التدابير والوسائل التقنية لتحسين جودة الطاقة الكهربائية

للحفاظ على انحرافات وتقلبات الجهد ضمن القيم المتوافقة مع المعايير ، يلزم تنظيم الجهد.

تنظيم الجهد هو عملية تغيير مستويات الجهد في النقاط المميزة لنظام إمداد الطاقة بمساعدة وسائل تقنية خاصة ، والتي يتم تنفيذها تلقائيًا وفقًا لقانون محدد مسبقًا. يتم تحديد قانون تنظيم الجهد في مراكز الطاقة (CPU) من قبل مؤسسة إمداد الطاقة ، مع مراعاة مصالح غالبية المستخدمين المتصلين بوحدة المعالجة المركزية ، إن أمكن.

من أجل ضمان نظام الجهد اللازم في أطراف مستقبلات الطاقة الكهربائية ، يتم استخدام الطرق التالية لتنظيم الجهد: في حافلات محطات الطاقة والمحطات الفرعية (CPU) ، في الخطوط الصادرة والمفاصل والإضافية.

عند تنظيم الجهد في حافلات المعالج ، فإنها توفر ما يسمى تنظيم التيار المعاكس.يُفهم تنظيم الجهد العكسي على أنه زيادة الجهد إلى 5-8٪ من القيمة الاسمية عند أعلى حمل وتحت الجهد إلى الاسمي (أو الأقل) عند أدنى حمل مع منحدر اعتمادًا على الحمل.

يتم التنظيم عن طريق تغيير نسبة التحويل لمحول الإمداد ... لهذا الغرض ، تم تجهيز المحولات بوسائل تنظيم الجهد أثناء الحمل (OLTC) ... تسمح المحولات المزودة بمفاتيح على الحمل بتنظيم الجهد في نطاق ± 10 إلى ± 16٪ بدقة 1.25 - 2.5٪. محولات الطاقة 6 - 20 / 0.4 كيلو فولت أجهزة التحكم في تبديل المعدات لمفتاح خارج الدائرة (التبديل بدون إثارة) بنطاق ± 5٪ وخطوة ضبط ± 2.5٪ (الجدول 1).

الجدول 1. بدلات الجهد لمحولات 6-20 / 0.4 كيلو فولت مع قاطع الدائرة

الاختيار الصحيح عامل التحول يوفر المحول مع قاطع الدائرة (على سبيل المثال مع التنظيم الموسمي) أفضل نظام جهد ممكن عندما يتغير الحمل.

يتم تحديد مدى ملاءمة استخدام طريقة أو طريقة أخرى لتنظيم الجهد حسب الظروف المحلية ، اعتمادًا على طول الشبكة ودائرتها واحتياطي الطاقة التفاعلية ، إلخ.

يعتمد مؤشر انحراف الجهد على فقدان الجهد في الشبكة ، ويعتمد على مقاومة الشبكة والحمل.من الناحية العملية ، يرتبط التغيير في مقاومة الشبكة بتغيير في الجهد فيها عند اختيار المقاطع العرضية للأسلاك ونواة الكابلات ، مع مراعاة الانحرافات في جهد مستقبلات الطاقة الكهربائية (وفقًا لـ خسائر الجهد المسموح بها) ، وكذلك عند استخدام التوصيل المتسلسل للمكثفات في الخطوط الهوائية (تركيبات التعويض الطولي - UPK).

المكثفات المتصلة في سلسلة تعوض عن بعض المقاومة الاستقرائية للخط ، وبالتالي تقليل المكون التفاعلي في الخط وخلق بعض الجهد الإضافي في الشبكة ، اعتمادًا على الحمل.

يوصى بتوصيل المكثفات المتسلسلة فقط للقدرة التفاعلية للحمل الكبير (tgφ> 0.75-1.0). إذا كان عامل القدرة التفاعلية قريبًا من الصفر ، فقدان جهد الخط يتم تحديدها بشكل أساسي من خلال المقاومة النشطة والقوة النشطة. في هذه الحالات ، يكون تعويض المقاومة الاستقرائي غير عملي.

يعد استخدام UPC فعالًا للغاية في حالة التقلبات الحادة في الحمل ، لأن التأثير التنظيمي للمكثفات (قيمة الجهد الإضافي) يتناسب مع تيار الحمل ويتغير تلقائيًا مع عدم وجود قصور ذاتي عمليًا. لذلك ، يجب استخدام التوصيل المتسلسل للمكثفات في الخطوط الهوائية بجهد 35 كيلوفولت وما دون ، لتزويد الأحمال المتناوبة فجأة بعامل قدرة منخفض نسبيًا. كما أنها تستخدم في الشبكات الصناعية ذات الأحمال المتقلبة بشكل حاد.

