Файл: С.Д. Баранов Исследование показателей качества электроэнергии в системах электроснабжения.pdf

6

Увеличение напряжения резко сокращает срок службы осветительных приборов, так увеличение напряжения всего на 5% сокращает срок службы вдвое, а на 10% - в четыре раза.

Уменьшение напряжения резко сокращает световой поток, т.к. он пропорционален квадрату тока, что резко снижает комфортные условия и может вызвать травматизм.

Электронные устройства вообще не допускают отклонения напряжения, поэтому они снабжаются стабилизаторами.

Колебания напряжения увеличивают травматизм с позиции освещения, т.к. резко возрастает утомляемость людей. У ламп дневного света возможен стробоскопический эффект, а в сетях, содержащих конденсаторы для компенсации реактивной мощности, - появление резонансных явлений.

При протекании токов высших гармоник по элементам СЭС в них возникают дополнительные потери энергии, которые пропорциональны V . Под воздействием токов высших гармоник происходит более интенсивное старение изоляции, чем от действия первой гармоники, т.к. увеличивается нагрев обмоток двигателей. Например, при Кнс = 10% стоимость ремонта кабелей возрастает на 20%. В конденсаторах под воздействием высших гармоник возникают резонансные явления, повышающие эквивалентный ток в 3-5 раз. Несинусоидальность резко снижает точность измерительных приборов, вредно действует на работоспособность релейной защиты.

Наличие несимметрии нагрузок фаз вызывает появление токов обратной и нулевой последовательностей.

 ÀД несимметрия напряжений обусловливает дополнительный нагрев, а также обратный вращающий момент. Снижение момента пропорционально квадрату коэффициента несимметрии.

Поскольку сопротивление обратной последовательности обмоток АД в 5-7 раз меньше сопротивления прямой последовательности, то возникает дополнительный нагрев ротора и статора, снижающий допустимую нагрузку и срок службы двигателя. Например, при Кнс = 4% срок службы АД сокращается в 2 раза.

5. МЕРОПРИЯТИЯ ПО ПОВЫШЕНИЮ КАЧЕСТВА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

Технические мероприятия по повышению качества электроэнергии:

а) уменьшение сопротивления элементов СЭС с помощью параллельной работы трансформаторов, установки сдвоенных реакторов продольной компенсации реактивной мощности;

б) изменение напряжений симметричных составляющих путем создания симметричной системы напряжений;

в) ограничение токов симметричных составляющих в местах их возникновения (реактивные фильтры).

7

Для повышения качества частоты на электростанциях применяются авторегуляторы расхода пара турбины, автоматическая форсировка тока возбуждения ротора генератора, устройство автоматической разгрузки по частоте, отключающее часть менее ответственных потребителей.

Регулирование отклонения напряжения может быть централизованным и местным. Централизованное - это переключение отпаек с высокой стороны, которое позволяет получить добавки 2,5; 5,0 и 7,5 %. Двух- и трехобмоточные трансформаторы с первичным напряжением 110 кВ имеют диапазон регулирования ± 16% с числом ступеней 9.

Переключение может быть ручное (со снятием напряжения) и автоматическое ( без снятия напряжения), т.е. регулировка под нагрузкой (РПН). Местное регулирование осуществляется за счет установки компенсаторов реактивной мощности (БК) с устройством автоматического регулирования мощности в функции напряжения.

Имеют широкое применение линейные регуляторы напряжения (ЛР), включенные в сеть последовательно. Эти регуляторы имеют проходную мощность от 16 до 110 МВ• А. Схемы включения РПН и ЛР представлены на рис. 2. Эти схемы отключаются степенью и точностью регулирования .

Рис. 2. Схемы регулирования уровня напряжения

Регулирование напряжения необходимо вести с учетом его изменения во всех точках сети и изменения нагрузки.

8

6. ОРГАНИЗАЦИОННО-ТЕХНИЧЕСКИЕ МЕРОПРИЯТИЯ ПОВЫШЕНИЯ КАЧЕСТВА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

1. Рациональное построение системы электроснабжения путем применения глубоких вводов, применение трансформаторов с оптимальным коэффициентом загрузки, применение токопроводов.

2.Правильный выбор ответвлений обмоток у трансформаторов.

3.Использование перемычек на низкой стороне напряжения, обеспечивающих отключение части трансформаторов в часы минимума нагрузки.

4.Снижение сопротивления внутризаводского электроснабжения путем параллельной работы трансформаторов.

5.Использование регулировочной способности синхронных двигателей. Снижение колебаний напряжения достигается, в основном, за счет рациональ-

ного построения схем электроснабжения: выделение мощных (ударных) нагрузок на отдельный питающий трансформатор; подключение ударной и прочей нагрузки на разные плечи сдвоенного реактора; применение трансформаторов с расщепленной обмоткой и разделение нагрузок; увеличение мощности к.з. за счет параллельной работы трансформаторов; выделение наиболее чувствительной к колебаниям напряжения части нагрузки на отдельный фидер; установка разделительных трансформаторов.

