Các biện pháp, phương tiện kỹ thuật nâng cao chất lượng điện năng

Để giữ độ lệch và dao động của điện áp trong các giá trị tuân thủ tiêu chuẩn, cần phải điều chỉnh điện áp.

Điều chỉnh điện áp là quá trình thay đổi các mức điện áp tại các điểm đặc trưng của hệ thống cung cấp điện với sự trợ giúp của các phương tiện kỹ thuật đặc biệt, được thực hiện một cách tự động theo quy luật định sẵn. Luật điều chỉnh điện áp trong các trung tâm điện lực (CPU) được xác định bởi tổ chức cung cấp điện, có tính đến lợi ích của đa số người dùng được kết nối với CPU đó, nếu có thể.

Để đảm bảo chế độ điện áp cần thiết tại các cực của máy thu năng lượng điện, các phương pháp điều chỉnh điện áp sau đây được sử dụng: trên các thanh cái của nhà máy điện và trạm biến áp (CPU), trên các đường dây ra, nối và bổ sung.

Khi điều chỉnh điện áp trên các bus của bộ xử lý, chúng cung cấp cái gọi là điều chỉnh ngược dòng.Điều chỉnh điện áp ngược được hiểu là tăng điện áp lên 5 - 8% danh định ở tải cao nhất và dưới điện áp danh định (hoặc thấp hơn) ở tải thấp nhất với độ dốc phụ thuộc vào tải.

Việc điều chỉnh được thực hiện bằng cách thay đổi tỷ số biến đổi của máy biến áp cung cấp… Với mục đích này, máy biến áp được trang bị phương tiện điều chỉnh điện áp khi tải (OLTC)… Máy biến áp có công tắc khi tải cho phép điều chỉnh điện áp trong khoảng ± 10 đến ± 16% với độ phân giải 1,25 — 2,5%. Máy biến áp điện 6 — 20 / 0,4 kV thiết bị chuyển đổi thiết bị điều khiển công tắc ngắt mạch (chuyển mạch không kích thích) với dải ± 5% và bước điều chỉnh ± 2,5% (Bảng 1).

Bảng 1. Phụ cấp điện áp cho máy biến áp 6-20/0,4 kV có máy cắt

lựa chọn đúng đắn yếu tố biến đổi một máy biến áp có bộ ngắt mạch (ví dụ với quy định theo mùa) cung cấp chế độ điện áp tốt nhất có thể khi tải thay đổi.

Tính hiệu quả của việc sử dụng một hoặc một phương pháp điều chỉnh điện áp khác được xác định bởi các điều kiện cục bộ, tùy thuộc vào độ dài của mạng và mạch của nó, dự trữ công suất phản kháng, v.v.

Chỉ báo độ lệch điện áp phụ thuộc vào tổn thất điện áp trong mạng, phụ thuộc vào điện trở của mạng và tải.Trong thực tế, sự thay đổi điện trở của mạng có liên quan đến sự thay đổi điện áp trong đó khi chọn mặt cắt ngang của dây và lõi cáp, có tính đến độ lệch điện áp của máy thu điện (theo tổn thất điện áp cho phép), cũng như khi sử dụng kết nối nối tiếp các tụ điện trong đường dây trên không (lắp đặt bù dọc - UPK).

Các tụ điện mắc nối tiếp bù cho một số điện trở cảm ứng của đường dây, do đó làm giảm thành phần điện kháng trong đường dây và tạo ra một số điện áp bổ sung trong mạng, tùy thuộc vào tải.

Đấu nối nối tiếp các tụ điện chỉ được khuyến nghị đối với công suất phản kháng tải đáng kể (tgφ > 0,75-1,0). Nếu hệ số công suất phản kháng gần bằng không, mất điện áp đường dây chủ yếu được xác định bởi điện trở hoạt động và công suất hoạt động. Trong những trường hợp này, bù điện trở cảm ứng là không thực tế.

Việc sử dụng UPC rất hiệu quả trong trường hợp tải dao động mạnh, vì hiệu ứng điều chỉnh của tụ điện (giá trị của điện áp bổ sung) tỷ lệ thuận với dòng tải và thay đổi tự động mà hầu như không có quán tính. Do đó, tụ bù nối tiếp nên được sử dụng ở đường dây trên không có điện áp từ 35 kV trở xuống, cung cấp cho các tải xoay chiều đột ngột với hệ số công suất tương đối thấp. Chúng cũng được sử dụng trong các mạng công nghiệp có tải dao động mạnh.