بالإضافة إلى التدابير التي تمت مناقشتها أعلاه لتقليل مقاومة الشبكة ، تؤدي تدابير تغيير أحمال الشبكة ، خاصة الأحمال التفاعلية ، إلى تقليل فقد الجهد وبالتالي إلى زيادة جهد نهاية الخط. يمكن القيام بذلك عن طريق تطبيق تركيبات التعويض الجانبي (ربط بنوك مكثف بالتوازي مع الحمل) ومصادر طاقة تفاعلية عالية السرعة (RPS) ، وتطوير الجدول الزمني الفعلي لتغييرات الطاقة التفاعلية.

من أجل تحسين نظام جهد الشبكة ، لتقليل انحرافات وتقلبات الجهد ، من الممكن استخدام محركات متزامنة قوية مع التحكم التلقائي في الإثارة.

لتحسين مثل مؤشرات جودة الطاقة يوصى بتوصيل أجهزة الاستقبال الكهربائية التي تشوه CE عند نقاط النظام بأعلى قيم طاقة دائرة قصر. ويجب أن يتم استخدام وسائل الحد من التيارات ذات الدائرة القصيرة في الشبكات التي تحتوي على أحمال معينة فقط ضمن الحدود اللازمة لضمان التشغيل الموثوق به لأجهزة التحويل والمعدات الكهربائية.

الطرق الرئيسية لتقليل تأثير الجهد غير الجيبي. من بين الوسائل التقنية المستخدمة: أجهزة التصفية: التبديل بالتوازي مع حمل المرشحات الرنانة ضيقة النطاق ، وأجهزة تعويض المرشح (FCD) ، وأجهزة موازنة المرشح (FSU) ، IRM المحتوية على FCD ، معدات خاصة تتميز بمستوى منخفض من توليد التوافقيات العالية ، المحولات "غير المشبعة" ، المحولات متعددة الأطوار ذات خصائص الطاقة المحسنة.

في التين.الشكل 1 ، يُظهر مخططًا لمرشح سلبي مستعرض (متوازي) مع توافقيات أعلى. اتصال المرشح عبارة عن دائرة محاثة وسعة متصلة في سلسلة ، مضبوطة على تردد توافقي معين.

أرز. 1. مخططات تخطيطية للفلاتر ذات التوافقيات الأعلى: أ - سلبي ، ب - مرشح نشط (AF) كمصدر جهد ، ج - AF كمصدر حالي ، محول صمام VP ، F5 ، F7 - على التوالي توصيلات التصفية إلى 5 السابعة و التوافقيات السابعة ، جهد خط tis ، tiAF - جهد AF ، جهد حمل القصدير ، تيار خط Azc ، AzAf - التيار الناتج عن AF ، Azn - تيار الحمل

مقاومة اتصال المرشح للتيارات التوافقية الأعلى Xfp = XLn-NS ° C / n ، حيث XL ، Xc هي مقاومات المفاعل وبنك المكثف على التوالي لتيار تردد الطاقة ، n - رقم المكون التوافقي.

مع زيادة التردد ، يزداد تحريض المفاعل بشكل متناسب وينخفض ​​بنك المكثف بشكل عكسي مع الرقم التوافقي. عند تردد أحد التوافقيات ، تصبح المقاومة الاستقرائية للمفاعل مساوية لسعة بنك المكثف و صدى الجهد... في هذه الحالة ، تكون مقاومة اتصال المرشح n تيار تردد الطنين صفراً ويقوم بمناورة النظام الكهربائي عند هذا التردد. يتم حساب العدد التوافقي yar لتردد الرنين بالصيغة

يقوم المرشح المثالي بتصفية التيارات التوافقية تمامًا للترددات التي يتم ضبط اتصالاتها عليها.ومع ذلك ، من الناحية العملية ، فإن وجود مقاومات نشطة على المفاعلات وبنوك المكثفات والضبط غير الدقيق لتوصيلات المرشح يؤدي إلى ترشيح غير كامل للتوافقيات.المرشح المتوازي عبارة عن سلسلة من الأقسام ، كل منها مضبوط لصدى لتردد متناسق محدد.

يمكن أن يكون عدد الروابط في المرشح عشوائيًا. في الممارسة العملية ، عادة ما تستخدم المرشحات المكونة من قسمين أو أربعة أقسام مضبوطة على ترددات التوافقيات الخامسة ، والسابع ، والحادية عشرة ، والثالثة عشرة ، والثالثة والعشرين ، والخامسة والعشرين. يتم توصيل المرشحات المستعرضة في كل من الأماكن التي تظهر فيها التوافقيات الأعلى وفي النقاط التي يتم فيها تضخيمها. يعتبر المرشح المتقاطع مصدرًا للقدرة التفاعلية ووسيلة لتعويض الأحمال التفاعلية.

