มาตรการและวิธีการทางเทคนิคเพื่อปรับปรุงคุณภาพพลังงานไฟฟ้า

เพื่อรักษาความเบี่ยงเบนและความผันผวนของแรงดันไฟฟ้าให้อยู่ในค่าที่เป็นไปตามมาตรฐาน จำเป็นต้องมีการควบคุมแรงดันไฟฟ้า

การควบคุมแรงดันไฟฟ้าเป็นกระบวนการเปลี่ยนระดับแรงดันไฟฟ้าที่จุดคุณลักษณะของระบบจ่ายไฟโดยใช้วิธีการทางเทคนิคพิเศษซึ่งดำเนินการโดยอัตโนมัติตามกฎหมายที่กำหนดไว้ กฎหมายควบคุมแรงดันไฟฟ้าในศูนย์พลังงาน (CPU) ถูกกำหนดโดยองค์กรจัดหาพลังงาน โดยคำนึงถึงผลประโยชน์ของผู้ใช้ส่วนใหญ่ที่เชื่อมต่อกับ CPU นั้น หากเป็นไปได้

เพื่อให้แน่ใจว่าระบอบแรงดันไฟฟ้าที่จำเป็นที่ขั้วของเครื่องรับพลังงานไฟฟ้าจะใช้วิธีการควบคุมแรงดันไฟฟ้าต่อไปนี้: ในบัสของโรงไฟฟ้าและสถานีไฟฟ้าย่อย (CPU) บนสายขาออก ข้อต่อและอื่น ๆ

เมื่อทำการควบคุมแรงดันไฟฟ้าบนบัสโปรเซสเซอร์ จะมีการควบคุมกระแสต้านที่เรียกว่าการควบคุมแรงดันไฟฟ้าเคาน์เตอร์เป็นที่เข้าใจกันว่าเป็นการเพิ่มแรงดันไฟฟ้าเป็น 5 - 8% ของค่าเล็กน้อยที่โหลดสูงสุดและแรงดันไฟฟ้าต่ำกว่าถึงค่าเล็กน้อย (หรือต่ำกว่า) ที่โหลดต่ำสุดโดยมีทางลาดขึ้นอยู่กับโหลด

การควบคุมทำได้โดยการเปลี่ยนอัตราส่วนการแปลงของหม้อแปลงจ่าย… เพื่อจุดประสงค์นี้ หม้อแปลงมีการติดตั้งวิธีควบคุมแรงดันไฟฟ้าขณะโหลด (OLTC)… หม้อแปลงที่มีสวิตช์เปิดโหลดอนุญาตให้มีการควบคุมแรงดันไฟฟ้าในช่วง ± 10 ถึง ± 16% ด้วยความละเอียด 1.25 — 2.5% หม้อแปลงไฟฟ้า 6 — 20 / 0.4 kV อุปกรณ์สวิตช์ควบคุมอุปกรณ์ของสวิตช์ปิดวงจร (การสลับโดยไม่มีการกระตุ้น) ที่มีช่วง ± 5% และขั้นตอนการปรับ ± 2.5% (ตารางที่ 1)

ตารางที่ 1 ค่าเผื่อแรงดันไฟฟ้าสำหรับหม้อแปลง 6-20 / 0.4 kV พร้อมเบรกเกอร์

ทางเลือกที่เหมาะสม ปัจจัยการเปลี่ยนแปลง หม้อแปลงที่มีเซอร์กิตเบรกเกอร์ (เช่น การควบคุมตามฤดูกาล) ให้การควบคุมแรงดันไฟฟ้าที่ดีที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้เมื่อโหลดเปลี่ยนแปลง

ความได้เปรียบของการใช้วิธีควบคุมแรงดันไฟฟ้าวิธีใดวิธีหนึ่งจะพิจารณาจากสภาพท้องถิ่น ขึ้นอยู่กับความยาวของเครือข่ายและวงจร พลังงานสำรองแบบรีแอกทีฟ ฯลฯ

