Metody i środki regulacji napięcia odbiorników elektrycznych
W celu podania pewnych z góry określonych wartości odchyłek napięcia dla odbiorników elektrycznych stosuje się następujące metody:
1. Regulacja napięcia w szynach centrum energetycznego;
2. Zmiana wielkości strat napięcia w elementach sieci;
3. Zmiana wartości przesyłanej mocy biernej.
4. Zmiana przekładni transformatorów.
Regulacja napięcia na szynach rozdzielni
Regulacja napięcia w centrum zasilania (CPU) prowadzi do zmian napięcia w całej sieci podłączonej do jednostki centralnej i nazywana jest scentralizowaną, pozostałe metody regulacji zmieniają napięcie w określonym obszarze i nazywane są lokalnymi metodami regulacji napięcia. Jako procesor sieci miejskich można go rozważyć szyny dla napięcia generatora elektrociepłowni lub szyny zbiorcze niskiego napięcia w podstacjach okręgowych lub podstacjach głęboko wstawionych. Dlatego następują metody regulacji napięcia.
Przy napięciu generatora jest wytwarzany automatycznie poprzez zmianę prądu wzbudzenia generatorów. Dopuszczalne są odchylenia od napięcia znamionowego w granicach ± 5%. Po stronie niskiego napięcia regionalnych podstacji regulacja odbywa się za pomocą transformatorów sterowanych obciążeniem (OLTC), regulatorów liniowych (LR) i kompensatorów synchronicznych (SK).
W przypadku różnych wymagań klientów urządzenia sterujące mogą być używane razem. Takie systemy to tzw scentralizowana regulacja napięcia grupowego.
Z reguły na szynach procesorów przeprowadzana jest kontrregulacja, czyli taka regulacja, w której w godzinach największych obciążeń, kiedy straty napięciowe w sieci są również największe, napięcie wzrasta, a w godzinach największych minimalnych obciążeń maleje.
Transformatory z przełącznikami obciążenia pozwalają na dość duży zakres regulacji do ± 10-12%, a w niektórych przypadkach (transformatory typu TDN o wyższym napięciu 110 kV do 16% na 9 stopniach regulacji Istnieją projekty modulacji sterowanie pod obciążeniem, ale nadal są drogie i stosowane są w wyjątkowych przypadkach o szczególnie wysokich wymaganiach.
Zmiana stopnia zaniku napięcia w elementach sieci
Zmianę strat napięcia w elementach sieci można wykonać poprzez zmianę rezystancji obwodu, na przykład zmianę przekroju przewodów i kabli, wyłączenie lub włączenie liczby równolegle połączonych linii i transformatorów (patrz- Praca równoległa transformatorów).
Wyboru przekrojów drutów, jak wiadomo, dokonuje się na podstawie warunków ogrzewania, ekonomicznej gęstości prądu i dopuszczalnych strat napięcia, a także warunków wytrzymałości mechanicznej. Obliczenia sieci, zwłaszcza wysokiego napięcia, na podstawie dopuszczalnych strat napięcia, nie zawsze dają znormalizowane odchyłki napięcia dla odbiorników elektrycznych. dlatego w PUE straty nie są znormalizowane, ale odchylenia napięcia.
Rezystancję sieci można zmienić poprzez szeregowe podłączenie kondensatorów (podłużna kompensacja pojemnościowa).
Wzdłużna kompensacja pojemnościowa nazywana jest metodą regulacji napięcia, w której kondensatory statyczne są połączone szeregowo w odcinku każdej fazy linii w celu wytworzenia skoków napięcia.
Wiadomo, że całkowita reaktancja obwodu elektrycznego jest określona przez różnicę między rezystancją indukcyjną a pojemnościową.
Zmieniając wartość pojemności dołączonych kondensatorów i odpowiednio wartość rezystancji pojemnościowej, można uzyskać różne wartości strat napięcia w linii, co odpowiada odpowiedniemu wzrostowi napięcia na zaciskach odbiorników elektrycznych.
Szeregowe łączenie kondensatorów z siecią jest zalecane dla niskich współczynników mocy w sieciach napowietrznych, gdzie strata napięcia jest determinowana głównie przez jego składową bierną.
Kompensacja wzdłużna jest szczególnie efektywna w sieciach o ostrych wahaniach obciążenia, ponieważ jej działanie jest w pełni automatyczne i uzależnione od wielkości przepływającego prądu.
Należy również wziąć pod uwagę, że podłużna kompensacja pojemnościowa prowadzi do wzrostu prądów zwarciowych w sieci i może powodować przepięcia rezonansowe, co wymaga specjalnego sprawdzenia.
W celu kompensacji wzdłużnej nie jest konieczne instalowanie kondensatorów przystosowanych do pełnego napięcia roboczego sieci, ale muszą one być niezawodnie odizolowane od ziemi.
