Школа для Электрика. Все Секреты Мастерства. Образовательный сайт по электротехнике  
 
 


 

Статьи для электриков / Электроснабжение

 

Устройства для регулирования напряжения в сетях промышленных предприятий


Устройства для регулирования напряжения в сетях промышленных предприятийДля выбора средств регулирования напряжения и их размещения в системе электроснабжения необходимо выявить уровни напряжения в различных ее точках с учетом мощностей, передаваемых по ее отдельным участкам, технических параметров этих участков, сечения линий, мощностей трансформаторов, типов реакторов и т. д. При определении средств регулирования исходят не только из технических, но и из экономических критериев.

Основными техническими средствами регулирования напряжения в системах электроснабжения промышленных предприятий являются:

  • силовые трансформаторы с устройствами регулирования под нагрузкой (РПН),

  • вольтодобавочные трансформаторы с регулированием под нагрузкой,

  • конденсаторные батареи продольного и поперечного включения, синхронные двигатели с автоматическим регулированием тока вбзбуждения,

  • статические источники реактивной мощности,

  • генераторы местных электростанций, имеющихся на большинстве крупных промышленных предприятий.

На рис. 1 показана схема централизованного регулирования напряжения в распределительной сети промышленного предприятия, оно осуществляется трансформатором с устройством для автоматического регулирования напряжения под нагрузкой. Трансформатор установлен на главной понизительной подстанции (ГПП) предприятия. Трансформаторы, имеющие устройства РПН, комплектуются блоками для автоматического регулирования напряжения под нагрузкой (АРН).

Схема централизованного регулирования напряжения в распределительной сети промышленного предприятия

Рис. 1. Схема централизованного регулирования напряжения в распределительной сети промышленного предприятия

Централизованное регулирование напряжения в ряде случаев оказывается недостаточным. Поэтому для электроприемников, чувствительных к отклонениям напряжения, в распределительной сети устанавливают вольтодобавочные трансформаторы или индивидуальные стабилизаторы напряжения.

Цеховые трансформаторы распределительных сетей, трансформаторы Т1 — ТЗ (см. рис. 1), как правило, не имеют устройств для регулирования напряжения под нагрузкой и оснащаются устройствами регулирования без возбуждения типа ПБВ, позволяющими переключать ответвления силового трансформатора при отключении его от сети. Указанные устройства используются обычно для сезонного регулирования напряжения.

Важным элементом, улучшающим режим напряжения в сети промышленного предприятия, являются устройства компенсации реактивной мощности — конденсаторные батареи поперечного и продольного включения. Установка последовательно включенных конденсаторов (УПК) дает возможность снизить индуктивное сопротивление и потерю напряжения в линии. Для УПК отношение емкостного сопротивления конденсаторов хк к индуктивному сопротивлению линии хл называется процентом компенсации: С= (хк/хл) х 100 [%].

Устройства УПК осуществляют параметрическое, зависимое от величины и фазы тока нагрузки, регулирование напряжения в сети. На практике прибегают лишь к частичной компенсации реактивного сопротивления (С < 100 %) линии.

Полная компенсация при резком изменении нагрузки и в аварийных режимах может вызвать перенапряжения. В связи с этим при значительных величинах С устройства УПК должны быть оснащены коммутаторами, шунтирующими часть батарей.

Для систем электроснабжения разрабатываются УПК с шунтировкой части секций батареи тиристорными ключами, что расширит область применения УПК в системах электроснабжения промышленных предприятий.

Конденсаторы, подключаемые параллельно сети, генерируют х реактивную мощность и одновременно напряжение, так как уменьшают потери в сети. Реактивная мощность, генерируемая подобными батареями — устройствами поперечной компенсации, Qк = U22πfC. Таким образом, реактивная мощность, отдаваемая батареей поперечно включенных конденсаторов, в значительной мере зависит от величины напряжения на ее зажимах.

При выборе мощности конденсаторов исходят из необходимости обеспечения соответствующего нормам отклонения напряжения при расчетной величине активной нагрузки, что определяется разностью потерь линии до и после включения конденсаторов:

где P1, Q2, Р2, Q2 — передаваемые по линии активные и реактивные мощности до и после установки конденсаторов, rс, хс — сопротивления сети.

Учитывая неизменность передаваемой по линии активной мощности (Р1 = Р2), имеем:

Регулирующий эффект от подключения параллельно сети конденсаторной батареи пропорционален хс, т. е. повышение напряжения у потребителя в конце линии больше, чем в ее начале.

Основным средством регулирования напряжения в распределительных сетях промышленных предприятий являются трансформаторы с регулированием под нагрузкой. Регулировочные ответвления таких трансформаторов располагаются на обмотке высшего напряжения. Переключатель размещают обычно в общем баке с магнитопроводом и приводят в действие электродвигателем. Приводной механизм оснащен конечными выключателями, размыкающими электрическую цепь питания двигателя при достижении переключателем крайнего положения.

На рис. 2, а представлена схема многоступенчатого переключателя типа РНТ-9, имеющего восемь позиций и глубину регулирования ±10 %. Переход между ступенями осуществляется посредством шунтирования смежных ступеней на реактор.

 Переключающие устройства силовых трансформаторов

Рис. 2. Переключающие устройства силовых трансформаторов: а — переключатель типа РНТ, Р — реактор, РО — регулировочная часть обмотки, ПК — подвижные контакты переключателя, б — переключатель типа РНТА, ТС — токоограничивающее сопротивление, ПГР переключатель грубой регулировки, ПТР — переключатель тонкой регулировки

Отечественная промышленность выпускает также переключатели серии РНТА с активным токоограничивающим сопротивлением, имеющие более мелкие ступени регулирования — по 1,5 %. Показанный на рис. 2, б переключатель РНТА имеет семь ступеней тонкой регулировки (ПТР) и ступень грубой регулировки (ПГР).

В настоящее время электротехнической промышленностью также выпускаются статические переключатели отпаек силовых трансформаторов, позволяющие производить быстродействующее регулирование напряжения в сетях промышленных предприятий.

На рис. 3 представлена одна из осваиваемых электротехнической промышленностью систем переключения отпаек силового трансформатора — переключатель «через резистор».

На рисунке показана регулировочная зона трансформатора, имеющая восемь отпаек, соединенных с выходным его зажимом посредством биполярных групп VS1—VS8. Кроме этих групп, имеется биполярная тиристорная переключающая группа, соединенная последовательно с токоограничивающим резистором R.

Рис. 3. Статический переключатель отпаек с токоограничивающим резистором

Принцип работы переключателя состоит в следующем: при переходе с отпайки на отпайку во избежание короткого замыкания секции или разрыва цепи полностью гасится выходящая из работы биполярная группа путем перевода тока на отпайку с резистором, а затем ток переводится на необходимую отпайку. Например, при переходе с отпайки VS3 на VS4 происходит следующий цикл: включается VS.

Ток КЗ секции ограничивается токоограничивающим резистором R, гасятся тиристоры VS3, включается VS4, отключаются тиристоры VS. Аналогично выполняются другие коммутации. Биполярные тиристорные группы VS10 и VS11 производят реверсирование регулировочной зоны. Переключатель имеет усиленный блок тиристоров VS9, осуществляющий нулевую позицию регулятора.

Особенностью работы переключателя является наличие блока автоматического управления (БАУ), выдающего команды управления на VS9 в интервале включения трансформатора на холостой ход. БАУ работает в течение некоторого времени, необходимого для того, чтобы источники, питающие тиристорные группы VS1—VS11 и VS, вышли на режим, поскольку источником питания системы управления переключателя служит сам трансформатор.