4.6.3. Зменшення коливань напруги
Коливання напруги характеризуються величиною розмаху напруги та частотою їх появи. Зменшення впливу показників коливань напруги можна досягти відповідно зменшенням розмаху коливань та частоти їх появи. Реально вплинути на частоту коливань напруги, яка залежить від частоти пусків двигунів або режимів зварювальних агрегатів та електродугових печей, практично неможливо. Тому зменшити негативний ефект від коливань напруги можна, в більшості випадків, зменшенням розмаху коливань напруги.
Розглянемо можливість реалізації зниження коливань напруги під час проектування та експлуатації мережі. Остаточний вибір заходів слід виконувати на основі техніко-економічного аналізу можливих варіантів з врахуванням місцевих умов.
Під час проектування можна передбачити ряд заходів для зменшення коливань напруги. Виходячи з формули визначення втрат напруги, цього можна досягти зменшенням активного та реактивного опору лінії за рахунок збільшення перерізів проводів, а також конструкції лінії, яка забезпечує мінімальний реактивний опір. Зменшення індуктивного опору можна досягти також застосуванням поздовжньої компенсації.
Вельми радикальним способом зменшення впливу ударних навантажень на освітлення та інші чутливі електроприймачі є роздільне живлення освітлювального та силового, спокійного та різкозмінного навантаження. При цьому між ними має існувати деякий опір і чим більше його величина, тим меншим є вплив різкозмінного навантаження.
Величина коливання напруги на двигуні може бути визначена співвідношенням пускового струму і струму КЗ в даній точці, [ % ]:
,
де Іп- пусковий струм, Ік- струм КЗ.
Виходячи з наведеної формули, за рахунок збільшення струмів КЗ в мережі можна досягти зменшення коливання напруги під час пуску двигунів. Однак, зазвичай, більш доцільним є зменшення струмів КЗ в мережах, і тому цей захід навряд чи може бути визнаний як такий, який можна було б рекомендувати.
В умовах експлуатації мереж їх параметри є вибраними. У цьому випадку лишається застосувати роздільну роботу різкозмінних та спокійних навантажень або використати поздовжню компенсацію.
4.6.4. Зменшення рівня вищих гармонік
Пониження рівня вищих гармонік в електричних мережах є частиною загальної задачі зменшення впливу нелінійних навантажень на мережу живлення та покращення якості електроенергії в системах електропостачання промислових підприємств.
Комплексне розв’язання цієї задачі базується на:
- зменшенні генерування вищих гармонік від таких їх джерел, на які можна вплинути тим чи іншим способом;
- зменшенні впливу вищих гармонік на решту мережі за рахунок застосування схемних рішень;
- комплексному застосуванні пристроїв, які крім зниження рівнів вищих гармонік, забезпечують компенсацію реактивної потужності та симетрування напруг.
Зменшення генерування вищих гармонік від перетворювачів можна досягти збільшенням кількості фазності схеми випрямлення (застосуванням 12- та 24-фазних перетворювачів). Однак, трансформатори для великої кількості фаз перетворення є досить складними, дорогими і недостатньо надійними. Тому зазвичай застосовують не більше, ніж 12-фазні перетворювачі.
Схемним заходом щодо зменшення впливу вищих гармонік є нарізне живлення електроприймачів з нелінійною вольт-амперною характеристикою та загальнопромислових електроприймачів, яке здійснюють від різних секцій шин головних понижувальних підстанцій або розподільних пунктів, чи від різних віток здвоєного реактора або взагалі від різних трансформаторів.
Прикладом багатофункціональних пристроїв є силові резонансні фільтри вищих гармонік, які інакше називають фільтрокомпенсувальними установками (ФКУ). За певними умовами ФКУ можуть використовуватися також для симетрування системи лінійних напруг. ФКУ можуть використовуватись як фільтри-загороджувачі для розділу лінійних та нелінійних навантажень або як шунтові фільтри для поглинання (шунтування) струмів вищих гармонік.
Фільтри-загороджувачі представляють собою паралельно з’єднані ємність та індуктивність, значення опорів яких на відповідній частоті мають бути однаковими за абсолютною величиною, а фільтри-шунти складаються з тих самих елементів, з’єднаних послідовно.
а) б)
Рис 4.6. Електричні частотні фільтри:
а) фільтр загороджувач; б) фільтр шунт.
У першому випадку результуючий опір наближається до нескінченності, а у другому до нуля в залежності від точності підбору складових елементів та активної складової їх опору.
Найбільше поширення отримали шунтові фільтри вищих гармонік, які на промисловій частоті представляють собою до того ж компенсувальний пристрій реактивної потужності.