3.7 Импульсное напряжение

Искажение формы кривой питающего напряжения может про­исходить за счет появления высокочастотных импульсов при ком­мутациях сети, работе разрядников и т.п.

Импульс напряжения - резкое изменение напряжения в точке элек­трической сети, за которым следует восстановление напряжения до первоначального или близкого к нему уровня за промежуток време­ни до нескольких миллисекунд (т. е. меньше полупериода) (рис. 4).

Рисунок 3.7 Импульс напряжения

Импульсное напряжение характеризуют следующие величины:

• амплитуда импульса U_имп - максимальное мгновенное значение импульса напряжения;

• длительность импульса - интервал времени между начальным моментом импульса напряжения и моментом восстановления мгно­венного значения напряжения до первона­чального или близкого к нему уровня; ча­сто длительность импульса оценивается по уровню 0,5 его амплитуды ∆t_имп о,5.

В электрическую сеть напряжением 220...380В может проникать импульсное напряжение до 3... 6 кВ.

Наиболее чувствительны к импульс­ным напряжениям электронные и микро­процессорные элементы систем управления и защиты, компьютеры, серверы и компьютерные станции.

Основным способом защиты от импульсных напряжений является использование ограничителей перенапряжения (ОПН) на основе металло- оксидных соединений.

3.8 Временное перенапряжение

Временное перенапряжение - повышение напряжения в точке электрической сети выше 1,1U_ном продолжительностью более 10 мс, возникающее в системах электроснабжения при коммутациях или коротких замыканиях.

Коэффициент временного перенапряжения К_перU - величина, равная отношению максимального значения огибающей ампли­тудных значений напряжения за время существования временно­го перенапряжения к амплитуде номинального напряжения сети. Длительность временного перенапряжения ∆t_перU - интервал времени между начальным моментом возникновения временного перенапряжения и моментом его исчезновения.

4 Способы и технические средства повышения качества электрической энергии

Для поддержания отклонений и колебаний напряжения в пределах значений, соответствующих нормам, необходимо регулирование напряжения.

Регулированием напряжения называют процесс изменения уровней напряжения в характерных точках системы электроснабжения с помощью специальных технических средств, который осуществляется автоматически по заранее заданному закону. Закон регулирования напряжения в центрах питания (ЦП) определяет энергоснабжающая организация, по возможности учитывая интересы большинства потребителей, присоединенных к данному ЦП.

Для обеспечения требуемого режима напряжений на зажимах приемников электроэнергии используют следующие способы регулирования напряжения: на шинах электростанций и подстанций (ЦП), на отходящих линиях, совместное и дополнительное.

При регулировании напряжения на шинах ЦП обеспечивают так называемое встречное регулирование напряжения. Под встречным регулированием напряжения понимают повышение напряжения до 5 - 8 % номинального в режиме наибольших нагрузок и понижение напряжения до номинального (или ниже) в режиме наименьших нагрузок при линейном изменении в зависимости от нагрузки.

Регулирование производят с помощью изменения коэффициента трансформации питающего трансформатора. Для этого трансформаторы оснащают средствами регулирования напряжения под нагрузкой (РПН). Трансформаторы с РПН позволяют регулировать напряжение в диапазоне от ±10 до ±16 % с дискретностью 1,25 - 2,5 %. Силовые трансформаторы 6 - 20/0,4 кВ оснащают устройствами регулирования ПБВ (переключение без возбуждения) с диапазоном ±5 % и шагом регулирования ±2,5 % .

Правильный выбор коэффициента трансформации трансформатора с ПБВ (например, при сезонном регулировании) обеспечивает по возможности наилучший режим напряжений при изменении нагрузки.

Целесообразность применения того или иного способа регулирования напряжения определяется местными условиями в зависимости от протяженности сети и ее схемы, резерва реактивной мощности и т.п.

Показатель отклонения напряжения зависит от потерь напряжения в сети зависит от сопротивления сети и нагрузки. Практически изменение сопротивлений сети связывают с изменением напряжений в ней при выборе сечений проводов и жил кабелей с учетом отклонений напряжения у приемников электроэнергии (по допустимой потере напряжения), а также при применении последовательного включения конденсаторов в воздушных линиях (установки продольной компенсации — УПК).

Последовательно включенные конденсаторы компенсируют часть индуктивного сопротивления линии, тем самым уменьшается реактивная слагающая в линии и создается как бы некоторая добавка напряжения в сети, зависящая от нагрузки.

Последовательное включение конденсаторов целесообразно лишь при значительной реактивной мощности нагрузки (tgφ > 0,75-1,0). Если коэффициент реактивной мощности близок к нулю, потери напряжения в линии определяются в основном активным сопротивлением и активной мощностью. В этих случаях компенсация индуктивного сопротивления нецелесообразна.

Применение УПК очень эффективно при резких колебаниях нагрузки, так как регулирующий эффект конденсаторов (значение добавки напряжения) пропорционален току нагрузки и автоматически изменяется практически без инерции. Поэтому последовательное включение конденсаторов следует применять в воздушных линиях напряжением 35 кВ и ниже, питающих резкопеременные нагрузки с относительно низким коэффициентом мощности. Их используют также в промышленных сетях с резкопеременными нагрузками.

К уменьшению потерь напряжения, а следовательно, к увеличению напряжения в конце линии помимо выше рассмотренных мер по уменьшению сопротивления сети приводят меры по изменению нагрузок сети, особенно реактивных. Это возможно осуществить, применяя установки поперечной компенсации (включение батарей конденсаторов параллельно нагрузке) и быстродействующие источники реактивной мощности (ИРМ), отрабатывающие реальный график изменения реактивной мощности.

Для улучшения режима напряжения сети, снижения отклонений и колебаний напряжения возможно использование мощных синхронных двигателей с автоматическим регулированием возбуждения.

Для улучшения таких показателей качества электроэнергии целесообразно подключение искажающих КЭ электроприемников в точках системы с наибольшими значениями мощности КЗ. А применение средств ограничения токов КЗ в сетях, содержащих специфические нагрузки, следует производить только в пределах, необходимых для обеспечения надежной работы коммутационных аппаратов и электрооборудования.

Основные способы уменьшения влияния несинусоидальности напряжения:

 Среди технических средств применяют: фильтровые устройства: включение параллельно нагрузке узкополосных резонансных фильтров, фильтрокомпенсирующих устройств (ФКУ), фильтросимметрирующих устройств (ФСУ), ИРМ, содержащих ФКУ, специальное оборудование, характеризующееся пониженным уровнем генерации высших гармоник, «ненасыщающиеся» трансформаторы, многофазные преобразователи с улучшенными энергетическими показателями.

В ряде случаев для компенсации реактивной мощности параллельно фильтру включают батарею конденсаторов. Такое устройство называют фильтрокомпенсирующим (ФКУ). Фильтрокомпенсирующие устройства выполняют и функцию фильтрации гармоник, и функцию компенсации реактивной мощности.

В настоящее время помимо пассивных узкополосных фильтров применяют и активные фильтры (АФ). Активный фильтр — преобразователь переменно-постоянного тока с емкостным или индуктивным накопителем электрической энергии на стороне постоянного тока, формирующий методом импульсной модуляции определенное значение напряжения или тока. В его составе интегрированные силовые ключи, соединенные по типовым схемам.

Для защиты от перенапряжений применяются ограничители перенапряжений. От кратковременного снижения и провалов напряжений могут использоваться динамические компенсаторы искажений напряжения (ДКИН), которые решают многие проблемы качества электроэнергии, включая провалы (в том числе и импульсные) и перенапряжения питающего напряжения.