Предусматривается регулирование реактивного тока таким образом, чтобы емкостной реактивный ток СК соответствовал реактивной толчковой нагрузке, имеющей индуктивный характер.

Синхронные двигатели. Для ограничения размахов изменений напряжения при резкопеременных толчковых нагрузках используются также синхронные двигатели (СД), присоединяемые к общим шинам с вентильными преобразователями. При этом СД должны иметь необходимую мощность, быстродействующее возбуждение (тиристорное) и быстродействующий автоматический регулятор возбуждения.

Статическиеисточникиреактивноймощности(ИРМ).ИРМ характеризуются высоким быстродействием, плавным изменением реактивной мощности, безынерционностью. ИРМ предназначены для плавной регулируемой генерации или потребления реактивной мощности, что достигается в ИРМ использованием нерегулируемой батареи конденсаторов (БСК) и включенного последовательно или параллельно с ней регулируемого реактора (рис. 3.4). Плавность регулирования реактивной мощности ИРМ достигается с помощью регулируемого тиристорного блока, входящего в устройство управления. Схемы ИРМ весьма разнообразны и позволяют вырабатывать или потреблять реактивную мощность в зависимости от режима и вида схемы.

Рис. 3.4. Принципиальные схемы ИРМ: а – с параллельным соединением управляемого реактора и нерегулируемой БСК; б – с последовательным соединением управляемого реактора и нерегулируемой БСК

3.1.3. Несинусоидальность напряжения

Несинусоидальность напряжения характеризуется следую-

щими показателями:

130

KU – коэффициентом искажения синусоидальности напряжения; Un/U – коэффициентом n-й гармонической составляющей на-

пряжения.

Коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения определяется по формуле:

где Un– действующее значение напряжения n-й гармоники;

U1 – действующее значение первой или основной гармоники. Коэффициент несинусоидальности напряжения не должен пре-

вышать 5% на зажимах любого приемника электроэнергии. Нормально допустимые и предельно допустимые значения ко-

эффициента искажения синусоидальности напряжения в точках общего присоединения к электрическим сетям с разным номинальным напряжением приведены в таблице 3.3.

Таблица 3.3 – Значения коэффициента искажения синусоидальности кривой напряжения, %

Предельно допустимое значение коэффициента n-й гармонической составляющей напряжения вычисляют по формуле:

где KU(п)норм – нормально допустимые значения коэффициента n-й гармонической составляющей напряжения, определяемые по таблице 3.4.

131

На современных промышленных предприятиях значительное распространение получили нагрузки, вольтамперные характеристики которых нелинейны. K их числу относятся тиристорные преобразователи, установки дуговой и контактной сварки, электродуговыесталеплавильныеирудотермическиепечи,газоразрядныелампы и др. Эти нагрузки потребляют из сети ток, кривая которого оказывается несинусоидальной, в результате возникают нелинейные искажения кривой напряжения сети, или несинусоидальные режимы.

Несинусоидальные режимы неблагоприятно сказываются на работе силового электрооборудования, систем релейной защиты, автоматики, телемеханики и связи. Возникающие при этом экономические ущербы обусловлены, главным образом, ухудшением энергетических показателей, снижением надежности функционирования электросетей и сокращением срока службы электрооборудования.

При наличии несинусоидальных режимов необходимо выполнить следующее:

–провести оценку электромагнитной совместимости источников высших гармоник и других нагрузок;

–выполнить количественную оценку высших гармоник тока, генерируемых различными нелинейными нагрузками, и прогнозирование значений высших гармоник тока и напряжения в электросетях;

–разработать мероприятия по снижению уровней высших гармоник.

Мероприятия по снижению несинусоидальности напряжения:

–применение оборудования с улучшенными характеристиками – «ненасыщающиеся» трансформаторы, преобразователи с высокой пульсностью и т.д.;

–подключение к мощной системе электроснабжения;

–питание нелинейной нагрузки от отдельных трансформаторов или секций шин;

–снижение сопротивления питающего участка сети;

–применение фильтрокомпенсирующих устройств.

3.1.4. Несимметрия напряжения

Под несимметрией напряжения понимают неравенство фазных или линейных напряжений по амплитуде и углам сдвига между ними (несимметрия трехфазной системы напряжений).

133

Несимметрия напряжения происходит только в трехфазной сети под воздействием неравномерного распределения нагрузок по ее фазам (рис. 3.5). В качестве вероятного виновника несимметрии напряжения ГОСТ 13109-97 указывает потребителя с несимметричной нагрузкой.

A

B

C

Рис. 3.5. Пример несимметричной системы напряжений

Источниками несимметрии напряжения являются: дуговые сталеплавильные печи, тяговые подстанции переменного тока, электросварочные машины, однофазные электротермические установки

идругие однофазные, двухфазные и несимметричные трехфазные потребители электроэнергии, в том числе бытовые.

Так, суммарная нагрузка отдельных предприятий содержит 85–90% несимметричной нагрузки, а коэффициент несимметрии

напряжения по нулевой последовательности K0U одного 9-этажного жилого дома может составлять 20%, что на шинах трансформаторной подстанции (точке общего присоединения) может превысить нормально допустимые 2%.

Влияние несимметрии напряжений на работу электрооборудования: возрастают потери электроэнергии в сетях от дополнительных потерь в нулевом проводе. Однофазные, двухфазные потребители

иразные фазы трехфазных потребителей электроэнергии работают на различных неноминальных напряжениях, что вызывает те же последствия, как при отклонении напряжения. В электродвигателях кроме отрицательного влияния несимметричных напряжений возникают магнитные поля, вращающиеся встречно вращению ротора.

134

Общее влияние несимметрии напряжений на электрические машины, включая трансформаторы, приводит к значительному снижению срока их службы. Например, при длительной работе с коэффициентом несимметрии по обратной последовательности K2U = 2…4% срок службы электрической машины снижается на 10…15%, а если она работает при номинальной нагрузке, срок службы снижается вдвое.

Поэтому ГОСТ 13109-97 устанавливает значения коэффициентов несимметрии напряжения по обратной K2U и нулевой K0U последовательностям – нормально допустимое 2% и предельно допустимое 4%.

Мероприятия по снижению несимметрии напряжения:

1.Равномерное распределение нагрузки по фазам.

2.Применение симметрирующих устройств (сопротивления

вфазах симметрирующего устройства подбираются таким образом, чтобы компенсировать ток обратной последовательности, генерируемый нагрузкой как источником искажения).

Нормируемым показателем несимметрии является коэффициент обратной последовательности напряжения, равный отношению

напряжения обратной последовательности U2 к номинальному линейному напряжению Uном.

При выходе показателей качества за установленные пределы увеличиваются расход и потери электроэнергии в системах электроснабжения, снижается уровень надежности работы электрооборудования, возникают нарушения технологических процессов и снижается выпуск продукции.

Наиболее распространенными источниками несимметрии напряжения в трехфазных системах электроснабжения являются такие потребители электроэнергии, симметричное многофазное исполнение которых невозможно или нецелесообразно по технико-экономи- ческим соображениям. К таким установкам относятся индукционные и дуговые электрические печи, тяговые нагрузки железных дорог, выполненные на переменном токе, электросварочные агрегаты, специальные однофазные нагрузки, осветительные установки.

Несимметричные режимы напряжений в электрических сетях имеют место также в аварийных ситуациях – при обрыве фазы или несимметричных коротких замыканиях.

135