Методическое пособие 816

борьбе с последними тремя видами возмущений, в качестве либо основной своей функции, либо как дополнительной опции [833].

Коротко отметим те силовые статические устройства, которые решают в сетях три основные проблемы [82] регулированием напряжения, а в разделе 4.2 - регулированием реактивной мощности:

•устойчивость передачи, в значительной степени связанная с величиной транспортного угла;

•контроль напряжения и рост напряжения при отсутствии нагрузки;

•подсинхронный резонанс, который может привести к выходу из строя генераторных установок элекостанций.

Так на основе линейного трансформатора реализуется фазосдвигающий трансформатор с тиристорным управлением [72]. Угол (между напряжениями) является важнейшим параметром регулирования мощности.

В настоящее время задача оптимального управления энергопотоками становится особенно актуальной.

Зависимость величины передаваемой мощности P от угла сдвига фаз, обеспечиваемого фазосдвигающим трансформатором, выражается следующим образом:

P = V2/X • sin ( – ) .

Регулирование угла сдвига фаз позволяет управлять активной мощностью. При использовании тиристорного управления возможно регулирование и амплитуды, что позволяет управлять реактивной мощностью и уровнями напряжения в контрольных точках. На рис. 4.6 показана схема фазосдвигающего трансформатора.

101

Для ограничения влияния отмеченных воздействий на работу потребителей электроэнергии применяются различные устройства.

Для подавления высокочастотных помех, возникающих в сети при искажении синусоидальности, широкое распространение получили сетевые фильтры. Дополненные ограничителем напряжения, сетевые фильтры выполняют и защиту от высоковольтных импульсов.

Провалы и временные перенапряжения длительностью от 10 мс до десятков секунд чаще всего являются следствием аварийных режимов работы сети или результатом процесса коммутации мощных потребителей электроэнергии.

Существенное улучшение качества электроэнергии достигается применением стабилизаторов напряжения переменного тока. Широкое распространение в настоящее время получили электронные регуляторы – стабилизаторы.

Ниже приводится краткое описание наиболее распространенных низковольтных устройств.

1. Феррорезонансный высокоточный стабилизатор напряжения с помехоподавляющим фильтром и микропроцессорным управлением модели «Протон» – СНФО широко используется для стабилизации электропитания промышленного и бытового оборудования, мощных энергопотребляющих устройств. Основной принцип работы стабилизатора – изменение магнитных полей внутри стабилизатора, управляемое с помощью микропроцессора. Данный тип стабилизатора напряжения сочетает в себе высокую точность стабилизации напряжения, помехоподавление, защиту от сильной перегрузки сети, длительный срок эксплуатации и низкий уровень шума. Время реагирования составляет 40 мс. Имеющийся П – образный фильтр эффективно уменьшает искажение формы выходного сигнала. Стабилизатор может работать с любым типом нагрузки: активной, емкостной, реактивной.

Также следует заметить, что контроль за напряжением осуществляется с помощью двухстороннего тиристорного регулятора и микропроцессора, что обеспечивает высокую точность стабилизации.

Данные стабилизаторы напряжения выпускаются на мощность от 1 до 30 кВА, напряжением 380 В и диапазоном регулирования 176 – 264В.

103

2. Электромеханический стабилизатор напряжения компенсационного типа серии SBW сочетает в себе высокую удельную энергоемкость, плавную регулировку напряжения, отсутствие искажений формы выходного напряжения и выравнивание напряжения по фазам (для трехфазных стабилизаторов), высокое быстродействие. Стабилизаторы напряжения "SBW" предназначены для использования в промышленности, науке, медицине, освещения холодильного оборудования и т.д. Стабилизатор "SBW" предназначен для внутренней установки, не допускает вибраций.

3.Трехфазный стабилизатор напряжения «Ресанта» функционально обеспечивают стабильное электропитание оборудования в условиях продолжительного по времени заниженного или завышенного напряжения электросети; фильтрацию сетевых помех и отсутствие искажений; автоматическое регулирование выходного напряжения с высокой точностью. Стабилизатор состоит из 3-х идентичных блоков.

4.Трехфазный стабилизатор напряжения "Штиль".

Данный вид стабилизатора функционально и конструктивно имеет следующие особенности: микропроцессорное управление; электронную защиту от перегрузок и короткого замыкания; фильтрацию сетевых помех;

автоматическое отключение нагрузки при критических значениях входного напряжения; автоматическое подключение нагрузки при восстановлении входного напряжения в пределах рабочего диапазона;

наличие режима прямого включения «Bypass»; устройство контроля трёхфазного напряжения.

5.Стабилизатор "Ortea Orion" функционально и конструктивно обеспечивают: синусоидальную форму выходного напряжения, микропроцессорное управление, высокую точность, защиту от перегрузок и короткого замыкания, имеет независимую регулировку по каждой фазе с возможностью 100 % перекоса; автоматический режим «Bypass», плавную регулировку напряжения.

6.Стабилизатор напряжения "Lider"разработаны для питания

изащиты от скачков напряжения в сети бытовой техники и точного электронного оборудования мощностью от 9 кВА до 300 кВА, диапазон до 40% и точность стабилизации от 1,8% .Стабилизаторы построены по схеме с вольтодобавочным трансформатором. Его

104

вторичная обмотка питается напряжением, получаемым с одного из отводов обмотки автотрансформатора через полупроводниковые ключи. Преимущество такой конструкции заключается в том, что если выходит из строя один однофазный стабилизатор напряжения, то напряжение на двух оставшихся фазах продолжает стабилизироваться.

7. Тиристорный регулятор – стабилизатор переменного напряжения типа СРНТТ.

По совокупности показателей качества следует выделить тиристорные регуляторы – стабилизаторы переменного напряжения типа СРНТТ [87].