ตัวบ่งชี้การเบี่ยงเบนของแรงดันไฟฟ้าขึ้นอยู่กับการสูญเสียแรงดันไฟฟ้าในเครือข่ายขึ้นอยู่กับความต้านทานของเครือข่ายและโหลดในทางปฏิบัติการเปลี่ยนแปลงความต้านทานของเครือข่ายนั้นสัมพันธ์กับการเปลี่ยนแปลงของแรงดันไฟฟ้าเมื่อเลือกส่วนตัดขวางของสายไฟและแกนสายเคเบิลโดยคำนึงถึงความเบี่ยงเบนของแรงดันไฟฟ้าของเครื่องรับพลังงานไฟฟ้า (อ้างอิงจาก การสูญเสียแรงดันไฟฟ้าที่อนุญาต) เช่นเดียวกับเมื่อใช้การเชื่อมต่อแบบอนุกรมของตัวเก็บประจุในสายเหนือศีรษะ (การติดตั้งชดเชยตามยาว - UPK)

ตัวเก็บประจุที่เชื่อมต่อเป็นอนุกรมจะชดเชยความต้านทานอุปนัยของสาย ดังนั้นการลดองค์ประกอบปฏิกิริยาในสาย และสร้างแรงดันไฟฟ้าเพิ่มเติมในเครือข่าย ขึ้นอยู่กับโหลด

แนะนำให้ใช้การเชื่อมต่อแบบอนุกรมของตัวเก็บประจุสำหรับกำลังไฟฟ้ารีแอกทีฟที่มีนัยสำคัญเท่านั้น (tgφ > 0.75-1.0) หากตัวประกอบกำลังปฏิกิริยามีค่าใกล้เคียงกับศูนย์ การสูญเสียแรงดันไฟฟ้าของสาย ส่วนใหญ่ถูกกำหนดโดยความต้านทานที่ใช้งานและพลังงานที่ใช้งานอยู่ ในกรณีเหล่านี้ การชดเชยความต้านทานแบบอุปนัยไม่สามารถทำได้

การใช้ UPC นั้นมีประสิทธิภาพมากในกรณีที่โหลดผันผวนอย่างรวดเร็ว เนื่องจากผลการควบคุมของตัวเก็บประจุ (ค่าของแรงดันไฟฟ้าที่เพิ่ม) เป็นสัดส่วนกับกระแสโหลดและเปลี่ยนแปลงโดยอัตโนมัติโดยไม่มีความเฉื่อย ดังนั้นควรใช้การเชื่อมต่อแบบอนุกรมของตัวเก็บประจุในสายเหนือศีรษะที่มีแรงดันไฟฟ้า 35 kV และต่ำกว่า โดยจ่ายโหลดแบบสลับโดยฉับพลันพร้อมตัวประกอบกำลังที่ค่อนข้างต่ำ นอกจากนี้ยังใช้ในเครือข่ายอุตสาหกรรมที่มีโหลดผันผวนอย่างมาก

นอกจากมาตรการที่กล่าวถึงข้างต้นเพื่อลดความต้านทานของเครือข่ายแล้ว มาตรการในการเปลี่ยนโหลดของเครือข่าย โดยเฉพาะอย่างยิ่งสิ่งที่เกิดปฏิกิริยา จะนำไปสู่การลดการสูญเสียแรงดันไฟฟ้าและทำให้แรงดันไฟฟ้าปลายทางเพิ่มขึ้น สิ่งนี้สามารถทำได้โดยใช้การติดตั้งการชดเชยด้านข้าง (การเชื่อมต่อตัวเก็บประจุแบบคู่ขนานกับโหลด) และแหล่งพลังงานปฏิกิริยาความเร็วสูง (RPS) พัฒนาตารางเวลาจริงของการเปลี่ยนแปลงพลังงานปฏิกิริยา

เพื่อปรับปรุงระบบแรงดันไฟฟ้าของเครือข่าย เพื่อลดความเบี่ยงเบนและความผันผวนของแรงดันไฟฟ้า จึงเป็นไปได้ที่จะใช้มอเตอร์ซิงโครนัสที่ทรงพลังพร้อมการควบคุมการกระตุ้นอัตโนมัติ

