התקני מיתוג וציוד חשמלי.

הדרכים העיקריות להפחית את ההשפעה של מתח לא סינוסואידי. בין האמצעים הטכניים נעשה שימוש: התקני סינון: מיתוג במקביל לעומס של מסנני תהודה צר פס, התקני פיצוי מסננים (FCD), התקני איזון מסננים (FSU), IRM המכיל FCD, ציוד מיוחד המאופיין ברמה נמוכה של יצירת הרמוניות גבוהות יותר, שנאים "בלתי רוויים", ממירים רב פאזיים עם מאפייני אנרגיה משופרים.

באיור.1, a מציג דיאגרמה של מסנן פסיבי רוחבי (מקביל) עם הרמוניות גבוהות יותר. חיבור מסנן הוא מעגל של השראות וקיבול המחוברים בסדרה, המכוונים לתדר של הרמונית מסוימת.

אורז. 1. דיאגרמות סכמטיות של מסננים עם הרמוניות גבוהות יותר: a - פסיבי, b - מסנן אקטיבי (AF) כמקור מתח, c - AF כמקור זרם, VP - ממיר שסתומים, F5, F7 - בהתאמה חיבורי סינון ל-5 7 ו- הרמוניה 7, tis — מתח קו, tiAF — מתח AF, פח — מתח עומס, Azc — זרם קו, AzAf — זרם שנוצר על ידי AF, Azn — זרם עומס

התנגדות של חיבור המסנן לזרמים הרמוניים גבוהים יותר Xfp = XLn-NS° C/n, כאשר XL, Xc הן ההתנגדויות של הכור ושל בנק הקבלים בהתאמה לזרם תדר ההספק, n - מספר הרכיב ההרמוני.

ככל שהתדר עולה, השראות הכור גדלה באופן פרופורציונלי ומאגר הקבלים יורד הפוך למספר ההרמוני. בתדר של אחת ההרמוניות, ההתנגדות האינדוקטיבית של הכור הופכת שווה לקיבול של בנק הקבלים תהודה של מתח... במקרה זה, ההתנגדות של חיבור המסנן n זרם התדר התהודה הוא אפס והוא מתמרן את מערכת החשמל בתדר זה. המספר ההרמוני של תדר התהודה מחושב על ידי הנוסחה

מסנן אידיאלי מסנן לחלוטין זרמים הרמוניים לתדרים אליהם מכוונים חיבוריו.אולם בפועל, נוכחות של התנגדויות אקטיביות בכורים ובבנקים של קבלים וכוונון לא מדויק של חיבורי המסננים מובילים לסינון לא שלם של הרמוניות.מסנן מקביל הוא סדרה של קטעים שכל אחד מהם מכוון להדהוד לתדר הרמוני ספציפי.

מספר הקישורים במסנן יכול להיות שרירותי. בפועל, משתמשים בדרך כלל במסננים המורכבים משניים או ארבעה מקטעים המכוונים לתדרים של ההרמוניות ה-5, 7, 11, 13, 23 ו-25. מסננים רוחביים מחוברים הן במקומות שבהם מופיעות ההרמוניות הגבוהות והן בנקודות שבהן הם מוגברים. המסנן המוצלב הוא גם מקור להספק תגובתי וגם אמצעי לפיצוי עומסים תגובתיים.

הפרמטרים של המסנן נבחרים כך שהחיבורים מכוונים בתהודה עם התדרים של ההרמוניות המסוננות, והקיבול שלהם מאפשר לייצר את הכוח התגובתי הדרוש בתדר התעשייתי. במקרים מסוימים, בנק קבלים מחובר במקביל למסנן כדי לפצות על הספק תגובתי. מכשיר כזה נקרא מסנן מפצה (PKU)... התקני פיצוי מסננים מבצעים הן את הפונקציה של סינון הרמוניות והן את הפונקציה של פיצוי הספק תגובתי.

