4.7 Колебания напряжения. Способы и средства уменьшения колебаний напряжения

Под единичным колебанием напряжения понимают его изменение в одну сторону (рисунок 4.6).

Рисунок 4.6 – Колебания напряжения

Если разброс ΔU и Δt не превышает 15 %, то в соответствии с рекомендациями определяют средние значения ΔU_ср и частоту повторения m_ср = 1/ t_ср и затем делают заключение о допустимости колебаний, пользуясь кривой (рисуннок 4.6).

Е сли разброс значений ΔU и Δt больше 15 %, можно использовать метод оценки допустимости колебаний, изложенный в [74]. Источниками колебаний напряжения являются, как правило, мощные ЭП, обладающие индуктивностью, при их пуске. К ним относятся электродвигатели, дуговые печи, сварочные и преобразовательные установки и т.п.

Рисунок 4.7 – Кривые допустимых размахов колебаний напря­жения для ламп накаливания в зависимости от частоты коле­баний m для интервала времени между ними Δt.

Колебания напряжения в значительной степени меняют освещенность рабочих поверхностей, неблагоприятно действуют на зрение работающих, приводят к утомляемости и, как следствие, к снижению производительности труда и возможно нарушению техники безопасности. Длительное воздействие колебаний освещенности может вызвать также расстройство психики. Значительные колебания напряжения могут привести к ложному срабатыванию РЗА, вычислительных машин и их комплексов, что в условиях крупного производства, оснащенного АСУП, приносит значительный ущерб.

Существуют два метода снижения δU: рациональное построение схемы СЭС и применение специальных технических средств.

При проектировании СЭС в целях снижения δU необходимо проводить следующие мероприятия:

1. Разделение питания "спокойной" и резкопеременной ("ударной") нагрузок путем подключения их к разным обмоткам трансформаторов с расщепленными обмотками или на разные плечи сдвоенных реакторов (рисунок 4.8).

Рисунок 4.8 – Схема питания "спокойной" и "ударной" нагрузок при схеме со сдвоенным реактором

Потери напряжения в плече реактора со "спокойной нагрузкой можно определить по формуле

ΔU₁ = I₁X_р - K_сI₂X_р,

где К_с - коэффициент связи.

При значительных бросках тока I₂(I₂ >> I₁) и К_с = (0,5 - 0,7) ΔU₁ будет иметь отрицательные значения и частично компенсирует увеличен потерь ΔU_т.

2. Тщательный выбор схемы пуска крупных электродвигателей. Для АД мощностью более 2000 кВт применяют схемы АД - блок трансформатор или частотный пуск с применением тиристорных преобразователей частоты.

3. Использование ограничителей числа одновременно включаемых ЭТУ. Однако при этом необходимо учитывать, что снижается производительность технологических установок, а это не всегда допустимо.

4. Увеличение мощности короткого замыкания (S_кз) в точке подключения крупных ЭП, так как . Оптимальный уровень токов КЗ необходимо определять на основании ТЭР, так как значительное увеличение S_кз может привести к утяжелению (удорожанию) элементов электрической сети среднего напряжения. Повышение S_кз лимитируется разрывной мощностью выключателей (500 МВ·А для напряжения 10 кВ).

Увеличение S_кз может быть достигнуто глубоким вводом высокого напряжения (подключение мощных печных агрегатов, например к сети 110 - 220 кВ), увеличением мощности питающих трансформаторов и сечения питающих ЛЭП (применяется редко), включением элементов сети на параллельную работу (трансформаторов, расщепленных обмоток трансформаторов, реакторов и др.). При параллельной работе трансформаторов весьма перспективными являются бесконтактные коммутирующие и токоограничивающие аппараты с временем действия около 0,01 с, позволяющие повысить S_кз до 1000 МВ·А и 100 МВ·А соответственно для напряжений 6 - 10 кВ и 0,4 кВ.

К специальным техническим средствам по снижению δU относятся:

- специальные синхронные компенсаторы (ССК);

- СД с форсировкой возбуждения, с тиристорными возбудителя­ми;

- установки продольной компенсации (УПК);

- статистические источники РМ.

При крутом фронте набросов РМ наиболее подходящими являются УПК и статические источники РМ. Необходимо учитывать, что обеспечение ПКЭ в допустимых пределах возможно только при проведении комплекса вышеперечисленных мероприятий.