Выбор схем электроснабжения для улучшения качества электроэнергии

Анализ влияния электроприемников с усложненным режимом электропотребления пока­зал, что показатели качества напряжения ухудшаются с ростом мощности указанных приемни­ков и при уменьшении мощности короткого замыкания в точке подключения их к электросети.

Колебания напряжения пропорциональны набросу мощности ударной реактивной на­грузки и обратно пропорциональны мощности КЗ:

8U_t = AQ / S_kj •                                                (¹⁹²⁴)

Коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения, %, пропорционален суммарной мощности преобразовательных агрегатов:

Ku = (1005 J/S_K., •                               (¹⁹²⁵)

Коэффициент несимметрии обратной последовательности, %, пропорционален мощно­сти однофазной нагрузки:

K2U = (100SJ/5к.з •                               (^{19 26})

Следовательно, для улучшения всех показателей качества электроэнергии целесообразно подключение электроприемников с усложненными режимами работы в точках системы с наи­большими значениями мощности КЗ. А применение средств ограничения токов КЗ в сетях, со­держащих специфические нагрузки, следует производить только в пределах, необходимых для обеспечения надежной работы коммутационных аппаратов и электрооборудования.

Однако возможности ограничения влияния специфических нагрузок повышением токов КЗ недостаточны.

Более широкие возможности применения схем электроснабжения, повышающих качест­во напряжения в системах электроснабжения промышленных предприятий, создаются путем рационального разделения питания «спокойной» и специфической нагрузки.

К таким решениям относятся следующие:

отдельные глубокие вводы к цехам с резкопеременной и несинусоидальной нагрузкой;

четырехсекционная схема главной понижающей подстанции на напряжении 6... 10 кВ с трансформаторами с расщепленными вторичными обмотками и со сдвоенными реакторами для раздельного питания «спокойной» и специфической нагрузки;

включение главных трансформаторов ГПП на параллельную работу включением секци­онного выключателя напряжением 6... 10 кВ, когда это допустимо по токам КЗ; это мероприя­тие можно применять и временно, например в периоды пуска крупных двигателей;

в цеховых сетях питание осветительной нагрузки отдельно от силовой резкопеременной (например, от сварочных агрегатов).

Наиболее эффективным средством уменьшения колебания напряжения является норми­рование допустимой мощности потребителей электроэнергии с резкопеременным графиком на­
грузки (не более 10% от номинальной мощности питающего трансформатора). Из технических средств уменьшения колебаний напряжения можно выделить: статические быстродействующие источники реактивной мощности, отрабатывающие реальный график потребления реактивной мощности потребителей с резкопеременным графиком; установки продольной компенсации, компенсирующие часть суммарного индуктивного сопротивления сети. Однако использование этих технических средств обходится дорого и порождает новые проблемы.

Область допустимых несимметричных режимов может быть оценена по максимально допустимой однофазной нагрузке, при которой показатели несимметрии не выходят за пределы нормы в нормальном режиме. При преобладающей недвигательной нагрузке максимально до­пустимая однофазная нагрузка составляет 10% от номинальной мощности питающего транс­форматора. При преобладании электродвигательной нагрузки максимально допустимая одно­фазная нагрузка составляет 20% от номинальной мощности питающего трансформатора.

Из технических средств уменьшения несимметрии напряжения следует выделить ис­пользование симметрирующих устройств. Теоретически при любой несимметричной нагрузке можно создать симметрирующие устройства на базе емкостных и индуктивных элементов, ко­торые полностью компенсируют напряжения обратной и нулевой последовательности на на­грузке. Однако реальная несимметрия напряжения не стационарна, а регулируемые симметри­рующие устройства сложны, дорогостоящи и их применение порождает новые проблемы (в ча­стности, несинусоидальность напряжения). Поэтому положительного опыта использования симметрирующих устройств в России нет.

Глава 20

АВТОМАТИЗАЦИЯ И РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА В СИСТЕМАХ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ОБЪЕКТОВ

Назначение релейной защиты и автоматики

В условиях эксплуатации возможны повреждения отдельных элементов системы элек­троснабжения. В ряде случаев повреждение должно быть ликвидировано в течение долей се­кунды, совершенно очевидно, что человек не в состоянии справиться с такой задачей. Поэтому для определения места повреждения и подачи сигнала на отключение соответствующих вы­ключателей устанавливаются специальные автоматические устройства. Это и есть релейная защита, действующая на отключение. В некоторых случаях выключение и защита совмещаются в одном аппарате (предохранитель, автомат).

Иногда в условиях эксплуатации возникают ненормальные режимы, существование ко­торых допустимо в течение некоторого времени. Нарушение нормального режима в этих случа­ях может быть ликвидировано действием оперативного персонала. При этом нецелесообразно немедленное отключение элемента электрической сети, а достаточно дать сигнал персоналу. Это осуществляется релейной защитой, действующей на сигнал.

Релейная защита - только часть автоматики, получившая применение в системах раньше других автоматических устройств. Вместе с тем, одна релейная защита не в состоянии обеспе­чить надежность и бесперебойность электроснабжения. В этом нетрудно убедиться на примере рассмотренных схем электроснабжения. Распределительную подстанцию в сетях напряжением 6... 10 кВ (см. гл. 6) обычно выполняют в виде двух секций. Каждая питающая линия связана только со своей секцией и обеспечивает питание потребителей только своей секции. Совершен­но очевидно, что при повреждении одной из линий и ее отключении соответствующая секция обесточивается, а электроснабжение ее потребителей прекращается. Электроснабжение потре­бителей может быть восстановлено, если включить секционный аппарат. Эта операция должна быть осуществлена максимально возможно быстро для потребителей первой категории, поэто­му в качестве секционного аппарата используется выключатель и для его включения использу­ется устройство автоматики, получившее название автоматического включения резерва - АВР.

Опыт эксплуатации воздушных линий электропередач показал, что после быстрого от­ключения до 70...90% повреждений самоустраняются, а линия, включенная повторно, остается в работе. И здесь повторное включение осуществляется с помощью автоматики - устройством, получившим название автоматического повторного включения - АПВ.