يتم اختيار معلمات المرشح بطريقة تضبط الوصلات بالرنين مع ترددات التوافقيات المصفاة ، وتتيح سعتها توليد الطاقة التفاعلية اللازمة عند التردد الصناعي. في بعض الحالات ، يتم توصيل بنك مكثف بالتوازي مع المرشح للتعويض عن الطاقة التفاعلية. يسمى هذا الجهاز بالمرشح التعويضي (PKU) ... تؤدي أجهزة تعويض المرشح كلاً من وظيفة ترشيح التوافقيات ووظيفة تعويض القدرة التفاعلية.

حاليًا ، بالإضافة إلى المرشحات ضيقة النطاق السلبية ، فإنها تستخدم أيضًا المرشحات النشطة (AF) ... الفلتر النشط هو محول AC-DC مع تخزين سعوي أو استقرائي للطاقة الكهربائية على جانب التيار المستمر ، والذي يشكل جهدًا أو قيمة تيار معينة من خلال تعديل النبض. وهي تتضمن مفاتيح طاقة متكاملة موصولة وفقًا لمخططات قياسية.يظهر اتصال AF بالشبكة كمصدر للجهد في الشكل. 1 ، ب ، كمصدر حالي - في الشكل. 1 ، ج.

يتم الحد من عدم التوازن المنهجي في شبكات الجهد المنخفض من خلال التوزيع العقلاني للأحمال أحادية الطور بين المراحل بطريقة تكون فيها مقاومة هذه الأحمال متساوية تقريبًا مع بعضها البعض. إذا تعذر تقليل عدم توازن الجهد باستخدام حلول الدائرة ، فسيتم استخدام أجهزة خاصة: التحويل غير المتماثل لبنوك المكثف (الشكل 2) أو دوائر الموازنة (الشكل 3) للأحمال أحادية الطور.

أرز. 2. جهاز موازنة البنك مكثف

أرز. 3. دائرة balun خاصة

إذا تغير عدم التناسق وفقًا لقانون الاحتمالات ، فسيتم استخدام أجهزة الموازنة التلقائية للتقليل ، ويظهر الرسم التخطيطي لأحدها في الشكل. 4. الأجهزة المتناظرة القابلة للتعديل باهظة الثمن ومعقدة ويثير تطبيقها مشاكل جديدة (خاصة الجهد غير الجيبي). لذلك ، لا توجد تجربة إيجابية مع استخدام البالونات في روسيا.

أرز. 4. دائرة balun نموذجية

للحماية من زيادة التيار ، مانعات الصواعق ... ضد الانخفاضات قصيرة المدى للجهد والانخفاضات في الجهد ، يمكن استخدام معوضات تشويه الجهد الديناميكي (DKIN) ، والتي تحل العديد من مشاكل جودة الطاقة ، بما في ذلك الانخفاضات (بما في ذلك النبضات) والارتفاعات في جهد الإمداد.

المزايا الرئيسية لـ DKIN:

• بدون بطاريات وجميع المشاكل المرتبطة بها ،

• وقت الاستجابة لانقطاعات الطاقة القصيرة 2 مللي ثانية ،

• تزيد كفاءة جهاز DKIN عن 99٪ عند تحميل 50٪ وأكثر من 98.8٪ عند تحميل 100٪ ،

• استهلاك منخفض للطاقة وتكاليف تشغيل منخفضة ،

• تعويض المكونات التوافقية ، الارتعاش ،

• جهد الخرج الجيبي،

• الحماية من جميع أنواع الدوائر القصيرة ،

• موثوقية عالية.

يتم تحقيق الحد من مستوى التأثير السلبي على شبكة مستقبلات الطاقة لأحمال معينة (صدمة ، بخصائص فولت أمبير غير خطية ، غير متماثلة) من خلال تطبيعها وتقسيم مصدر الطاقة إلى أحمال محددة و "صامتة".

بالإضافة إلى تخصيص مدخلات منفصلة لأحمال معينة ، هناك حلول أخرى ممكنة للبناء العقلاني لمخططات إمداد الطاقة:

• مخطط من أربعة أقسام لمحطة فرعية رئيسية تنحى بجهد 6-10 كيلوفولت مع محولات ذات ملفات ثانوية مقسومة ومفاعلات مزدوجة للإمداد المنفصل للحمل «الصامت» والحمل المحدد ،

• نقل محولات المحطة الفرعية الرئيسية (GPP) إلى عملية متوازية عن طريق التبديل على مفتاح مقطعي 6-10 كيلو فولت عندما يُسمح بتيارات ماس ​​كهربائى. يمكن أيضًا تطبيق هذا الإجراء مؤقتًا ، على سبيل المثال أثناء فترات بدء تشغيل المحركات الكبيرة ،

• تنفيذ حمل إضاءة في شبكات طاقة الورشة بشكل منفصل عن مصدر الطاقة المتناوب المفاجئ (على سبيل المثال ، من أجهزة اللحام).