Langkah-langkah dan sarana teknis untuk meningkatkan kualitas energi listrik

Untuk menjaga penyimpangan tegangan dan fluktuasi dalam nilai yang memenuhi standar, diperlukan pengaturan tegangan.

Regulasi tegangan adalah proses mengubah level tegangan pada titik-titik karakteristik sistem catu daya dengan bantuan sarana teknis khusus, yang dilakukan secara otomatis sesuai dengan hukum yang telah ditentukan sebelumnya. Hukum pengaturan voltase di pusat daya (CPU) ditentukan oleh organisasi catu daya, dengan mempertimbangkan kepentingan mayoritas pengguna yang terhubung ke CPU tersebut, jika memungkinkan.

Untuk memastikan rezim tegangan yang diperlukan di terminal penerima energi listrik, metode pengaturan tegangan berikut digunakan: di bus pembangkit listrik dan gardu induk (CPU), pada saluran keluar, sambungan dan tambahan.

Saat mengatur voltase pada bus prosesor, mereka menyediakan apa yang disebut pengaturan arus balik.Pengaturan tegangan balik dipahami sebagai peningkatan tegangan hingga 5 - 8% dari nominal pada beban tertinggi dan di bawah tegangan ke nominal (atau lebih rendah) pada beban terendah dengan ramp tergantung pada beban.

Regulasi dilakukan dengan mengubah rasio transformasi trafo suplai… Untuk tujuan ini, trafo dilengkapi dengan alat pengatur tegangan on-load (OLTC)… Trafo dengan sakelar on-load memungkinkan pengaturan voltase dalam kisaran ± 10 hingga ± 16% dengan resolusi 1,25 — 2,5%. Transformator daya 6 — 20 / 0,4 kV perangkat kontrol sakelar peralatan dari sakelar off-circuit (switching tanpa eksitasi) dengan kisaran ± 5% dan langkah penyesuaian ± 2,5% (Tabel 1).

Tabel 1. Tunjangan tegangan untuk transformator 6-20 / 0,4 kV dengan pemutus arus

Pilihan tepat faktor transformasi transformator dengan pemutus sirkuit (misalnya dengan pengaturan musiman) memberikan rezim tegangan terbaik saat beban berubah.

Kemanfaatan menggunakan satu atau beberapa metode pengaturan tegangan ditentukan oleh kondisi lokal, tergantung pada panjang jaringan dan sirkuitnya, cadangan daya reaktif, dll.

Indikator penyimpangan tegangan tergantung pada kehilangan tegangan di jaringan, tergantung pada resistansi jaringan dan beban.Dalam praktiknya, perubahan resistansi jaringan dikaitkan dengan perubahan voltase di dalamnya saat memilih penampang kabel dan inti kabel, dengan mempertimbangkan penyimpangan voltase penerima tenaga listrik (menurut kerugian tegangan yang diizinkan), serta saat menggunakan koneksi seri kapasitor di saluran udara (instalasi kompensasi longitudinal - UPK).

Kapasitor yang terhubung secara seri mengkompensasi beberapa resistansi induktif saluran, sehingga mengurangi komponen reaktif di saluran dan menciptakan beberapa tegangan tambahan di jaringan, tergantung pada beban.

Koneksi seri kapasitor direkomendasikan hanya untuk daya reaktif beban yang signifikan (tgφ > 0,75-1,0). Jika faktor daya reaktif mendekati nol, kehilangan tegangan saluran terutama ditentukan oleh resistensi aktif dan daya aktif. Dalam kasus ini, kompensasi resistansi induktif tidak praktis.

Penggunaan UPC sangat efektif dalam kasus fluktuasi beban yang tajam, karena efek pengaturan kapasitor (nilai tegangan tambahan) sebanding dengan arus beban dan berubah secara otomatis dengan praktis tanpa inersia. Oleh karena itu, koneksi seri kapasitor harus digunakan pada saluran udara tegangan 35 kV dan di bawahnya, memasok beban bolak-balik secara tiba-tiba dengan faktor daya yang relatif rendah. Mereka juga digunakan dalam jaringan industri dengan beban yang berfluktuasi tajam.