เพื่อปรับปรุงดังกล่าว ตัวบ่งชี้คุณภาพไฟฟ้า ขอแนะนำให้เชื่อมต่อเครื่องรับไฟฟ้าที่บิดเบือน CE ที่จุดของระบบที่มีค่าไฟฟ้าลัดวงจรสูงสุด และการใช้วิธีการจำกัดกระแสลัดวงจรในเครือข่ายที่มีโหลดเฉพาะควรดำเนินการภายในขอบเขตที่จำเป็นเท่านั้นเพื่อให้แน่ใจว่าการทำงานของอุปกรณ์สวิตชิ่งและอุปกรณ์ไฟฟ้ามีความน่าเชื่อถือ

วิธีหลักในการลดอิทธิพลของแรงดันไฟฟ้าที่ไม่ใช่ไซน์ ในบรรดาวิธีการทางเทคนิคที่ใช้: อุปกรณ์ตัวกรอง: การสลับขนานกับโหลดของตัวกรองเรโซแนนซ์ย่านความถี่แคบ, อุปกรณ์ชดเชยตัวกรอง (FCD), อุปกรณ์ปรับสมดุลตัวกรอง (FSU), IRM ที่มี FCD, อุปกรณ์พิเศษที่มีระดับต่ำ การสร้างฮาร์มอนิกที่สูงขึ้น หม้อแปลง "ไม่อิ่มตัว" ตัวแปลงหลายเฟสที่มีคุณสมบัติด้านพลังงานที่ดีขึ้น

ในรูป1, a แสดงไดอะแกรมของตัวกรองแบบพาสซีฟตามขวาง (ขนาน) ที่มีฮาร์มอนิกสูงกว่า การเชื่อมต่อตัวกรองเป็นวงจรของตัวเหนี่ยวนำและความจุที่เชื่อมต่อแบบอนุกรม โดยปรับตามความถี่ของฮาร์มอนิกนั้นๆ

ข้าว. 1. แผนผังของฟิลเตอร์ที่มีฮาร์มอนิกสูง: a — พาสซีฟ, b — ฟิลเตอร์แอคทีฟ (AF) เป็นแหล่งกำเนิดแรงดันไฟฟ้า, c — AF เป็นแหล่งกำเนิดกระแส, VP — ตัวแปลงวาล์ว, F5, F7 — ตามลำดับ การเชื่อมต่อฟิลเตอร์ถึง 5 7 และ ฮาร์มอนิกที่ 7, มอก. — แรงดันสาย, tiAF — แรงดัน AF, ดีบุก — แรงดันโหลด, Azc — กระแสสาย, AzAf — กระแสที่เกิดจาก AF, Azn — กระแสโหลด

ความต้านทานของการเชื่อมต่อตัวกรองกับกระแสฮาร์มอนิกที่สูงขึ้น Xfp = XLn-NS° C/n โดยที่ XL, Xc คือความต้านทานของเครื่องปฏิกรณ์และตัวเก็บประจุของธนาคารตามลำดับกับกระแสความถี่ไฟฟ้า n คือจำนวนของส่วนประกอบฮาร์มอนิก

เมื่อความถี่เพิ่มขึ้น ความเหนี่ยวนำของเครื่องปฏิกรณ์จะเพิ่มขึ้นตามสัดส่วนและตัวเก็บประจุของตัวเก็บประจุจะลดลงผกผันกับจำนวนฮาร์มอนิก ที่ความถี่ของฮาร์มอนิกตัวใดตัวหนึ่ง ความต้านทานอุปนัยของเครื่องปฏิกรณ์จะเท่ากับความจุของตัวเก็บประจุและ เรโซแนนซ์ของแรงดันไฟฟ้า... ในกรณีนี้ ความต้านทานของการเชื่อมต่อตัวกรอง n กระแสความถี่เรโซแนนซ์เป็นศูนย์ และควบคุมระบบไฟฟ้าที่ความถี่นี้ สูตรคำนวณจำนวนฮาร์มอนิกของความถี่เรโซแนนซ์