Zobacz też w tym temacie: Kompensacja podłużna — znaczenie fizyczne i realizacja techniczna
Zmiana wartości przesyłanej mocy biernej
Moc bierną mogą wytwarzać nie tylko generatory elektrowni, ale także kompensatory synchroniczne i przewzbudzone silniki elektryczne synchroniczne, a także kondensatory statyczne włączane równolegle do sieci (kompensacja poprzeczna).
Moc urządzeń kompensacyjnych instalowanych w sieci określa bilans mocy biernej w danym węźle systemu elektroenergetycznego na podstawie obliczeń techniczno-ekonomicznych.
Silniki synchroniczne i baterie kondensatorów źródła energii biernej, może mieć istotny wpływ na reżim napięciowy w sieci elektrycznej. W takim przypadku automatyczna regulacja napięcia i sieci silników synchronicznych może przebiegać bez żadnych problemów.
Jako źródła mocy biernej w dużych stacjach regionalnych często stosuje się specjalne silniki synchroniczne o lekkiej konstrukcji, pracujące na biegu jałowym. Takie silniki są tzw kompensatory synchroniczne.
Najbardziej rozpowszechniona i przemysłowa jest seria silników elektrycznych SK, produkowanych na napięcie znamionowe 380 — 660 V, przeznaczonych do normalnej pracy z wiodącym współczynnikiem mocy równym 0,8.
Mocne kompensatory synchroniczne są zwykle instalowane w regionalnych podstacjach, a silniki synchroniczne są coraz częściej stosowane do różnych napędów w przemyśle (wydajne pompy, sprężarki).
Występowanie stosunkowo dużych strat energii w silnikach synchronicznych utrudnia ich stosowanie w sieciach o małych obciążeniach. Z obliczeń wynika, że w tym przypadku bardziej odpowiednie są baterie statyczne. Zasadniczo wpływ kondensatorów kompensacyjnych bocznikowych na poziomy napięcia sieci jest podobny do wpływu przewzbudzonych silników synchronicznych.
Więcej szczegółów na temat kondensatorów opisano w artykule. Kondensatory statyczne do kompensacji mocy biernejgdzie są one rozpatrywane pod kątem poprawy współczynnika mocy.
Istnieje wiele schematów automatyzacji akumulatorów kompensacyjnych. Urządzenia te są dostępne w handlu wraz z kondensatorami. Jeden taki schemat pokazano tutaj: Schematy okablowania baterii kondensatorów
Zmiana przekładni transformatorów
Obecnie produkowane są transformatory mocy na napięcia do 35 kV do instalacji w sieciach dystrybucyjnych wyłącza przełącznik do przełączania zaczepów sterujących w uzwojeniu pierwotnym.Zwykle są 4 takie gałęzie oprócz głównej, co umożliwia uzyskanie pięciu przekładni (kroki napięcia od 0 do + 10%, na gałęzi głównej — + 5% ).
Przestawienie odczepów jest najtańszym sposobem regulacji, ale wymaga odłączenia transformatora od sieci, a to powoduje przerwę, choć krótkotrwałą, w zasilaniu odbiorców, dlatego służy jedynie do sezonowej regulacji napięcia, tj. 1-2 razy w roku przed sezonem letnim i zimowym.
Istnieje kilka metod obliczeniowych i graficznych wyboru najkorzystniejszego współczynnika transformacji.
Rozważmy tutaj tylko jeden z najprostszych i najbardziej ilustracyjnych. Procedura obliczania jest następująca:
1. Zgodnie z PUE przyjmuje się dopuszczalne odchyłki napięcia dla danego użytkownika (lub grupy użytkowników).
2. Doprowadź wszystkie rezystancje rozpatrywanego odcinka obwodu do jednego (częściej do wysokiego) napięcia.
3. Znając napięcie na początku sieci wysokiego napięcia, odejmij od niego całkowitą zmniejszoną stratę napięcia do odbiornika dla wymaganych trybów obciążenia.
Transformatory mocy wyposażone w regulator napięcia pod obciążeniem (OLTC)… Ich zaletą jest to, że regulacja odbywa się bez odłączania transformatora od sieci. Istnieje duża liczba obwodów ze sterowaniem automatycznym i bez niego.
Przejście z jednego stopnia do drugiego odbywa się zdalnie za pomocą napędu elektrycznego bez przerywania prądu roboczego w obwodzie uzwojenia wysokiego napięcia. Osiąga się to poprzez zwarcie regulowanej sekcji ograniczającej prąd (dławik).
Automatyczne regulatory są bardzo wygodne i umożliwiają do 30 przełączeń na dobę.Regulatory są ustawione w taki sposób, aby miały tzw. martwą strefę, która powinna być o 20 - 40% większa niż stopień regulacji. Jednocześnie nie powinny reagować na krótkotrwałe zmiany napięcia spowodowane zdalnymi zwarciami, uruchamianiem dużych silników elektrycznych itp.
Zaleca się, aby schemat podstacji był zbudowany w taki sposób, aby konsumenci mieli jednorodne krzywe obciążenia i były w przybliżeniu takie same wymagania dotyczące jakości napięcia.