विद्युत उर्जेची गुणवत्ता सुधारण्यासाठी उपाय आणि तांत्रिक साधने

व्होल्टेज विचलन आणि चढ-उतार मानक-अनुपालक मूल्यांमध्ये ठेवण्यासाठी, व्होल्टेज नियमन आवश्यक आहे.

व्होल्टेज रेग्युलेशन ही वीज पुरवठा प्रणालीच्या वैशिष्ट्यपूर्ण बिंदूंवर व्होल्टेज पातळी बदलण्याची प्रक्रिया आहे, विशेष तांत्रिक माध्यमांच्या मदतीने, जी पूर्वनिर्धारित कायद्यानुसार स्वयंचलितपणे केली जाते. पॉवर सेंटर्स (CPU) मधील व्होल्टेज रेग्युलेशन कायदा वीज पुरवठा संस्थेद्वारे निर्धारित केला जातो, शक्य असल्यास, त्या CPU शी कनेक्ट केलेल्या बहुसंख्य वापरकर्त्यांचे हित लक्षात घेऊन.

इलेक्ट्रिकल एनर्जी रिसीव्हर्सच्या टर्मिनल्सवर आवश्यक व्होल्टेज व्यवस्था सुनिश्चित करण्यासाठी, व्होल्टेज नियमनच्या खालील पद्धती वापरल्या जातात: पॉवर प्लांट्स आणि सबस्टेशन्स (सीपीयू) च्या बसेसमध्ये, आउटगोइंग लाईन्सवर, संयुक्त आणि अतिरिक्त.

प्रोसेसर बसेसवरील व्होल्टेजचे नियमन करताना, ते तथाकथित काउंटरकरंट नियमन प्रदान करतात.काउंटर व्होल्टेज रेग्युलेशन म्हणजे सर्वात जास्त लोडवर व्होल्टेज नाममात्रच्या 5 - 8% पर्यंत वाढवणे आणि लोडच्या आधारावर उतारासह सर्वात कमी लोडवर नाममात्र (किंवा कमी) व्होल्टेज वाढवणे असे समजले जाते.

पुरवठा ट्रान्सफॉर्मरचे ट्रान्सफॉर्मेशन रेशो बदलून नियमन केले जाते... या उद्देशासाठी, ट्रान्सफॉर्मर ऑन-लोड व्होल्टेज रेग्युलेशन म्हणजे (OLTC) ने सुसज्ज आहेत... ऑन-लोड स्विचसह ट्रान्सफॉर्मर्स ± 10 ते ± 16% च्या श्रेणीमध्ये व्होल्टेज नियमन करण्यास परवानगी देतात. रिझोल्यूशन 1.25 - 2.5% सह. पॉवर ट्रान्सफॉर्मर 6 — ± 5% च्या श्रेणीसह ऑफ-सर्किट स्विचचे 20 / 0.4 kV उपकरणे स्विच कंट्रोल डिव्हाइसेस (उत्तेजनाशिवाय स्विच करणे) आणि ± 2.5% च्या समायोजनाची पायरी (टेबल 1).

तक्ता 1. सर्किट ब्रेकरसह 6-20 / 0.4 केव्ही ट्रान्सफॉर्मरसाठी व्होल्टेज भत्ते

योग्य निवड परिवर्तन घटक सर्किट ब्रेकरसह ट्रान्सफॉर्मर (उदाहरणार्थ हंगामी नियमनासह) लोड बदलते तेव्हा सर्वोत्तम संभाव्य व्होल्टेज व्यवस्था प्रदान करते.

व्होल्टेज रेग्युलेशनची एक किंवा दुसरी पद्धत वापरण्याची सोय स्थानिक परिस्थितीनुसार, नेटवर्कची लांबी आणि त्याचे सर्किट, रिऍक्टिव पॉवर रिझर्व्ह इत्यादींवर अवलंबून असते.

व्होल्टेज विचलन निर्देशक नेटवर्कमधील व्होल्टेजच्या नुकसानावर अवलंबून असतो, नेटवर्क आणि लोडच्या प्रतिकारांवर अवलंबून असतो.सराव मध्ये, इलेक्ट्रिक पॉवरच्या रिसीव्हर्सच्या व्होल्टेजमधील विचलन लक्षात घेऊन, वायर आणि केबल कोरचे क्रॉस-सेक्शन निवडताना नेटवर्कच्या प्रतिकारातील बदल त्यामधील व्होल्टेजमधील बदलाशी संबंधित असतो (त्यानुसार अनुज्ञेय व्होल्टेज नुकसान), तसेच ओव्हरहेड लाईन्समध्ये कॅपेसिटरचे सीरिज कनेक्शन वापरताना (रेखांशाचा नुकसान भरपाई स्थापना — UPK).

