Вопрос 1: Напряжения обратной и нулевой последовательностей. Причины возникновения несимметрии напряжения. Несимметрия напряжений — несимметрия трёхфазной системы напряжений.
Несимметрия напряжений происходит только в трёхфазной сети под воздействием неравномерного распределения нагрузок по её фазам.
|
|
|
|
Так суммарная нагрузка отдельных предприятий содержит 85...90 % несимметричной нагрузки. А коэффициент несимметрии напряжения по нулевой последовательности (K0U) одного 9-и этажного жилого дома может составлять 20 %, что на шинах трансформаторной подстанции (точке общего присоединения) может обусловить превышение нормально допустимые 2 %.
Вопрос 2:Синхронные компенсаторы
Синхронные компенсаторы
Синхронным компенсатором называется синхронный двигатель облегчённой конструкции, предназначенный для работы на холостом ходу.
Основные потребители электрической энергии, кроме активной мощности, потребляют от генераторов системы реактивную мощность. К числу потребителей, требующих большие намагничивающие реактивные токи для создания и поддержания магнитного потока, относятся асинхронные двигатели, трансформаторы, индукционные печи и другие.В связи с этим распределительные сети обычно работают с отстающим током.
Реактивная мощность, вырабатываемая генератором, получается с наименьшими затратами. Однако передача реактивной мощности от генераторов связана с дополнительными потерями в трансформаторах и линиях передач. Поэтому для получения реактивной мощности становится экономически выгодным применение синхронных компенсаторов, располагаемых на узловых подстанциях системы или непосредственно у потребителей.
Синхронные двигатели благодаря возбуждению постоянным током они могут работать с cos = 1 и не потребляют при этом реактивной мощности из сети, а при работе, с перевозбуждением отдают реактивную мощность в сеть. В результате улучшается коэффициент мощности сети и уменьшаются падение напряжения и потери в ней, а также повышается коэффициент мощности генераторов, работающих на электростанциях.
Синхронные компенсаторы предназначаются для компенсации коэффициента мощности сети и поддержания нормального уровня напряжения сети в районах сосредоточения потребительских нагрузок.
Синхронным компенсатор - синхронная машина, работающая в двигательном режиме без нагрузки на валу при изменяющемся токе возбуждения.
В перевозбужденном режиме ток опережает напряжение сети, т. е. является по отношению к этому напряжению емкостным, а в недовозбужденных — отстающим, индуктивным. В таком режиме синхронная машина превращается в компенсатор — в генератор реактивного тока.
Нормальным являемся перевозбужденный режим работы синхронного компенсатора, когда он отдает в сеть реактивную мощность.
Синхронные компенсаторы лишены приводных двигателей и с точки зрения режима своей работы в сущности являются синхронными двигателями, работающими на холостом ходу. Такженазывают генераторами реактивной мощности.
Синхронный компенсатор – синхронный двигатель не выполняющий механической работы. Его назначение — компенсация реактивной мощности. Если нагрузить его механической работой, он не сможет компенсировать реактивную составляющую в нужном диапазоне.
У него два режима работы:
Перевозбужденный;
Недовозбужденный;
Можно сделать вывод, что синхронный компенсатор работает в двух режимах:компенсации и потребления реактивной составляющей. Это значит что он может не только отдавать но и потреблять, что позволяет поддерживать баланс мощности в цепи. Он снабжается автоматической системой управления возбуждением и в автоматическом режиме регулирует cosφ цепи.
Билет 9. Вопрос 1: Глубина провала напряжения. Причины появления провалов напряжения.
Провал напряжения
К провалам напряжения относится внезапное значительное изменение напряжения в точке электрической сети ниже уровня 0,9 Uном , за которым следует восстановление напряжения до первоначального или близкого к нему уровня через промежуток времени от десяти миллисекунд до нескольких десятков секунд (рис. 3.6).
Рис.3.6 Провал напряжения
Характеристикой провала напряжения является его длительность - Δtn , равная:
(3.18)
где tн и tк - начальный и конечный моменты времени провала напряжения.
Провал напряжения характеризуется также глубиной провала напряжения δUп - разностью между номинальным значением напряжения и минимальным действующим значением напряжения, выраженной в единицах напряжения или в процентах от его номинального значения. Провал напряжения вычисляется по выражениям
(3.20)
или, %
(3.21)
Предельно допустимое значение длительности провала напряжения в электрических сетях напряжением до 20 кВ включительно равно 30 с. Длительность автоматически устраняемого провала напряжения в любой точке присоединения к электрическим сетям определяется выдержками времени релейной защиты и автоматики .
Существуют две основных причины провалов напряжения: подключение значительных нагрузок потребителем или неисправности на смежных электрически связанных участках цепи.
Вопрос 2:Регулирование мощностей компенсирующих устройств Электрическая сеть достигает наибольшей эффективности при соблюдении баланса активной и реактивной мощностей. Только активная мощность может совершать работу и преобразовываться в механическую, тепловую, световую и химическую энергию (расходуется на активном сопротивлении: лл, резисторы, электрические обогреватели и т.п.), Реактивная мощность идет на создание магнитного и электрических полей, реактивную мощность используют индуктивные элементы (катушки, конденсаторы накапливают ее и отдают обратно в сеть). Если реактивной мощности в цепи больше, чем активной, то это приводит к повышению потерь в цепи (нагрев и др.), нарушению режима работы источников (генераторов) и трансформаторов сети, а также др. проблемам. Так же негативное влияние на энергоэффективность оказывает и недостаток реактивной мощности, что приводит к падению напряжения, быстрому износу оборудования и др. проблемам. В качестве компенсирующих устройств используют конденсаторные установки и синхронные машины, которые целесообразнее устанавливать непосредственно перед большими потребителями реактивной мощности (тр-ры и др.)