Рис. 4.7. Тиристорный регулятор – стабилизатор переменного напряжения типа СРНТТ

Основными отличительными особенностями устройств такого типа являются высокая надежность, быстродействие и возможность автоматического регулирования напряжения без его искажения. Это позволяет эксплуатировать тиристорный регулятор на удаленных (не обслуживаемых) пунктах электропитания, использовать его для всех энергопотребителей, критичных к колебаниям уровня напряжения и работающих в сетях с резкопеременной нагрузкой.

105

Сравнительная характеристика трехфазных стабилизаторов переменного напряжения 0,4 кВ, мощностью 100 кВА, приведена в таблице 4.3.

Таблица 4.3

Из всех представленных в данной таблице трехфазных стабилизаторов переменного напряжения наиболее лучшим можно считать стабилизатор типа СРНТТ, т.к. он имеет относительно

106

низкую стоимость, хороший диапазон регулирования, высокий кпд, высокую перегрузочную способность. Также у него отсутствует ряд недостатков, которые присущи другим стабилизаторам: низкая надежность, искажение формы сигнала, большая инерционность, большие значения массогабаритных показателей.

Регуляторы –стабилизаторы именно такого типа часто используются для наиболее требовательных (по критериям качества напряжения) потребителям – обрабатывающим центрам и высокоточным станкам с ЧПУ (числовое программное управление).

Обычно, группа силового оборудования для станочного парка и вспомогательного оборудования представлена, в основном асинхронными двигателями.

Для примера, ниже будет рассмотрено типовое высокотехнологичное производство таким станочным парком (рис. 4.8, 4.9).

Для определения уровня выполнения требований стандарта качества напряжения обычно проводятся испытания показателей качества электрической энергии с помощью прибора «Парма PKL01», в соответствии с РД 153-34.0-15.501-00. Анализ этих материалов позволяет сделать следующие выводы:

-не выдерживаются нормы основных параметров качества электроэнергии (в основном - симметрия, перенапряжения, провалы уровня напряжения);

-наблюдается крайняя несимметрия фаз по всем фидерам (от 15% до 350%);

-наблюдаются продолжительные (минутные), частые (в среднем, 20 - 27 раз за смену) значительные (14-25%) провалы уровня напряжения и перенапряжения.

Как следствие, данное качество электроэнергии снижает КПД работы даже нового, отлаженного оборудования. Ориентировочная оценка такого снижения (только для асинхронных приводов) может составить около 3-10% от установочной мощности [88]. Отсутствие нормальной загрузки электроприводов приводит к их работе значительное время в режимах близких к холостому ходу. Потребление реактивной мощности возрастает до 20-30% от номинальной. А это приводит к неоправданному росту потерь электроэнергии на 3-4% [24].

Наличие несимметрии ведет к перекосу фаз, перегреву нуля и, как следствие, еще большему увеличению потерь электрической

107

энергии [89] Таким образом, суммарные потери от низкого качества электрической энергии можно оценить в цифру не менее 10-15% от установочной мощности. При средней суточной загрузке рассматриваемого объекта (200А), коэффициенте загрузки Кз = 0,2, дополнительные потери для данной группы потребителей (табл.3.1») составят в среднем по году

Р3 = 0,2 х 0,13 х 132кВт х 2880ч = 9884,2 кВт ч.

Или в стоимостном эквиваленте около 55000 руб. Отмеченные выше недостатки (в т.ч. и дополнительные

потери) были устранены при установке стабилизатора (три однофазных стабилизаторов) Lider LAW100515 (рис.4.10), для наиболее ответственных потребителей этой группы нагрузки.

Риc. 4.8. Обрабатывающий центр в цехе

108

4.1.2.2Аппаратные средства регулирования напряжения

внизковольтных сетях электроснабжения осветительной нагрузки на основе статических регуляторов напряжения

плавного действия

Расход электрической энергии на освещение в системах электроснабжения предприятий, городского хозяйства (уличное освещение, освещение административных зданий, торговых центров и т.д.) составляет значительную часть в общем балансе их электропотребления. С учетом постоянно растущих тарифов на электроэнергию это ведет к значительному расходу финансовых средств на эти цели. При общем дефиците электрической энергии, эта проблема усугубляется тем, что период наибольшего потребления электроэнергии на освещение, как правило, совпадает с общесистемным вечерним максимумом нагрузки. Поэтому, задача снижения потребления электроэнергии на освещение актуальна как для отдельных потребителей, так и для энергосистемы в целом.

У энергетиков одной из мер компенсации падения напряжения является повышение напряжения на выходе с подстанции в низковольтных сетях 220/380В до 260/450В и даже выше. В результате, основная часть аппаратуры освещения, рассчитанной на напряжение 220/380В, реально потребляет на 30% больше энергии, чем необходимо, что приводит, как к дополнительным затратам на электроэнергию, так и к преждевременному выходу из строя электрооборудования, увеличению стоимости его обслуживания, так как это снижается его ресурс, увеличению количества отказов, сбоям техпроцессов и потерям данных. В осветительных системах повышенное на 10 % напряжение увеличивает световой поток на 30 % и снижает ресурс лампы, в среднем, на 50-70 %. Расход энергии при этом возрастает на 20 % [90, 91].

Из анализа реально существующих уровней напряжения в сети и характеристик зависимостей величины потребляемой мощности осветительного оборудования от напряжения их питания, можно сделать следующий вывод. Если обеспечить в электрической сети осветительного оборудования напряжение, немного ниже номинального, но не ниже -5 ÷ -10 %, тогда потребление мощности и энергии в системе электрического освещения снизится на 20 – 30 %. Таким образом, так как уровень напряжения при этом останется в

110