Bt-teh.ru

БТ Тех
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

4. 5. Методы регулирования напряжения в электрических сетях

4.5. Методы регулирования напряжения в электрических сетях

Напряжение в сети непрерывно меняется из-за изменения:

б) сопротивления элементов сети,

в) режимов работы источников питания (ИП).

Регулирование напряжения – это изменение уровня напряжения в характерных точках сети с помощью специальных технических средств.

Рис.4.8. Способы регулирования напряжения.

Напряжение на шинах потребителя: .

Возможности изменения напряжения :

1) С помощью изменения напряжения в центре питания (ЦП). Этот способ называется централизованным регулированием.

2) С помощью линейного регулятора (ЛР, рис.4.8). Фаза и величина добавки ΔUлр изменяются с помощью переключения концов вторичной обмотки и отпаек вольтодобавочного трансформатора.

3) — изменение реактивной мощности путем подключения конденсатор­ных батарей. Этот способ называется «компенсация реактивной мощности» или «поперечная компенсация».

Изменение реактивного сопротивления за счет последовательно включен­ных конденсаторов (Х – Хс). Этот способ называется «продольная компенсация». Он используется для ВЛ 6 кВ средней длины, для длинных линий высокого сверхвысокого напряжения и для питания резкопеременной нагрузки (дуговые печи, прокатные станы, сварка).

4.6. Регулирование напряжения в цп с помощью трансформатора

Существует 2 типа регуляторов напряжения:

ПБВ – переключение без возбуждения.

2) РПН – регулятор под нагрузкой (цепь не должна разрываться).

Принцип действия обоих регуляторов заключается в изменении коэффициента трансформации силового трансформатора путем изменения числа витков первичной обмотки (рис.4.9).

Рис.4.9. Изменение коэффициента трансформации силового трансформатора.

; , гдеU1, U2 – первичное и вторичное напряжения на холостом ходу.

Переключатели ПБВ и РПН устанавливают на первичной обмотке, т.к. первичный ток трансформатора в Кт раз меньше вторичного .

Трансформаторы с РПН

Переключение отпаек под нагрузкой производится без разрыва электрической цепи. В процессе переключения соседние отпайки оказываются на короткое время замкнуты, но ток замыкания ограничивают с помощью специальных активных сопротивлений или реакторов. Перемещение переключателя отпаек осуществляется с помощью электропривода, управляемого дистанционно в ручном или автоматическом режиме.

Трансформаторы с ПБВ

Современные трансформаторы с ПБВ стандартно имеют 5 отпаек (положений переключения), с номерами: -2, -1, 0, +1, +2, отпайка «0» — соответствует первичному номинальному напряжению.

Рис.4.10. Отпайки трансформатора с ПБВ.

Разность напряжений между соседними отпайками обозначается и называется ступенью регулирования.

Пример: трансформатор с ПБВ имеет первичное номинальное напряжение U = 10 кВ. В таблице приведены номинальные напряжения отпаек.

Регулирование напряжения в цепях постоянного тока

Сегодня, как в промышленности, так и в гражданской сфере, есть немало установок, электроприводов, технологий, где для питания требуется не переменное, а постоянное напряжение. К таким установкам относятся различные промышленные станки, строительное оборудование, двигатели электротранспорта (метро, троллейбус, погрузчик, электрокар), и другие установки постоянного тока разного рода.

Напряжение питания для некоторых из этих устройств должно быть изменяемым, чтобы например изменяющийся ток питания электродвигателя приводил бы к соответствующему изменению скорости вращения его ротора.

Один из первых способов регулировки постоянного напряжения — регулирование при помощи реостата. Затем можно вспомнить схему двигатель — генератор — двигатель, где опять же регулированием тока в обмотке возбуждения генератора достигалось изменение рабочих параметров конечного двигателя.

Но эти системы не экономичны, они считаются устаревшими, и гораздо более современными являются схемы регулирования на базе тиристоров. Тиристорное регулирование более экономично, более гибко, и не приводит к увеличению массо-габаритных параметров установки целиком. Однако, обо всем по порядку.

Реостатное регулирование (регулирование при помощи добавочных резисторов)

Регулирование при помощи цепи последовательно соединенных резисторов позволяет изменять ток и напряжение питания электродвигателя путем ограничения тока в его якорной цепи. Схематически это выглядит как цепочка добавочных резисторов, присоединенных последовательно к обмотке двигателя, и включенных между ней и плюсовой клеммой источника питания.