मालिकेत जोडलेले कॅपेसिटर रेषेच्या काही प्रेरक प्रतिकारांची भरपाई करतात, त्यामुळे ओळीतील प्रतिक्रियाशील घटक कमी होतो आणि लोडवर अवलंबून नेटवर्कमध्ये काही अतिरिक्त व्होल्टेज तयार होतात.

कॅपेसिटरच्या मालिका कनेक्शनची शिफारस केवळ लक्षणीय लोड रिऍक्टिव्ह पॉवर (tgφ > 0.75-1.0) साठी केली जाते. रिऍक्टिव पॉवर फॅक्टर शून्याच्या जवळ असल्यास, लाइन व्होल्टेज कमी होणे प्रामुख्याने सक्रिय प्रतिकार आणि सक्रिय शक्ती द्वारे निर्धारित केले जातात. या प्रकरणांमध्ये, प्रेरक प्रतिकार भरपाई अव्यवहार्य आहे.

लोडमधील तीव्र चढउतारांच्या बाबतीत यूपीसीचा वापर खूप प्रभावी आहे, कारण कॅपेसिटरचा नियमन प्रभाव (जोडलेल्या व्होल्टेजचे मूल्य) लोड करंटच्या प्रमाणात आहे आणि व्यावहारिकरित्या कोणत्याही जडत्वाशिवाय स्वयंचलितपणे बदलतो. त्यामुळे, 35 kV आणि त्याखालील व्होल्टेजच्या ओव्हरहेड लाईन्समध्ये कॅपेसिटरचे सीरिज कनेक्शन वापरले जावे, तुलनेने कमी पॉवर फॅक्टरसह अचानक पर्यायी भार पुरवठा करणे. ते तीव्र चढ-उतार लोडसह औद्योगिक नेटवर्कमध्ये देखील वापरले जातात.

नेटवर्क रेझिस्टन्स कमी करण्यासाठी वर चर्चा केलेल्या उपायांव्यतिरिक्त, नेटवर्क लोड बदलण्याचे उपाय, विशेषत: रिऍक्टिव्ह, व्होल्टेज लॉस कमी करतात आणि त्यामुळे एंड-ऑफ-लाइन व्होल्टेजमध्ये वाढ होते. हे पार्श्विक भरपाई प्रतिष्ठापन (लोडच्या समांतरपणे कॅपेसिटर बँकांना जोडणे) आणि हाय-स्पीड रिऍक्टिव्ह पॉवर सोर्स (आरपीएस) लागू करून, रिऍक्टिव्ह पॉवर बदलांचे वास्तविक शेड्यूल विकसित करून केले जाऊ शकते.

नेटवर्क व्होल्टेज व्यवस्था सुधारण्यासाठी, व्होल्टेज विचलन आणि चढ-उतार कमी करण्यासाठी, स्वयंचलित उत्तेजना नियंत्रणासह शक्तिशाली सिंक्रोनस मोटर्स वापरणे शक्य आहे.

अशा सुधारण्यासाठी पॉवर गुणवत्ता निर्देशक सर्वात जास्त शॉर्ट-सर्किट पॉवर व्हॅल्यूसह सिस्टम पॉईंटवर CE विकृत करणारे इलेक्ट्रिकल रिसीव्हर्स कनेक्ट करण्याची शिफारस केली जाते. आणि विशिष्ट भार असलेल्या नेटवर्कमध्ये शॉर्ट-सर्किट प्रवाह मर्यादित करण्यासाठी साधनांचा वापर केवळ स्विचिंग डिव्हाइसेस आणि इलेक्ट्रिकल उपकरणांचे विश्वसनीय ऑपरेशन सुनिश्चित करण्यासाठी आवश्यक मर्यादेतच केले पाहिजे.

नॉन-साइनसॉइडल व्होल्टेजचा प्रभाव कमी करण्याचे मुख्य मार्ग. तांत्रिक माध्यमांपैकी वापरले जातात: फिल्टर डिव्हाइसेस: अरुंद-बँड रेझोनंट फिल्टरच्या लोडसह समांतर स्विच करणे, फिल्टर-कम्पेन्सिंग डिव्हाइसेस (एफसीडी), फिल्टर बॅलेंसिंग डिव्हाइसेस (एफएसयू), एफसीडी असलेले आयआरएम, कमी पातळीद्वारे वैशिष्ट्यीकृत विशेष उपकरणे उच्च हार्मोनिक्सची निर्मिती, "असंतृप्त" ट्रान्सफॉर्मर, सुधारित ऊर्जा वैशिष्ट्यांसह मल्टीफेज कन्व्हर्टर.

