CC BY
8Вестник магистратуры. 2020. № 5-5 (104)
ISSN 2223-4047
УДК 621.31
Д.С. Безбородое, Э.В. Кретов
УЛУЧШЕНИЕ КАЧЕСТВА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ ПУТЕМ РЕГУЛИРОВАНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ
В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЯХ
В статье рассматриваются вопросы традиционного подхода регулирования напряжения в электрических сетях (ЭС), а также технические средства, которые участвуют в регулировании напряжения в ЭС, позволяющие не только повысить качество электроэнергии и снизить, но и улучшить ход производственных процессов на промышленных предпри-
Ключевые слова: регулирование напряжения, качество электроэнергии, коэффициент трансформации, подстанция, потребители, нагрузки.
Важной задачей является улучшение качества электроэнергии у потребителей путем поддержания напряжения на требуемом уровне. Поэтому для поддержания напряжения применяется один из методов регулирования напряжения, метод регулирования напряжения трансформаторами с РПН, осуществляется изменением коэффициента трансформации путём переключения ответвлений обмоток, то есть ступенчато. Ниже произведем анализ технических средств и рассмотрим ряд попутных вопросов связанных с регулированием напряжения.
В соответствии с «Правилами устройства электроустановок» энергоснабжающая организация должна поддерживать напряжение в центре питания в режиме наибольшей нагрузки не ниже 1,05и ном., а в режиме наименьшей нагрузки не выше 1,0 и ном. В этом требовании заключается принцип встречного регулирования напряжения. [1]
При снижении напряжения затрудняется запуск электродвигателей, снижается производительность электроприводов, электропечей. Особенно чувствительны к отключениям осветительные приборы. Повышение напряжения на 5% снижается сроки службы ламп вдвое. Весьма чувствительны к изменениям напряжения радиостанций, АСУ, бытовые приборы (телевизоры, радиоприёмники).
В настоящее время применяются следующие способы регулирования напряжения в распределительных сетях: [2]
• Регулирование коэффициентов трансформации трансформаторов и автотрансформаторов с РПН, с ПБВ, вольтодобавочных агрегатов.
• Изменение величины протекающей по сети реактивной мощности.
• Изменение сопротивлений элементов сети.
• Изменение режима или регулирование напряжения на шинах станции.
Стабилизация применяется для потребителей с практически неизменной нагрузкой, например для трехсменных предприятий, где уровень напряжения необходимо поддерживать постоянным. Суточный график нагрузки таких потребителей приведен на рисунок 1, а). [2]
1АI, ч
Рис. 1. Графики нагрузок
© Безбородов Д.С., Кретов Э.В., 2020.
ISSN 2223-4047
Вестник магистратуры. 2020. № 5-5 (104)
Для потребителей с ярко выраженной двухступенчатостью графика нагрузки (рисунок 1,б), например для односменных предприятий, применяют двухступенчатое регулирование напряжения. При этом поддерживаются два уровня напряжения в течении суток нагрузки (рисунок 1, в), осуществляется так называемое встречное регулирование. Для каждого значения нагрузки будут иметь свое значение и потери напряжения, следовательно, и само напряжение будет изменяться с изменением нагрузки. Чтобы отклонения напряжения не выходили за рамки допустимых значений, надо регулировать напряжение, например от тока нагрузки.
К устройствам регулирования напряжения относятся устройства, позволяющие изменить режим напряжений путём изменения коэффициентов трансформации. Имеются в виду силовые трансформаторы.
Основными особенностями автоматического регулирования коэффициента трансформации являются:
- дискретность действия регулятора, нечувствительность к изменениям, меньшим ступени регулирования, и к искажениям формы кривой напряжения гармониками;
- действие с относительно большой выдержкой времени для предотвращения переключений при кратковременных изменениях напряжения при пусках и само запусках электродвигателей, удалённых КЗ и в других случаях;
- необходимость встречного регулирования напряжения на шинах подстанций, то есть регулирования с отрицательным статизмом, что необходимо для подержания напряжения у потребителя на неизменном уровне возрастании нагрузки.
При изменении параметров схемы и режима электрической системы необходимо регулировать уровень напряжения посредством технических мероприятий.
Регулирование напряжения называется централизованным, если оно осуществляется на шинах электрических станций и в ЦРП. Регулирование на шинах станции может осуществляться двумя способами: либо за счет регулирования напряжения на шинах генераторов, либо путем изменения коэффициентов трансформации повышающих трансформаторов. В первом случае, не меняя активную мощность генераторов, можно регулировать напряжение в пределах 0,95-1,05Цном, т.е. ±5%. Во втором случае изменение коэффициента трансформации Кт при наличии регулировочных ответвлений и ступенью регулирования.
Регулирование напряжения путем изменения реактивной мощности нагрузки. Следующим способом регулирования напряжения является компенсация реактивной мощности нагрузки в узлах сети путем установки компенсирующих устройств (КУ). В качестве устройств, компенсирующих реактивную мощность нагрузки, могут использоваться батареи статических конденсаторов, синхронные компенсаторы, СТК.
Включая последовательно в линию емкость достаточной величины, можно скомпенсировать значительную часть реактивности (в реальных электропередачах до 70%). При этом падение напряжения в линии уменьшается. Тем самым достигается эффект регулирования. Такие емкости, включаемые в линию последовательно, называются установками продольной компенсации (УПК).Один из способов устранения противоречия между источниками и потребителями электроэнергии - включение в состав энергосистем накопителей энергии (НЭ), обеспечивающих, с одной стороны, равномерную нагрузку электростанций, а с другой - выравнивание переменной части графика электропотребления.
Становится возможным предложить мероприятия по регулированию уровня напряжения. Одним из которых является использование трансформаторов двойного питания весьма ограниченной мощности для организации шин гарантированного питания средств защиты и автоматики, особенно питания приводов выключателей. Возможность создания ёмкостно-аккумулирующей электростанции на базе суперконденсаторов повышенной энергоемкости -импульсных конденсаторов энергоёмких (ИКЭ), основанных на эффекте двойного электрического слоя и имеющих ёмкость десятки и сотни фарад. Электрохимические конденсаторы могут широко применяться в системах повышения качества электроэнергии, заменяя традиционные конденсаторы и аккумуляторные батареи. При этом заказчик получает новые потребительские качества, и прежде всего надёжность; снижаются эксплуатационные издержки.
Библиографический список
1. Правила устройства электроустановок. Изд. 7-е. - М.: Изд-во НЦЭНАС, 2002.
2. Евдокунин Г.А. Электрические системы и сети: Учебное пособие. -СПб: Издательство Сизова М.П., 2004. -
304с.
БЕЗБОРОДОВ ДМИТРИЙ СЕРГЕЕВИЧ - магистрант, Амурский государственный университет, Россия.
КРЕТОВ ЭДУАРД ВЛАДИМИРОВИЧ - магистрант, Амурский государственный университет, Россия.
