Справочные данные
22.12.11 |
Качество электроэнергии. Способы улучшение качества электроэнергии в системах электроснабжения.
Принципиально существует три возможности улучшения показателей качества электроэнергии и обеспечения электромагнитной совместимости потребителей и электросистемы:
— уменьшение сопротивлений элементов системы электроснабжения;
— изменение напряжений симметричных составляющих;
— ограничение токов симметричных составляющих основной и высших гармонических частот в местах их возникновения.
Первая возможность заключается в использовании сдвоенных реакторов, установок продольной компенсации реактивной мощности, быстродействующих токоограничивающих устройств. Эти методы позволяют осуществить параметрическую стабилизацию режима напряжений, но не устраняют несимметрию и несинусоидальность токов и вызванные ими последствия (перегрузка обмоток вращающихся машин токами обратной последовательности, конденсаторных батарей токами высших гармоник, потери мощности и пр.).
Вторая возможность — создание симметричной системы напряжений на зажимах многофазного электроприемника, подключенного к несимметричной системе. Ее реализация, как правило, сопряжена со значительными затратами и ограничивается индивидуальными ЭП. При этом несимметрия входных токов и напряжений не устраняется. Такой путь может быть использован, например, при разработке устройств питания трехфазных потребителей от системы два провода — земля, рельс, труба от однофазной сети; для симметрирования напряжений сети, подключенной к неполнофазной линии электропередач; для стабилизации напряжения. При реализации этого способа из-за фильтров симметричных составляющих возникают большие потери энергии, обусловленные активными элементами фильтра.
Третья возможность состоит в ограничении нагрузочных токов симметричных составляющих до допустимых значений с помощью поперечно включаемых компенсирующих устройств. Принципиальное отличие этого метода от двух предыдущих заключается в том, что его использование устраняет причину возникновения несимметрии (токи), а не ее следствие (напряжение).
Действительно, несимметричные нагрузки являются источниками токов симметричных составляющих и максимальные значения напряжений с порядком следования фаз, отличных от прямого, имеют место в точках подключения указанных нагрузок к многофазной системе. Ограничивая токи симметричных составляющих в местах их возникновения, можно обеспечить допустимый режим во всех узлах сети и, что особенно важно, уменьшить потери электроэнергии. Одновременно при таком способе открываются широкие возможности создания компенсирующих устройств многофункционального назначения. Так, например, симметричные схемы конденсаторных батарей или фильтров с последовательным соединением L—С элементов позволяют осуществить либо только компенсацию реактивной мощности (РМ), либо компенсацию РМ и фильтрацию высших гармоник. Изменив схему подключения этих элементов, можно также осуществить симметрирование токов без дополнительных затрат.
Радикальным средством улучшения качества электроэнергии является применение компенсации реактивной мощности (КРМ), которая напрямую связана с режимом напряжения.
Ниже указаны способы снижения отклонений, колебаний и несинусоидальности напряжения.
Применяют следующие способы снижения отклонений и колебаний напряжения.
1. Изменение коэффициента трансформации трансформаторов и автотрансформаторов позволяет осуществлять регулирование напряжения в сетях и у электроприемников систем электроснабжения.
Существует два типа устройств у силовых трансформаторов для регулирования напряжения: под нагрузкой (РПН) и без нагрузки (ПБВ).
Трансформаторы с РПН более предпочтительны, диапазон регулирования до 10—16 % .
Для регулирования при отключенной нагрузке для распределительных сетей наиболее часто используют переключатели типа ПВВ с пределами регулирования +5; +2,5; 0; -2,5; -5 % от
2. Приближение электроприемников с резко переменным графиком нагрузки к основным, наиболее мощным источникам питания.
Приближение источников питания к крупным электроприемникам с резкопеременным графиком нагрузки позволяет сократить сферу влияния этих электроприемниов на прочие потребители за счет демпфирования толчков нагрузок мощными трансформаторами.
З. Уменьшение индуктивного сопротивления линии внешнего электроснабжения. Реализация этого способа заключается, например, в отказе от шинопроводов, в уменьшении индуктивности реакторов, в замене шинопроводов кабельными линиями, а также в применении продольной компенсации реактивной мощности.
4. Предусматривают питание крупных электропремников с резкопеременной нагрузкой от отдельных линий, идущих от источника питания ГПП, ТЭЦ, выделение целой секции шин для подпитки ДСП.
5. Ограничение пусковых токов и токов самозапуска электродвигателей.
Нежелателен групповой пуск АД, что может привести к отпаданию контактов магнитного пускателя.
6. Применение автоматического регулирования возбуждения мощных синхронных двигателей.
7. Использование параллельной работы питающих линий и трансформаторов на ГПП (при замкнутом секционном выключателе).
8. Электроснабжение осветительных нагрузок от отдельных трансформаторов.
В случае, когда показатели качества электроэнергии, характеризующие несинусоидалыюсть, не удается довести схемным путем до норм нормированных значений, для ограничения несинусоидальности приходится устранять гармоники высшего порядка с помощью соответствующих фильтров, подключаемых параллельно к сети. Фильтрующий эффект будет тогда, когда фильтр настроен в резонанс с частотой высшей гармоники.
На практике применяют двух- и четырехзвенные фильтры на 3+11 гармоник. Фильтры присоединяют как в местах возникновения несимметрии напряжения, так и в пунктах присоединения источников возникновения несимметрии к сети. Применяют также специальные устройства с регулированием — ФКУ (фильтрокомпенсирующие устройства).
— уменьшение сопротивлений элементов системы электроснабжения;
— изменение напряжений симметричных составляющих;
— ограничение токов симметричных составляющих основной и высших гармонических частот в местах их возникновения.