Реостатное регулирование ДПТ

Часть резисторов может быть по мере надобности шунтирована контакторами, чтобы соответствующим образом изменился ток через обмотку двигателя. Раньше в тяговых электроприводах такой метод регулирования был распространен весьма широко, и за неимением альтернатив приходилось мириться с очень низким КПД в силу значительных тепловых потерь на резисторах. Очевидно, это наименее эффективный метод — лишняя мощность просто рассеивается в виде ненужного тепла.

Регулирование по системе двигатель — генератор — двигатель

Здесь напряжение для питания мотора постоянного тока получается на месте, при помощи генератора постоянного тока. Приводной мотор вращает генератор постоянного тока, который и питает в свою очередь мотор исполнительного механизма.

Регулирование рабочих параметров двигателя исполнительного механизма достигается путем изменения тока обмотки возбуждения генератора. Больше ток обмотки возбуждения генератора — большее напряжение подается на конечный двигатель, меньше ток обмотки возбуждения генератора — меньшее напряжение, соответственно, подается на конечный двигатель.

Регулирование по системе двигатель — генератор — двигатель

Данная система, на первый взгляд, более эффективна, чем просто рассеивание энергии в виде тепла на резисторах, однако и она отличается своими недостатками. Во-первых, система содержит две дополнительные, довольно габаритные, электрические машины, которые необходимо время от времени обслуживать. Во-вторых, система инерционна — соединенные три машины не в состоянии резко изменить свой ход. В результате снова КПД получается низким. Однако, на протяжении некоторого времени такие системы использовались на заводах в 20 веке.

Метод тиристорного регулирования

С появлением во второй половине 20 века полупроводниковых приборов, появилась возможность создания малогабаритных тиристорных регуляторов для двигателей постоянного тока. Двигатель постоянного тока теперь просто подключался к сети переменного тока через тиристор, и, варьируя фазу открывания тиристора, стало возможным получить плавное регулирование скорости вращения ротора двигателя. Этот метод позволил совершить рывок в подъеме КПД и быстродействия преобразователей для питания моторов постоянного тока.

Метод тиристорного регулирования ДПТ

Метод тиристорного регулирования и сейчас используется, в частности, для управления скоростью вращения барабана в автоматических стиральных машинах, где в качестве привода служит коллекторный высокооборотный мотор. Справедливости ради отметим, что аналогичный метод регулирования работает и в тиристорных диммерах, способных управлять яркостью свечения ламп накаливания.

Регулировка на базе ШИМ со звеном переменного напряжения

Постоянный ток при помощи инвертора преобразуется в переменный ток, который затем при помощи трансформатора повышается или понижается, после чего выпрямляется. Выпрямленное напряжение подается на обмотки электродвигателя постоянного тока. Возможно дополнительное импульсное регулирование посредством ШИМ-модуляции, тогда достигаемый эффект на выходе несколько похож на тиристорное регулирование.

Регулировка на базе ШИМ со звеном переменного напряжения

Наличие трансформатора и инвертора в принципе приводит к удорожанию системы в целом, однако современная полупроводниковая база позволяет строить конверторы в виде готовых малогабаритных устройств с питанием от сети переменного тока, где трансформатор стоит высокочастотный импульсный, и в итоге габариты получаются небольшими, а КПД уже достигает 90%.

Импульсное управление

Система импульсного управления моторами постоянного тока похожа по своему устройству на импульсный DC-DC преобразователь. Этот метод является одним из наиболее современных, и именно его используют сегодня в электрокарах и внедряют в метро. Звено понижающего преобразователя (диод и дроссель) объединено в последовательную цепь с обмоткой мотора, и регулируя ширину подаваемых на звено импульсов, добиваются требуемого среднего тока через обмотку мотора.

Импульсное управление двигателем постоянного тока

Такие импульсные системы управления, по сути — импульсные преобразователи, отличаются более высоким КПД — более 90%, и обладают отличным быстродействием. Здесь открываются широкие возможности для рекуперации электроэнергии, что весьма актуально для станков с большой инерционностью и для электрокаров.

Задачи и методы регулирования напряжения

Регулирование напряжения в электрических сетях представляет собой принудительное изменение напряжения в отдельных точках сети по заранее заданным законам, которые должны устанавливаться из условий обеспечения наиболее экономичной совместной работы источников активной и реактивной мощностей, электрических сетей и присоединенных к ним приемников электрической энергии. Напряжение в различных точках сети постоянно меняется вместе с изменением нагрузки, режима работы источника питания, сопротивлений питающих линий. При этом отклонения напряжения в точках подключения электроприемников могут выходить за допустимые значения. Действующие в настоящее время нормативные документы регламентируют отклонения напряжения на зажимах электроприемников общепромышленного назначения, обеспечивающие нормальные технические условия их работы в следующих пределах:

— у электродвигателей +10%, -5% ;

— у осветительных приборов +5% , -2,5 %;

— у остальных электроприемников +5% , -5 %.