ตัวกรองในอุดมคติจะกรองกระแสฮาร์มอนิกตามความถี่ที่มีการปรับแต่งการเชื่อมต่ออย่างไรก็ตาม ในทางปฏิบัติ การมีความต้านทานแบบแอกทีฟบนเครื่องปฏิกรณ์และตัวเก็บประจุและการปรับการเชื่อมต่อตัวกรองที่ไม่ถูกต้องทำให้การกรองฮาร์มอนิกไม่สมบูรณ์ ตัวกรองแบบขนานคือชุดของส่วน แต่ละส่วนได้รับการปรับให้สะท้อนความถี่ฮาร์มอนิกเฉพาะ

จำนวนลิงก์ในตัวกรองสามารถกำหนดได้ตามอำเภอใจ ในทางปฏิบัติ ตัวกรองที่ประกอบด้วยสองหรือสี่ส่วนที่ปรับตามความถี่ของฮาร์มอนิกที่ 5, 7, 11, 13, 23 และ 25 มักจะใช้ ตัวกรองแนวขวางเชื่อมต่อทั้งในตำแหน่งที่เสียงฮาร์โมนิกสูงกว่าปรากฏขึ้นและที่จุดที่มีการขยายเสียง ตัวกรองแบบครอสโอเวอร์เป็นทั้งแหล่งพลังงานรีแอกทีฟและวิธีการชดเชยโหลดรีแอกทีฟ

พารามิเตอร์ของตัวกรองถูกเลือกในลักษณะที่การเชื่อมต่อได้รับการปรับให้สอดคล้องกับความถี่ของฮาร์มอนิกที่กรอง และความจุของตัวกรองทำให้สามารถสร้างพลังงานปฏิกิริยาที่จำเป็นที่ความถี่อุตสาหกรรมได้ ในบางกรณี ธนาคารตัวเก็บประจุจะเชื่อมต่อแบบขนานกับตัวกรองเพื่อชดเชยพลังงานปฏิกิริยา อุปกรณ์ดังกล่าวเรียกว่าตัวกรองชดเชย (PKU)... อุปกรณ์ชดเชยตัวกรองทำหน้าที่ทั้งกรองฮาร์มอนิกส์และทำหน้าที่ชดเชยพลังงานปฏิกิริยา

ปัจจุบัน นอกจากตัวกรองแถบแคบแบบพาสซีฟแล้ว พวกเขายังใช้ตัวกรองแบบแอคทีฟ (AF)... ตัวกรองแบบแอคทีฟคือตัวแปลง AC-DC ที่มีการจัดเก็บพลังงานไฟฟ้าแบบคาปาซิทีฟหรือแบบอุปนัยที่ด้าน DC ซึ่งสร้างค่าแรงดันหรือกระแสที่แน่นอน ผ่านการมอดูเลตของพัลส์ ประกอบด้วยสวิตช์ไฟในตัวที่เชื่อมต่อตามโครงร่างมาตรฐานการเชื่อมต่อ AF กับเครือข่ายเป็นแหล่งจ่ายแรงดันจะแสดงในรูปที่ 1, b, เป็นแหล่งปัจจุบัน — ในรูป 1, ค.

การลดความไม่สมดุลของระบบในเครือข่ายแรงดันต่ำนั้นดำเนินการโดยการกระจายโหลดเฟสเดียวอย่างมีเหตุผลระหว่างเฟสในลักษณะที่ความต้านทานของโหลดเหล่านี้มีค่าใกล้เคียงกันโดยประมาณ หากไม่สามารถลดความไม่สมดุลของแรงดันไฟฟ้าได้โดยใช้โซลูชันวงจร อุปกรณ์พิเศษจะถูกใช้: การสลับแบบอสมมาตรของตัวเก็บประจุแบงค์ (รูปที่ 2) หรือวงจรสมดุล (รูปที่ 3) ของโหลดเฟสเดียว