Ngoài các biện pháp đã thảo luận ở trên để giảm điện trở mạng, các biện pháp thay đổi tải mạng, đặc biệt là tải phản kháng, dẫn đến giảm tổn thất điện áp và do đó làm tăng điện áp cuối đường dây. Điều này có thể được thực hiện bằng cách áp dụng các cài đặt bù bên (kết nối các tụ bù song song với tải) và các nguồn công suất phản kháng tốc độ cao (RPS), phát triển lịch trình thay đổi công suất phản kháng thực tế.

Để cải thiện chế độ điện áp mạng, để giảm độ lệch và dao động điện áp, có thể sử dụng động cơ đồng bộ mạnh mẽ với điều khiển kích thích tự động.

Để cải thiện như vậy chỉ tiêu chất lượng điện năng nên kết nối các máy thu điện làm méo CE tại các điểm hệ thống có giá trị công suất ngắn mạch cao nhất. Và việc sử dụng các phương tiện để hạn chế dòng điện ngắn mạch trong các mạng có tải cụ thể chỉ nên được thực hiện trong giới hạn cần thiết để đảm bảo hoạt động đáng tin cậy của các thiết bị chuyển mạch và thiết bị điện.

Các cách chính để giảm ảnh hưởng của điện áp không hình sin. Trong số các phương tiện kỹ thuật được sử dụng: thiết bị lọc: chuyển đổi song song với tải của bộ lọc cộng hưởng dải hẹp, thiết bị bù bộ lọc (FCD), thiết bị cân bằng bộ lọc (FSU), IRM chứa FCD, thiết bị đặc biệt được đặc trưng bởi mức độ thấp tạo ra sóng hài cao hơn, máy biến áp "không bão hòa", bộ chuyển đổi nhiều pha với các đặc tính năng lượng được cải thiện.

Trong bộ lễ phục.1, a cho thấy sơ đồ của bộ lọc thụ động ngang (song song) có sóng hài cao hơn. Kết nối bộ lọc là một mạch điện cảm và điện dung được kết nối nối tiếp, được điều chỉnh theo tần số của một sóng hài cụ thể.

Cơm. 1. Sơ đồ các bộ lọc có sóng hài cao hơn: a — bộ lọc thụ động, b — bộ lọc tích cực (AF) làm nguồn điện áp, c — AF làm nguồn dòng điện, VP — bộ chuyển đổi van, F5, F7 — các kết nối bộ lọc tương ứng với 5 thứ 7 và Sóng hài bậc 7, tis — điện áp đường dây, tiAF — điện áp AF, thiếc — điện áp tải, Azc — dòng điện, AzAf — dòng điện do AF tạo ra, Azn — dòng điện tải

Điện trở của kết nối bộ lọc với dòng điện hài cao hơn Xfp = XLn-NS° C/n, trong đó XL, Xc lần lượt là điện trở của cuộn kháng và dãy tụ điện với dòng điện tần số nguồn, n — số thành phần hài.

Khi tần số tăng, độ tự cảm của cuộn kháng tăng tỷ lệ thuận và tụ điện giảm tỷ lệ nghịch với số sóng hài. Ở tần số của một trong các sóng hài, điện trở cảm ứng của cuộn kháng bằng với điện dung của tụ điện và cộng hưởng điện áp... Trong trường hợp này, điện trở của kết nối bộ lọc n dòng tần số cộng hưởng bằng không và nó điều khiển hệ thống điện ở tần số này. Năm số sóng hài của tần số cộng hưởng được tính theo công thức

Một bộ lọc lý tưởng lọc hoàn toàn các dòng điện hài theo tần số mà các kết nối của nó được điều chỉnh.Tuy nhiên, trong thực tế, sự hiện diện của các điện trở hoạt động trên các cuộn kháng và tụ điện và việc điều chỉnh không chính xác các kết nối bộ lọc dẫn đến việc lọc các sóng hài không hoàn toàn. Một bộ lọc song song là một loạt các phần, mỗi phần được điều chỉnh để cộng hưởng cho một tần số sóng hài cụ thể.

Số lượng liên kết trong bộ lọc có thể tùy ý. Trong thực tế, các bộ lọc bao gồm hai hoặc bốn phần được điều chỉnh theo tần số của hài thứ 5, 7, 11, 13, 23 và 25 thường được sử dụng. Các bộ lọc ngang được kết nối ở cả những nơi xuất hiện sóng hài cao hơn và tại những điểm mà chúng được khuếch đại. Bộ lọc chéo vừa là nguồn cung cấp công suất phản kháng vừa là phương tiện bù tải phản kháng.