В послеаварийном режиме для всех электроприемников допускается дополнительное снижение напряжения на 5% и дополнительное повышение напряжения на 2,5%.

Цель решения задачи регулирования напряжения заключается в определении законов, в соответствии с которыми осуществляется принудительное изменение напряжения в определенных местах сети до величин, при которых в точках присоединения электроприемников, их групп или потребителей в целом напряжение будет находиться в допустимых пределах.

Решение задачи регулирования напряжения существенно зависит от вида распределительных сетей. Распределительные сети можно разделить на три вида:

— системообразующие сети, т.е. сети, обеспечивающие связь электроэнергетических систем между собой с целью полного удовлетворения электроэнергией потребителей в масштабах крупных регионов и страны в целом;

— районные распределительные сети, т.е. сети, обеспечивающие связь между электростанциями и подстанциями в масштабах электроэнергетической системы;

— местные распределительные сети, т.е. сети, обеспечивающие связь подстанций электроэнергетических систем непосредственно с потребителями электроэнергии.

Распределительные сети (РС) систем электроснабжения объектов относятся к местным распределительным сетям и обеспечивают передачу электроэнергии от так называемых центров питания (ЦП) потребителям. Для объектов центрами питания являются главные (сетевые) понизительные подстанции (ГПП, СПП), получающие питание от сетей энергосистемы 35…220 кВ, к шинам вторичного напряжения которых подсоединены сети 10(6) кВ.

Способы и средства регулирования напряжения в местных РС, т.е. сетях напряжением 0,4; 6…20 кВ могут быть установлены из следующих соотношений.

Действительное напряжение на низшей стороне трансформатора определяется

studopedia.org — Студопедия.Орг — 2014-2021 год. Студопедия не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования (0.001 с) .

Регулирование напряжения на предприятии

Для успешного решения задачи регулирования напряжения на предприятии необходимо установить: полные данные о питающей сети и о потребителе (нагрузке). Ф актическое значение величины напряжения в заданной точке и на шинах питающей подстанции или трансформаторного пункта и его изменение в течение суток.

Электроснабжение промышленных предприятий осуществляется от энергетической системы, как правило, по распределительной воздушной или кабельной сети напряжениями 35, 10 или 6 кВ. Нормированных значений величин потерь напряжения для сетей не существует. однако на основе опыта проектирования и эксплуатации электрических сетей можно указать на следующие величины допустимых потерь напряжения, при которых сеть может считаться правильно спроектированной:

Допустимые потери напряжения

Воздушная сеть высокого напряжения:

А) нормальный режим — 8 %

Б) аварийный режим — 12 %

Кабельная сеть высокого напряжения:

А) нормальный режим — 6 %;

Б) аварийный режим — 10 %

Воздушная сеть низкого напряжения:

А) от шин трансформатора до потребителя — 6 %;

Б) от трансформатора до ввода в дом — 4 %;

В) от ввода до потребителя — 2 %.

Если потребитель ощущает недостаточную величину напряжения круглосуточно, то есть независимо от изменения нагрузки, следует, используя, данные допустимых потерь напряжения, проверить правильность выбора сечения проводов сети. При этом сети высшего и низшего напряжения рассматриваются как два независимых звена и проверяются отдельно.

Известно, что каждое изменение нагрузки в сети низшего напряжения вызывает изменение тока в сети высшего напряжения, поэтому, ставя перед собой задачу регулирования напряжения в низковольтной сети (например 380 В), не следует забывать, что результаты регулирования напряжения будут зависеть также от параметров сети более высоких напряжения (10-35 кВ).

После проверочного расчета сети необходимо составить полную схему ее замещения, включив в нее трансформатор и рассматривая всю сеть как цепочку последовательно соединенных сопротивлений.

При этом действительную величину сопротивлений проводов следует предварительно пересчитать к одному напряжению, принятому за «базисное» по формулам:

где R’ и X’ — приведенная величина активного и реактивного сопротивлений, а U’ — базисное напряжение, обычно высшее.

После такого преобразования сеть, имеющую одну ступень трансформации, можно рассматривать как сеть одного «базисного» напряжения.

В случае необходимости получения действительных напряжений на стороне низшего напряжения из расчетных значений следует произвести обратное преобразование, поделив приведенное напряжение на коэффициент трансформации.