При решении вопросов регулирования мощности компенсирующих устройств необходимо учитывать условия работы как внутризаводской системы электроснабжения, так и энергетической системы. Если в энергетической системе даже в ночное время наблюдается недостаток реактивной мощности, то целесообразна круглосуточная работа конденсаторных установок промышленных предприятий. Если же в ночное время в энергетической системе отсутствует дефицит реактивной мощности, то конденсаторные установки промышленных предприятий должны на это время полностью отключаться, так как их работа может недопустимо повысить напряжение в сети и причинить ущерб как электроприемникам, так и самим конденсаторам.
Постоянное включение конденсаторных установок при переменных режимах нагрузки ведет к отклонению от наивыгоднейшего режима компенсации реактивной мощности и колебаниям напряжения в сети. Для поддержания наивыгоднейшего режима работы сети целесообразно либо иметь устройство, автоматически регулирующее мощность конденсаторной установки в зависимости от различных факторов. Быстрые колебания нагрузки около среднего уровня, вызванные случайными включениями или отключениями потребителей, как, например, толчки нагрузки, связанные с работой мощных потребителей или другими технологическими причинами. Период таких колебаний нагрузок может составлять несколько минут. Ликвидация сравнительно быстрых колебаний и набросов реактивных нагрузок, которые в некоторых случаях могут сопровождаться снижением напряжения и приводить к нарушению устойчивости электрической системы, целесообразно осуществлять форсированием возбуждения синхронных двигателей или синхронных компенсаторов, а также кратковременным форсированием мощности конденсаторных установок. Особое место в этом случае занимают статические устройства, позволяющие практически безынерционно регулировать генерируемую реактивную мощность. Имеется в виду применение реакторов с подмагничиванием и вентилей с искусственной коммутацией, устройства с параллельным включением емкости и регулируемой индуктивности. Компенсация может производиться в следующих режимах (наиболее распростронены: 1) одноступенчатое автоматическое регулирование по времени суток, 2) одноступенчатое автоматическое регулирование по напряжению, 3) многоступенчатое автоматическое регулирование по току нагрузки.
Способы регулирования мощности конденсаторных установок
Регулирование мощности конденсаторных установок может производиться вручную (эксплуатационным персоналом или диспетчером с помощью дистанционных устройств) и автоматически. Автоматическое регулирование может обеспечивать поддержание полного или реактивного тока, напряжения, коэффициента мощности и т. п. на заданном уровне. Если КУ состоит из одной секции, то возможно лишь одноступенчатое регулирование (рис. 4.2, а). При многоступенчатом регулировании (рис. 4.2, б) автоматический регулятор АР отключает или включает отдельные конденсаторные установки или секции, снабженные своими выключателями. Многоступенчатое автоматическое регулирование конденсаторной установки 6—10 кВ (рис. 4.2, в) может выполняться с одним главным выключателем и несколькими переключателями (П) для автоматического управления секциями. Если на предприятии имеется несколько индивидуальных КУ с одноступенчатым регулированием, то можно с помощью последовательной схемы автоматически осуществить их разновременное отключение и включение и таким образом выполнить многоступенчатое регулирование общей мощности конденсаторных установок.
Рис. 4.2. Схемы конденсаторных установок: а — одноступенчатого регулирования; б — многоступенчатого регулирования; в — многоступенчатого регулирования с одним главным выключателем (В) и тремя выключателями нагрузки (ВН) для переключения секций установки в бестоковую паузу
Способ автоматического регулирования конденсаторных установок выбирается с учетом характера технологического процесса промпредприятия и требований энергосистемы. Ниже приведены схемы автоматического регулирования конденсаторных установок по различным параметрам.
Билет 10. Вопрос 1: Импульсное напряжение. Влияние импульсных напряжений в электрической сети.
Искажение формы кривой питающего напряжения может происходить за счет появления высокочастотных импульсов при коммутациях в сети, работе разрядников и т.д. Импульс напряжения - резкое изменение напряжения в точке электрической сети, за которым следует восстановление напряжения до первоначального или близкого к нему уровня. Величина искажения напряжения при этом характеризуется показателем импульсного напряжения (рис.3.7).
Рис.3.7 Параметры импульсного напряжения
Импульсное напряжение в относительных единицах равно:
(3.22)
где Uимп - значение импульсного напряжения, В.
Амплитудой импульса называется максимальное мгновенное значение импульса напряжения. Длительность импульса - это интервал времени между начальным моментом импульса напряжения и моментом восстановления мгновенного значения напряжения до первоначального или близкого к нему уровня .
Показатель - импульсное напряжение стандартом не нормируется.
Изоляция любого электроприбора рассчитана на определенный уровень напряжения. Как правило электроприборы напряжением 220 – 380 В рассчитаны на импульс перенапряжения около 1000 В. А если в сети возникают перенапряжения с импульсом 3000 В? В этом случае происходит пробои изоляции. Возникает искра – ионизированный промежуток воздуха, по которому протекает электрический ток. В следствии этого – электрическая дуга, короткое замыкание и пожар.