Первая возможность заключается в использовании сдвоенных реакторов, установок продольной компенсации реактивной мощности, быстродействующих токоограничивающих устройств. Эти методы позволяют осуществить параметрическую стабилизацию режима напряжений, но не устраняют несимметрию и несинусоидальность токов и вызванные ими последствия (перегрузка обмоток вращающихся машин токами обратной последовательности, конденсаторных батарей токами высших гармоник, потери мощности и пр.).
Вторая возможность — создание симметричной системы напряжений на зажимах многофазного электроприемника, подключенного к несимметричной системе. Ее реализация, как правило, сопряжена со значительными затратами и ограничивается индивидуальными ЭП. При этом несимметрия входных токов и напряжений не устраняется. Такой путь может быть использован, например, при разработке устройств питания трехфазных потребителей от системы два провода — земля, рельс, труба от однофазной сети; для симметрирования напряжений сети, подключенной к неполнофазной линии электропередач; для стабилизации напряжения. При реализации этого способа из-за фильтров симметричных составляющих возникают большие потери энергии, обусловленные активными элементами фильтра.
Третья возможность состоит в ограничении нагрузочных токов симметричных составляющих до допустимых значений с помощью поперечно включаемых компенсирующих устройств. Принципиальное отличие этого метода от двух предыдущих заключается в том, что его использование устраняет причину возникновения несимметрии (токи), а не ее следствие (напряжение).
Действительно, несимметричные нагрузки являются источниками токов симметричных составляющих и максимальные значения напряжений с порядком следования фаз, отличных от прямого, имеют место в точках подключения указанных нагрузок к многофазной системе. Ограничивая токи симметричных составляющих в местах их возникновения, можно обеспечить допустимый режим во всех узлах сети и, что особенно важно, уменьшить потери электроэнергии. Одновременно при таком способе открываются широкие возможности создания компенсирующих устройств многофункционального назначения. Так, например, симметричные схемы конденсаторных батарей или фильтров с последовательным соединением L—С элементов позволяют осуществить либо только компенсацию реактивной мощности (РМ), либо компенсацию РМ и фильтрацию высших гармоник. Изменив схему подключения этих элементов, можно также осуществить симметрирование токов без дополнительных затрат.
Радикальным средством улучшения качества электроэнергии является применение компенсации реактивной мощности (КРМ), которая напрямую связана с режимом напряжения.
Ниже указаны способы снижения отклонений, колебаний и несинусоидальности напряжения.
Применяют следующие способы снижения отклонений и колебаний напряжения.
1. Изменение коэффициента трансформации трансформаторов и автотрансформаторов позволяет осуществлять регулирование напряжения в сетях и у электроприемников систем электроснабжения.
Существует два типа устройств у силовых трансформаторов для регулирования напряжения: под нагрузкой (РПН) и без нагрузки (ПБВ).
Трансформаторы с РПН более предпочтительны, диапазон регулирования до 10—16 % .
Для регулирования при отключенной нагрузке для распределительных сетей наиболее часто используют переключатели типа ПВВ с пределами регулирования +5; +2,5; 0; -2,5; -5 % от
2. Приближение электроприемников с резко переменным графиком нагрузки к основным, наиболее мощным источникам питания.
Приближение источников питания к крупным электроприемникам с резкопеременным графиком нагрузки позволяет сократить сферу влияния этих электроприемниов на прочие потребители за счет демпфирования толчков нагрузок мощными трансформаторами.
З. Уменьшение индуктивного сопротивления линии внешнего электроснабжения. Реализация этого способа заключается, например, в отказе от шинопроводов, в уменьшении индуктивности реакторов, в замене шинопроводов кабельными линиями, а также в применении продольной компенсации реактивной мощности.
4. Предусматривают питание крупных электропремников с резкопеременной нагрузкой от отдельных линий, идущих от источника питания ГПП, ТЭЦ, выделение целой секции шин для подпитки ДСП.
5. Ограничение пусковых токов и токов самозапуска электродвигателей.
Нежелателен групповой пуск АД, что может привести к отпаданию контактов магнитного пускателя.
6. Применение автоматического регулирования возбуждения мощных синхронных двигателей.
7. Использование параллельной работы питающих линий и трансформаторов на ГПП (при замкнутом секционном выключателе).
8. Электроснабжение осветительных нагрузок от отдельных трансформаторов.
В случае, когда показатели качества электроэнергии, характеризующие несинусоидалыюсть, не удается довести схемным путем до норм нормированных значений, для ограничения несинусоидальности приходится устранять гармоники высшего порядка с помощью соответствующих фильтров, подключаемых параллельно к сети. Фильтрующий эффект будет тогда, когда фильтр настроен в резонанс с частотой высшей гармоники.
На практике применяют двух- и четырехзвенные фильтры на 3+11 гармоник. Фильтры присоединяют как в местах возникновения несимметрии напряжения, так и в пунктах присоединения источников возникновения несимметрии к сети. Применяют также специальные устройства с регулированием — ФКУ (фильтрокомпенсирующие устройства).
Таблица 1. Приборы контроля качества электроэнергии
Наименование прибора | № регистрации в Государственном реестре средств измерения | Срок действия | Изготовитель |
ЭРИС-КЭ.01 ППКЭ-1-50 РЕСУРС-UF ИВК ОМСК АПКЭ-1 | 18470—99 16024—98 19044—99 18070—99 22298—01 | Бессрочный (на партию 100 шт.) До 01.12.2003 До 01.05.2005 Бессрочный (на партию 30 шт.) 10 лет | 000 «Энергоконтроль», г. Москва (МЭИ) Московский государственный открытый университет (МГОУ) НПП «Энергогехнмка>, г. Пенза 000«Энерготехнология», г. Омск НПФ прософт-Е», г. Екатеринбург |