Возможности регулирования напряжения у потребителя воздействием на параметры сети весьма ограничены. К ним следует отнести следующие способы регулирования напряжения:

А) Отключение одного из параллельно работающих трансформаторов в режиме минимальной нагрузки. При этом за счет увеличения сопротивления звена трансформатора вдвое напряжение у потребителя может быть несколько снижено. Отключение загруженных трансформаторов приводит к изменениям параметров сети; это мероприятие возможно только в случае наличия параллельно работающих трансформаторов и влечет за собой некоторое снижение требований бесперебойности, так как в случае аварии с оставшимся трансформатором неизбежен простой предприятия на время, необходимое для оперативных переключений. В сетях высокого напряжения, требующих известных мер безопасности, чрезмерное увеличение числа оперативных переключений также нежелательно.

Для определения нагрузки, при которой бывает целесообразно отключение одного из параллельно работающих трансформаторов с точки зрения затрат энергии на потери в обмотках трансформатора и в стали, можно воспользоваться выражением:

S = S *√ n*[n-1]*((ΔPxx + KэΔQγ) / ]*((ΔPкз + KэΔQт)), кВА

где n — число параллельно работающих трансформаторов;

ΔPxx = ΔPст — потери мощности в стали, кВт;

ΔQγ — потери реактивной мощности в стали, кВАр;

ΔPмн = ΔPкз — потери в меди при режиме короткого замыкания, кВт;

ΔQт — потери реактивной мощности в обмотке трансформатора, кВАр;

Кэ — экономический эквивалент реактивной мощности, показывающий величину снижения потерь активной мощности (от источника до точки присоединения трансформатора), приходящейся на 1 кВАр уменьшения реактивной мощности. Для сетей 380/220 В в Кэ = 0,1 — 0,15 кВт/кВАр.

На практике при пользовании формулой следует отключать один из трансформаторов, если фактически потребляемая им мощность равна расчетной или меньше ее. Это обстоятельство следует учитывать при регулировании напряжения изменением параметров сети.

Б) Отключение параллельных незагруженных линий. этот способ применяется крайне редко, так как ставит под угрозу бесперебойность электроснабжения. Иногда возможно произвести такое переключение в сети, чтобы искусственно создать обходные цепи так, чтобы потребители, расположенные ближе к центру питания, были искусственно электрически удалены и наоборот.

В) Продольная компенсация. Известным способ воздействия на параметры сети является метод «продольной компенсации» реактивного сопротивления включением последовательно в сеть конденсаторов.

Наличие данных о потребителе является обязательным условием успешного решения задачи регулирования напряжения. Судить о потребителе сети можно по суточному графику изменения активной и реактивной составляющих тока сети или мощности. Из графика должны быть выявлены значения максимального и минимального активного и соответствующего им по времени реактивного тока. График может считаться полноценным, если установлено, что он является характерным для данного предприятия, цеха или отдельного приемника.

Из графика должны быть удалены все случайные «скачки» длительностью менее 15 минут, так как их учет может осложнить задачу расчета.

Верным признаком того, что причиной недопустимых уровней напряжения у отдельных потребителей является нагрузка, служит отмеченное повышение напряжения в период минимальной нагрузки (например, ночью) или снижение напряжения при максимальной нагрузке, когда потери в сети велики.

Уместно подчеркнуть, что большое значение в вопросе регулирования напряжения могут иметь организационные мероприятия. Вопрос регулирования напряжения должен решаться комплексно. Во всех случаях уменьшения отклонения напряжения целесообразно координировать нагрузку отдельных предприятий или цехов одного предприятия так, чтобы были, возможно, более равномерно загружены вечерние и ночные смены.

При значительных колебаниях нагрузки в дневное и ночное время в первую очередь следует выровнять график суточной нагрузки. На ночную смену целесообразно перевести часть цехов и энергоемкие потребители. В том случае, когда от шин центральной распределительной подстанции питается смежное предприятие, по согласованию между директорами можно построить взаимно приемлемый график нагрузки обоих предприятий.

Для обеспечения достаточно высоких уровней напряжения на шинах питающих подстанций энергосистем используются средства централизованного регулирования напряжения. при этом в ряде случаев осуществляется встречное регулирование напряжения, под которым следует понимать такое регулирование, когда на шинах понизительных подстанций в часы максимальной нагрузки (при возросших потерях напряжения в распределительной сети) напряжение с помощью специальных трансформаторов, имеющих встроенную регулировку, повышается, а в часы минимальной нагрузки снижается.

голоса
Рейтинг статьи
Читать еще:  Регулировка громкости звонка на самсунге
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector