Регулирование напряжения

Способы регулирования напряжения в системах электроснабжения промышленных предприятий.

а) Регулирование на шинах электростанций и подстанций

На шинах электростанций изменением тока возбуждения генераторов повышают напряжения в часы максимума нагрузки и снижают напряжение в часы минимума нагрузок.

Регулирование напряжения на шинах понизительной подстанции 6-10 кВ может осуществляться при помощи трансформаторов, статических конденсаторов, синхронных компенсаторов и т.д.

б) Регулирование на отходящих линиях

Индивидуальное регулирование напряжения на каждой отходящей от шин подстанции линии является эффективным способом. В этом случае могут быть использованы трансформаторы с регулированием напряжения под нагрузкой и конденсаторы для продольной компенсации.

в) Совместное регулирование напряжения включает в себя первый и второй способы регулирования.

г) Дополнительное регулирование напряжения применяется в том случае, когда не удается обеспечить требуемое качество напряжения у некоторой части потребителей электроэнергии.

д) Регулирование изменением схемы электроснабжения.

В схеме электроснабжения осуществляют мероприятия, позволяющие изменить величину и направление реактивной мощности и сопротивления отдельных участков, в результате чего изменяются уровни напряжения в отдельных точках сети.

Для поддержания уровней напряжения в допустимых пределах используют различные методы, которые можно разделить на две группы: не требующие затрат на установку специальных регулирующих устройств и связанные с установкой таких устройств.

Первая группа мероприятий включает в себя:

1. Рациональное построение системы электроснабжения (применение повышенного напряжения для линий, питающих предприятие, применение глубоких вводов, применение трансформаторов с оптимальным коэффициентом загрузки, применение токопроводов для распределительных сетей и т.д.)

2. Правильный выбор ответвлений обмоток у трансформаторов, имеющих устройство переключения обмоток без возбуждения (ПБВ).

3. Использование перемычек на напряжение до 1кВ между цеховыми трансформаторами.

4. Снижение сопротивления системы внутризаводского электроснабжения включением на параллельную работу трансформаторов ГПП.

5. Регулирование напряжения генераторов собственных источников питания предприятия.

6. Использование регулировочных возможностей синхронных электродвигателей.

Ко второй группе мероприятий по регулированию напряжения относятся:

1. Установка на ГПП трансформаторов, имеющих устройство регулирования напряжения под нагрузкой (РНП).

2. Применение компенсирующих устройств.

3. Применение специальных регуляторов напряжения.

В сетях промышленных предприятий используются следующие способы и средства регулирования напряжения:

1. Регулирование напряжения генераторов.

2. Изменение коэффициента трансформации трансформаторов.

3. Вольтодобавочные трансформаторы.

4. Индукционные регуляторы или потенциал-регуляторы.

5. Бесконтактные автоматические регуляторы напряжения.

6. Синхронные двигатели.

7. Параллельно включенные конденсаторные батареи.

8. Синхронные компенсаторы.

9. Компенсирующие преобразователи.

10. Сдвоенные реакторы.

11. Установки продольной компенсации.

Несимметрия напряжения

Наиболее распространенными источниками несимметрии напряжений в трехфазных системах электроснабжения являются такие потребители электроэнергии, симметричное многофазное исполнение которых или невозможно, или нецелесообразно по технико - экономическим соображениям. К таким установкам относятся индукционные и дуговые электрические печи, тяговые нагрузки железных дорог, выполненные на переменном токе, электросварочные агрегаты, специальные однофазные нагрузки, осветительные установки.

Несимметричные режимы напряжений в электрических сетях имеют место также в аварийных ситуациях – при обрыве фазы или несимметричных коротких замыканиях.

Несимметрия напряжений характеризуется наличием в трехфазной электрической сети напряжений обратной или нулевой последовательностей, значительно меньших по величине соответствующих составляющих напряжения прямой (основной) последовательности.

Несимметрия трехфазной системы напряжений возникает в результате наложения на систему прямой последовательности напряжений системы обратной последовательности, что приводит к изменениям абсолютных значений фазных и междуфазных напряжений

Под несимметрией напряжения понимают неравенство линейных напряжений по амплитуде и углам сдвига фаз между ними.

Причина возникновения – наличие в сети потребителей с несимметричной нагрузкой.

В системах электроснабжения различают кратковременные (аварийные) и длительные (эксплуатационные) несимметричные режимы.

Длительная несимметрия обусловлена применением в промышленности, на транспорте, в быту несимметричных электропотребителей, т.е. таких электропотребителей, симметричное многофазное искажение которых невозможно или нецелесообразно по технико-экономичеким расчетам.

Могут вызвать несимметрию индукционные печи, установки электрических шахтных подъемников, электрифицированный железнодорожный транспорт (переменного тока), сварочные трансформаторы, осветительные установки. Также несимметрия может иметь место и при работе трехфазных электропотребителей, таких как дуговые печи, что обусловлено неустойчивостью горения дуги в каждой отдельной фазе и изменением сопротивления дуги в процессе горения.

Несимметрию тока (напряжения), обусловленную несимметрией элементов сети, называют продольной. Несимметрию, вызванную подключением к сети многофазных и однофазных несимметричных нагрузок, называют поперечной.

В трехфазной трехпроводной системе несимметрия тока (напряжения), обусловлена наличием симметричных составляющих обратной последовательности.

В трехфазной четырехпроводной системе несимметрия тока (напряжения), обусловлена наличием симметричных составляющих нулевой последовательности.

Несимметрия по току значительно превышает несимметрию по напряжению.

Несимметрия по току обусловлавливает несимметрию по напряжению, которая приводит к дополнительным отклонениям U_ф и U_л. Это отрицательно сказывается на работе асинхронных электродвигателей, полупроводниковых выпрямителей, делая менее эффективным использование регулирующих и компенсирующих устройств, установленных в системе электроснабжения.

Несимметрия напряжений характеризуется следующими показателями:

• коэффициентом несимметрии напряжений по обратной последовательности;
• коэффициентом несимметрии напряжений по нулевой последовательности.

Коэффициент несимметрии напряжений по обратной последовательности равен, %

где – действующее значение напряжения обратной последовательности основной частоты трехфазной системы напряжений, В;

- действующее значение напряжения прямой последовательности основной частоты, (номинальное линейное напряжение), В.

Допускается вычислять по выражению, %:

где – номинальное значение междуфазного напряжения сети, В.

Коэффициент несимметрии напряжений по нулевой последовательности равен, %:

где – действующее значение напряжения нулевой последовательности основной частоты трехфазной системы напряжений, В.

Допускается вычислять по формуле, %

где – номинальное значение фазного напряжения, В.

Измерение коэффициента несимметрии напряжений по нулевой последовательности проводят в четырехпроводной сети.

Относительная погрешность определения и по формулам и численно равна значению отклонений напряжения от .

Нормально допустимое и предельно допустимое значения коэффициента несимметрии напряжений по обратной последовательности в точке общего присоединения к электрическим сетям равны 2,0 и 4,0 %.

Нормированные значения коэффициента несимметрии напряжений по нулевой последовательности в точке общего присоединения к четырехпроводным электрическим сетям с номинальным напряжением 0,38 кВ также равны 2,0 и 4,0%.