נכון להיום, בנוסף למסננים צר פס פסיביים, הם משתמשים גם במסננים אקטיביים (AF)... פילטר אקטיבי הוא ממיר AC-DC עם אחסון קיבולי או אינדוקטיבי של אנרגיה חשמלית בצד DC, היוצר ערך מתח או זרם מסוים באמצעות אפנון דופק. הוא כולל מתגי הפעלה משולבים המחוברים לפי סכמות סטנדרטיות.חיבור AF לרשת כמקור מתח מוצג באיור. 1, ב, כמקור זרם - באיור. 1, ג.

הפחתת חוסר האיזון השיטתי ברשתות מתח נמוך מתבצעת על ידי חלוקה רציונלית של עומסים חד פאזיים בין שלבים באופן שההתנגדויות של עומסים אלה שוות בערך זה לזה. אם לא ניתן להפחית את חוסר האיזון במתח באמצעות פתרונות מעגלים, אז משתמשים במכשירים מיוחדים: מיתוג א-סימטרי של בנק קבלים (איור 2) או מעגלי איזון (איור 3) של עומסים חד פאזיים.

אורז. 2. מכשיר איזון בנק קבלים

אורז. 3. מעגל balun מיוחד

אם האסימטריה משתנה בהתאם לחוק ההסתברות, אזי משתמשים במכשירי איזון אוטומטיים להפחתה, שהתרשים של אחד מהם מוצג באיור. 4. מכשירים סימטריים מתכווננים הינם יקרים ומורכבים והיישום שלהם מעלה בעיות חדשות (בפרט מתח לא סינוסואידי). לכן, אין ניסיון חיובי בשימוש בבלונים ברוסיה.

אורז. 4. מעגל balun טיפוסי

להגנה מפני נחשולי מתח, בולמי נחשולי מתח... כנגד ירידות מתח ומתח קצרות טווח, ניתן להשתמש במפצי עיוות מתח דינמי (DKIN), הפותרים בעיות רבות של איכות הספק, לרבות נפילות (כולל דחפים) ונחשולי מתח אספקה.

היתרונות העיקריים של DKIN:

• ללא סוללות וכל הבעיות הקשורות בהן,

• זמן תגובה להפסקות חשמל קצרות 2 ms,

• היעילות של התקן DKIN היא יותר מ-99% בעומס של 50% ויותר מ-98.8% בעומס של 100%.

• צריכת אנרגיה נמוכה ועלויות תפעול נמוכות,

• פיצוי של רכיבים הרמוניים, ריצוד,

• מתח מוצא סינוסואידי,

• הגנה מפני כל סוגי הקצרים,

• אמינות גבוהה.

הפחתת רמת ההשפעה השלילית על רשת מקלטי הכוח של עומסים ספציפיים (הלם, עם מאפייני וולט-אמפר לא ליניאריים, אסימטרית) מושגת על ידי נורמליזציה שלהם וחלוקת אספקת החשמל לעומסים ספציפיים ו"שקטים".

בנוסף להקצאת קלט נפרד לעומסים ספציפיים, פתרונות אחרים אפשריים לבנייה רציונלית של תוכניות אספקת חשמל:

• ערכת ארבעה חלקים של תחנת המשנה הראשית להורדה במתח של 6-10 קילו וולט עם שנאים עם פיתולים משניים מפוצלים ועם כורים כפולים לאספקה ​​נפרדת של עומס "שקט" וספציפי,

• העברת שנאים של תחנת המשנה הראשית (GPP) לפעולה מקבילה על ידי הפעלת מתג חתך 6-10 קילו וולט כאשר זרמי קצר חשמלי מותרים. אמצעי זה יכול להיות מיושם גם באופן זמני, למשל בתקופות התנעה של מנועים גדולים,

• יישום עומס תאורה ברשתות החשמל של החנות בנפרד מאספקת החשמל המתחלפת הפתאומית (לדוגמה, ממכשירי ריתוך).