Selain langkah-langkah yang dibahas di atas untuk mengurangi resistansi jaringan, langkah-langkah untuk mengubah beban jaringan, terutama yang reaktif, mengarah pada pengurangan kehilangan tegangan dan karenanya meningkatkan tegangan akhir saluran. Hal ini dapat dilakukan dengan menerapkan instalasi kompensasi lateral (menghubungkan bank kapasitor secara paralel dengan beban) dan sumber daya reaktif (RPS) berkecepatan tinggi, mengembangkan jadwal aktual perubahan daya reaktif.

Untuk meningkatkan rezim tegangan jaringan, untuk mengurangi penyimpangan dan fluktuasi tegangan, dimungkinkan untuk menggunakan motor sinkron yang kuat dengan kontrol eksitasi otomatis.

Untuk meningkatkan seperti itu indikator kualitas daya disarankan untuk menyambungkan penerima listrik yang mendistorsi CE pada titik sistem dengan nilai daya hubung singkat tertinggi. Dan penggunaan sarana untuk membatasi arus hubung singkat dalam jaringan yang mengandung beban tertentu harus dilakukan hanya dalam batas yang diperlukan untuk memastikan pengoperasian perangkat switching dan peralatan listrik yang andal.

Cara utama untuk mengurangi pengaruh tegangan non-sinusoidal. Di antara sarana teknis yang digunakan: perangkat filter: beralih secara paralel dengan beban filter resonansi pita sempit, perangkat kompensasi filter (FCD), perangkat penyeimbang filter (FSU), IRM yang mengandung FCD, peralatan khusus yang ditandai dengan tingkat rendah generasi harmonik yang lebih tinggi, transformator "tak jenuh", konverter multifase dengan karakteristik energi yang ditingkatkan.

Dalam gambar.1, a menunjukkan diagram filter pasif melintang (paralel) dengan harmonik yang lebih tinggi. Sambungan filter adalah rangkaian induktansi dan kapasitansi yang dihubungkan secara seri, disetel ke frekuensi harmonik tertentu.

Beras. 1. Diagram skematik filter dengan harmonik yang lebih tinggi: a — pasif, b — filter aktif (AF) sebagai sumber tegangan, c — AF sebagai sumber arus, VP — konverter katup, F5, F7 — masing-masing memfilter sambungan ke 5 7 dan Harmonik ke-7, tis — tegangan saluran, tiAF — tegangan AF, timah — tegangan beban, Azc — arus saluran, AzAf — arus dihasilkan oleh AF, Azn — arus beban

Ketahanan sambungan filter terhadap arus harmonik yang lebih tinggi Xfp = XLn-NS° C/n, di mana XL, Xc masing-masing adalah resistansi reaktor dan bank kapasitor terhadap arus frekuensi daya, n — jumlah komponen harmonik.

Dengan meningkatnya frekuensi, induktansi reaktor meningkat secara proporsional dan bank kapasitor menurun berbanding terbalik dengan bilangan harmonik. Pada frekuensi salah satu harmonik, resistansi induktif reaktor menjadi sama dengan kapasitansi bank kapasitor dan resonansi tegangan... Dalam hal ini, resistansi koneksi filter n arus frekuensi resonansi adalah nol dan menggerakkan sistem kelistrikan pada frekuensi ini. Angka harmonik yar dari frekuensi resonansi dihitung dengan rumus

Filter ideal sepenuhnya menyaring arus harmonik ke frekuensi yang koneksinya disetel.Namun dalam praktiknya, adanya resistensi aktif pada reaktor dan bank kapasitor dan penyetelan sambungan filter yang tidak akurat menyebabkan penyaringan harmonik yang tidak lengkap.Filter paralel adalah serangkaian bagian, masing-masing disetel untuk beresonansi untuk frekuensi harmonik tertentu.

Jumlah tautan dalam filter bisa berubah-ubah. Dalam praktiknya, filter yang terdiri dari dua atau empat bagian yang disetel ke frekuensi harmonik ke-5, ke-7, ke-11, ke-13, ke-23, dan ke-25 biasanya digunakan. Filter transversal terhubung baik di tempat di mana harmonik yang lebih tinggi muncul dan di titik di mana mereka diperkuat. Filter crossover adalah sumber daya reaktif dan sarana untuk mengkompensasi beban reaktif.