Các tham số của bộ lọc được chọn sao cho các kết nối được điều chỉnh cộng hưởng với tần số của sóng hài được lọc và điện dung của chúng giúp tạo ra công suất phản kháng cần thiết ở tần số công nghiệp. Trong một số trường hợp, một tụ bù được kết nối song song với bộ lọc để bù công suất phản kháng. Thiết bị như vậy được gọi là bộ lọc bù (PKU)... Thiết bị bù lọc thực hiện cả chức năng lọc sóng hài và chức năng bù công suất phản kháng.

Hiện tại, ngoài các bộ lọc băng hẹp thụ động, chúng còn sử dụng các bộ lọc tích cực (AF)... Bộ lọc tích cực là một bộ chuyển đổi AC-DC có tích trữ điện dung hoặc điện cảm ở phía DC, tạo thành một giá trị điện áp hoặc dòng điện nhất định thông qua điều chế xung. Nó bao gồm các công tắc nguồn tích hợp được kết nối theo sơ đồ tiêu chuẩn.Kết nối AF với mạng dưới dạng nguồn điện áp được hiển thị trong hình. 1, b, như một nguồn hiện tại — trong hình. 1, c.

Việc giảm sự mất cân bằng hệ thống trong các mạng điện áp thấp được thực hiện bằng cách phân phối hợp lý các tải một pha giữa các pha sao cho điện trở của các tải này xấp xỉ bằng nhau. Nếu không thể giảm sự mất cân bằng điện áp bằng cách sử dụng các giải pháp mạch, thì các thiết bị đặc biệt sẽ được sử dụng: chuyển mạch không đối xứng của dãy tụ điện (Hình 2) hoặc mạch cân bằng (Hình 3) của tải một pha.

Cơm. 2. Thiết bị cân bằng ngân hàng tụ điện

Cơm. 3. Mạch balun đặc biệt

Nếu sự bất đối xứng thay đổi theo quy luật xác suất, thì các thiết bị cân bằng tự động được sử dụng để giảm, sơ đồ của một trong số đó được hiển thị trong hình. 4. Các thiết bị đối xứng có thể điều chỉnh đắt tiền và phức tạp và ứng dụng của chúng làm nảy sinh các vấn đề mới (đặc biệt là điện áp không hình sin). Do đó, không có kinh nghiệm tích cực với việc sử dụng balun ở Nga.

Cơm. 4. Mạch balun điển hình

Để bảo vệ chống đột biến, chống sét lan truyền... Để chống lại hiện tượng sụt giảm điện áp và sụt áp trong thời gian ngắn, có thể sử dụng bộ bù méo điện áp động (DKIN), giúp giải quyết nhiều vấn đề về chất lượng điện năng, bao gồm cả sụt áp (bao gồm cả xung) và tăng điện áp nguồn.

Những ưu điểm chính của DKIN:

• không có pin và tất cả các vấn đề liên quan đến chúng,

• thời gian phản hồi khi mất điện ngắn 2 ms,

• hiệu quả của thiết bị DKIN là hơn 99% ở 50% tải và hơn 98,8% ở 100% tải,

• tiêu thụ năng lượng thấp và chi phí vận hành thấp,

• bồi thường của các thành phần sóng hài, jitter,

• điện áp đầu ra hình sin,

• bảo vệ chống lại tất cả các loại ngắn mạch,

• độ tin cậy cao.

Giảm mức độ tác động tiêu cực đến mạng máy thu điện của các tải cụ thể (sốc, với các đặc tính vôn-ampe phi tuyến tính, không đối xứng) đạt được bằng cách chuẩn hóa và phân chia nguồn điện thành các tải cụ thể và "im lặng".

Ngoài việc phân bổ đầu vào riêng cho các tải cụ thể, có thể có các giải pháp khác để xây dựng các sơ đồ cung cấp điện hợp lý:

• sơ đồ bốn phần của trạm biến áp hạ áp chính ở điện áp 6-10 kV với các máy biến áp có cuộn thứ cấp tách rời và với các lò phản ứng kép để cung cấp riêng «im lặng» và tải cụ thể,

• chuyển các máy biến áp của trạm biến áp hạ áp chính (GPP) sang vận hành song song bằng cách bật công tắc cắt 6-10 kV khi cho phép dòng điện ngắn mạch. Biện pháp này cũng có thể được áp dụng tạm thời, ví dụ như trong thời gian khởi động của động cơ lớn,

• thực hiện tải chiếu sáng trong các mạng điện của cửa hàng tách biệt với nguồn điện xoay chiều đột ngột (ví dụ: từ các thiết bị hàn).