Уменьшение несинусоидальности напряжения возможно при увеличении числа фаз выпрямителя.

В данном случае резко уменьшается число гармоник и их проявление. Это достигается, например, применением в выпрямителе двух одинаковых силовых трансформаторов, но имеющих первичные обмотки с разными схемами соединения (в ∆ и ). В результате имеем два выпрямительных моста со сдвигом фаз между

напряжениями 30° , что равнозначно увеличению числа фаз выпрямителя вдвое (рис. 3); установка фильтров высших гармоник (рис.4), которые представляют собой последовательное соединение реактора и батареи конденсаторов, настроенных на определенную частоту. Сопротивление звена фильтра высшим гармоникам будет:

При резонансе на частоте Vi сопротивление XфVi для этой частоты равно нулю

ионо шунтирует СЭС по этой частоте.

Корганизационным мероприятиям относятся выделение несинусоидальной нагрузки на отдельную секцию шин со своей обмоткой трансформатора и с последующей установкой фильтров на шинах. Рассредоточение несинусоидальной на-

грузки, исходя из допустимого уровня Кнс. Можно идти путем увеличения мощности к.з. за счет параллельной работы трансформаторов.

10

где Ро - активная мощность однофазной нагрузки.

Если нагрузка имеет реактивную индуктивную нагрузку, то подсоединяется параллельно нагрузке конденсатор.

Симметрирование можно осуществить подключением конденсаторов в две, а не три фазы (неполнофазная компенсация) и за счет этого выравнять напряжение пофазно.

В 4-проводной системе электроснабжения необходимо компенсировать токи обратной последовательности. Для этого надо стремиться к равномерной загрузке фаз, а если это не удастся, то заменяют трансформатор с соединением на транс-

форматор с соединением обмоток ∆ , в котором токи обратной последовательности, кратные трем, замыкаются в первичной обмотке ( в ∆ ), снижая тем самым степень не симметрии во вторичной обмотке.

Рис. 5. Схема симметрирования однофазной нагрузки Штейнметца

Рис. 6. Схема симметрирования несимметричной трёхфазной нагрузки с помощью конденсаторной батареи

11

7. ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ

1. Проверить надёжность заземления.

2.Убедиться, что входная цепь анализатора отключена от схемы лабораторной установки.

3.Включить тумблер "Сеть" анализатора и кнопку "U", при этом должен засветиться светодиод индикатора автоматического выбора пределов измерения. Цифровой индикатор анализатора начинает работать после подачи на вход анализатора сигнала.

4.После прогрева в течение 10 мин анализатор готов к работе.

5.Подключить анализатор с помощью разъёма "U" к исследуемой схеме, после чего выключателем SF (рис.7) подать на неё напряжение.

6.Установить режим определения коэффициента не синусоидальности с помощью кнопки Кнс.

7.При измерении Кнс необходимо установить диапазон измерений (0-40; 0-20; 0-10; 0-5 %). На перегрузку при неправильно выбранном диапазоне измерений указывает мигание цифрового индикатора.

8.Замеры производить по объединенным типам нагрузок: схемы 1 и II; схемы III и IV; схема V (рис.7). Меняя нагрузку на стенде выключателями SА1 и 3A2; SАЗ и SА4, сделать по 4 замера в каждой объединенной схеме соответственно.

Положения выключателей одной объединенной схемы: SА1 и SА2 отключены; SА1 - включён; SА2 - включён; SА1 и SА2включены. Положения выключателей другой объединенной схемы: SАЗ и SА4 - отключены; SАЗ - включены; SA4 - включены; SАЗ и SА4 - включены.

9.Включить схему V, подключить к её входу анализатор гармоник (АГ) и повторять п.8 при трёх положениях потенциометра RР , меняющего уровень напряжения на нагрузке за счет изменения угла открывания тиристора. Данные занести в табл. 2.

10.Установить режим определения относительного уровня гармоник напряжения с помощью кнопки Аг.

11.Установить номер измеряемой гармоники и диапазон измерений.

12.Произвести замеры относительного уровня гармоник напряжения, включая 11-ю гармонику для трех исследуемых схем питания при различной нагрузке в зависимости от положения выключателей. Показания прибора занести в табл. 3.

13.По выполненным замерам построить функциональную зависимость

Uvi=f(Vi) при фиксированном уровне нагрузки и Rнс = f (z), где z - уровень и характер нагрузки.

12

8.СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА

Вотчёте необходимо представить следующее:

1. Название и цель работы.

2.Показатели качества энергии.

3.Схемы лабораторной установки.

4.Таблицы с выполненными замерами.

5.Построенные функциональные зависимости.