Parameter filter dipilih sedemikian rupa sehingga koneksi disetel dalam resonansi dengan frekuensi harmonik yang disaring, dan kapasitansinya memungkinkan untuk menghasilkan daya reaktif yang diperlukan pada frekuensi industri. Dalam beberapa kasus, bank kapasitor dihubungkan secara paralel dengan filter untuk mengkompensasi daya reaktif. Perangkat semacam itu disebut filter kompensasi (PKU)... Perangkat kompensasi filter melakukan fungsi penyaringan harmonik dan fungsi kompensasi daya reaktif.

Saat ini, selain filter pita sempit pasif, mereka juga menggunakan filter aktif (AF)... Filter aktif adalah konverter AC-DC dengan penyimpanan energi listrik kapasitif atau induktif di sisi DC, yang membentuk nilai tegangan atau arus tertentu melalui modulasi pulsa. Ini termasuk sakelar daya terintegrasi yang terhubung sesuai dengan skema standar.Koneksi AF ke jaringan sebagai sumber tegangan ditunjukkan pada gambar. 1, b, sebagai sumber arus — dalam gbr. 1, c.

Pengurangan ketidakseimbangan sistematis dalam jaringan tegangan rendah dilakukan dengan distribusi rasional beban satu fasa antar fasa sedemikian rupa sehingga resistansi beban ini kira-kira sama satu sama lain. Jika ketidakseimbangan tegangan tidak dapat dikurangi menggunakan solusi rangkaian, maka perangkat khusus digunakan: peralihan bank kapasitor asimetris (Gbr. 2) atau sirkuit penyeimbang (Gbr. 3) dari beban fase tunggal.

Beras. 2. Perangkat penyeimbang bank kapasitor

Beras. 3. Sirkuit balun khusus

Jika asimetri berubah sesuai dengan hukum probabilitas, maka perangkat penyeimbang otomatis digunakan untuk mengurangi, diagram salah satunya ditunjukkan pada gambar. 4. Perangkat simetris yang dapat disesuaikan mahal dan rumit dan penerapannya menimbulkan masalah baru (khususnya tegangan non-sinusoidal). Oleh karena itu, tidak ada pengalaman positif dengan penggunaan balun di Rusia.

Beras. 4. Sirkuit balun tipikal

Untuk perlindungan lonjakan, arester lonjakan... Terhadap penurunan tegangan jangka pendek dan penurunan tegangan, kompensator distorsi tegangan dinamis (DKIN) dapat digunakan, yang memecahkan banyak masalah kualitas daya, termasuk penurunan (termasuk impuls) dan lonjakan tegangan suplai.

Keunggulan utama DKIN:

• tanpa baterai dan semua masalah yang terkait dengannya,

• waktu respons untuk gangguan daya singkat 2 ms,

• efisiensi perangkat DKIN lebih dari 99% pada beban 50% dan lebih dari 98,8% pada beban 100%,

• konsumsi energi yang rendah dan biaya operasi yang rendah,

• kompensasi komponen harmonik, jitter,

• tegangan keluaran sinusoidal,

• perlindungan terhadap semua jenis sirkuit pendek,

• keandalan yang tinggi.

Mengurangi tingkat dampak negatif pada jaringan penerima daya dari beban tertentu (kejutan, dengan karakteristik volt-ampere non-linier, asimetris) dicapai dengan normalisasi dan pembagian catu daya menjadi beban khusus dan "diam".

Selain alokasi input terpisah untuk beban tertentu, solusi lain dimungkinkan untuk konstruksi skema catu daya yang rasional:

• skema empat bagian dari gardu step-down utama pada tegangan 6-10 kV dengan transformator dengan belitan sekunder terbelah dan dengan reaktor ganda untuk pasokan terpisah dari "diam" dan beban spesifik,

• transfer transformator gardu induk step-down (GPP) ke operasi paralel dengan menyalakan sakelar penampang 6-10 kV ketika arus hubung singkat diizinkan. Langkah ini juga dapat diterapkan sementara, misalnya selama periode start-up mesin besar,

• menerapkan beban penerangan di jaringan listrik toko secara terpisah dari catu daya bolak-balik yang tiba-tiba (misalnya, dari perangkat las).