ข้าว. 2. อุปกรณ์ปรับสมดุลธนาคารตัวเก็บประจุ

ข้าว. 3. วงจรบาลันพิเศษ

หากความไม่สมดุลเปลี่ยนไปตามกฎความน่าจะเป็น อุปกรณ์ปรับสมดุลอัตโนมัติจะถูกใช้เพื่อลด ไดอะแกรมของหนึ่งในนั้นจะแสดงในรูปที่ 4. อุปกรณ์สมมาตรแบบปรับได้มีราคาแพงและซับซ้อน และการใช้งานของอุปกรณ์ดังกล่าวทำให้เกิดปัญหาใหม่ (โดยเฉพาะแรงดันไฟฟ้าที่ไม่ใช่ไซน์) ดังนั้นจึงไม่มีประสบการณ์เชิงบวกกับการใช้ baluns ในรัสเซีย

ข้าว. 4. วงจรบาลันทั่วไป

สำหรับการป้องกันไฟกระชาก อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก... สำหรับการป้องกันแรงดันไฟตกในระยะสั้นและแรงดันไฟตก สามารถใช้ตัวชดเชยการบิดเบือนแรงดันไดนามิก (DKIN) ซึ่งช่วยแก้ปัญหาคุณภาพไฟฟ้าหลายอย่าง รวมถึงไฟตก (รวมถึงอิมพัลส์) และไฟกระชากในแรงดันไฟจ่าย

ข้อได้เปรียบหลักของ DKIN:

• ไม่มีแบตเตอรี่และปัญหาทั้งหมดที่เกี่ยวข้อง

• เวลาตอบสนองสำหรับการหยุดชะงักของพลังงานสั้น 2 มิลลิวินาที

• ประสิทธิภาพของอุปกรณ์ DKIN มากกว่า 99% ที่โหลด 50% และมากกว่า 98.8% ที่โหลด 100%

• ใช้พลังงานต่ำและต้นทุนการดำเนินงานต่ำ

• การชดเชยส่วนประกอบฮาร์มอนิก, การกระวนกระวายใจ,

• แรงดันเอาต์พุตไซน์,

• ป้องกันไฟลัดวงจรทุกชนิด

• ความน่าเชื่อถือสูง

การลดระดับของผลกระทบเชิงลบต่อเครือข่ายของตัวรับพลังงานของโหลดเฉพาะ (การกระแทกที่มีลักษณะโวลต์แอมแปร์ไม่เป็นเชิงเส้น, ไม่สมมาตร) ทำได้โดยการทำให้เป็นมาตรฐานและการแบ่งแหล่งจ่ายไฟออกเป็นโหลดเฉพาะและ "เงียบ"

นอกเหนือจากการจัดสรรอินพุตแยกต่างหากสำหรับโหลดเฉพาะแล้ว โซลูชันอื่นๆ ยังเป็นไปได้สำหรับการสร้างแผนผังแหล่งจ่ายไฟอย่างมีเหตุผล:

• โครงร่างสี่ส่วนของสถานีย่อยหลักแบบ step-down ที่แรงดันไฟฟ้า 6-10 kV พร้อมหม้อแปลงที่มีขดลวดทุติยภูมิแยกและเครื่องปฏิกรณ์คู่สำหรับการจ่าย "เงียบ" และโหลดเฉพาะแยกต่างหาก

• การถ่ายโอนหม้อแปลงของสถานีย่อยแบบ step-down หลัก (GPP) ไปยังการทำงานแบบขนานโดยการเปิดสวิตช์ส่วน 6-10 kV เมื่อกระแสลัดวงจรได้รับอนุญาต มาตรการนี้ยังใช้เป็นการชั่วคราวได้ด้วย เช่น ในช่วงสตาร์ทเครื่องยนต์ขนาดใหญ่

• การใช้โหลดแสงในเครือข่ายพลังงานของร้านค้าแยกจากแหล่งจ่ายไฟสลับแบบฉับพลัน (เช่น จากอุปกรณ์เชื่อม)