अंजीर मध्ये.1, a उच्च हार्मोनिक्ससह ट्रान्सव्हर्स (समांतर) निष्क्रिय फिल्टरचे आकृती दर्शविते. फिल्टर कनेक्शन हे इंडक्टन्स आणि कॅपॅसिटन्सचे सर्किट असते जे एका विशिष्ट हार्मोनिकच्या वारंवारतेनुसार मालिकेत जोडलेले असते.

तांदूळ. 1. उच्च हार्मोनिक्स असलेल्या फिल्टरचे योजनाबद्ध आकृत्या: a — निष्क्रिय, b — सक्रिय फिल्टर (AF) व्होल्टेज स्रोत म्हणून, c — AF वर्तमान स्रोत म्हणून, VP — व्हॉल्व्ह कनवर्टर, F5, F7 — अनुक्रमे 5 7 व्या आणि कनेक्शनला फिल्टर करा. 7 वा हार्मोनिक्स, tis — लाइन व्होल्टेज, tiAF — AF व्होल्टेज, टिन — लोड व्होल्टेज, Azc — लाइन करंट, AzAf — AF, Azn — लोड करंटद्वारे व्युत्पन्न केलेला प्रवाह

उच्च हार्मोनिक प्रवाहांना फिल्टर कनेक्शनचा प्रतिकार Xfp = XLn-NS° C/n, जेथे XL, Xc हे अणुभट्टी आणि कॅपेसिटर बॅंकचे अनुक्रमे पॉवर फ्रिक्वेंसी करंट, n - हार्मोनिक घटकाची संख्या आहे.

जसजशी वारंवारता वाढते तसतसे अणुभट्टीचे प्रेरण प्रमाणानुसार वाढते आणि कॅपेसिटर बँक हार्मोनिक संख्येसह उलट कमी होते. हार्मोनिक्सपैकी एकाच्या वारंवारतेवर, अणुभट्टीचा प्रेरक प्रतिकार कॅपेसिटर बॅंकच्या कॅपेसिटन्सच्या बरोबरीचा होतो आणि व्होल्टेज अनुनाद... या प्रकरणात, फिल्टर कनेक्शन n रेझोनंट फ्रिक्वेन्सी करंटचा प्रतिकार शून्य आहे आणि ते या वारंवारतेवर विद्युत प्रणाली हाताळते. रेझोनान्स फ्रिक्वेंसीची हार्मोनिक संख्या यार सूत्राद्वारे मोजली जाते

एक आदर्श फिल्टर हार्मोनिक प्रवाहांना त्याचे कनेक्शन ट्यून केलेल्या फ्रिक्वेन्सीवर पूर्णपणे फिल्टर करते.व्यवहारात, तथापि, अणुभट्ट्या आणि कॅपेसिटर बँकांवर सक्रिय प्रतिकारांची उपस्थिती आणि फिल्टर कनेक्शनचे चुकीचे ट्यूनिंग यामुळे हार्मोनिक्सचे अपूर्ण फिल्टरिंग होते. समांतर फिल्टर ही विभागांची मालिका आहे, प्रत्येक विशिष्ट हार्मोनिक वारंवारतेसाठी प्रतिध्वनी करण्यासाठी ट्यून केलेला आहे.

फिल्टरमधील लिंक्सची संख्या अनियंत्रित असू शकते. व्यवहारात, 5व्या, 7व्या, 11व्या, 13व्या, 23व्या आणि 25व्या हार्मोनिक्सच्या फ्रिक्वेन्सीला ट्यून केलेले दोन किंवा चार विभाग असलेले फिल्टर सहसा वापरले जातात. ट्रान्सव्हर्स फिल्टर्स हे दोन्ही ठिकाणी जोडलेले असतात जिथे उच्च हार्मोनिक्स दिसतात आणि जिथे ते वाढवले ​​जातात त्या ठिकाणी. क्रॉसओवर फिल्टर हे रिऍक्टिव्ह पॉवरचा स्रोत आणि रिऍक्टिव्ह लोड्सची भरपाई करण्याचे साधन दोन्ही आहे.

फिल्टरचे पॅरामीटर्स अशा प्रकारे निवडले जातात की कनेक्शन फिल्टर केलेल्या हार्मोनिक्सच्या फ्रिक्वेन्सीच्या अनुनादानुसार ट्यून केले जातात आणि त्यांच्या कॅपेसिटन्समुळे औद्योगिक वारंवारतेवर आवश्यक प्रतिक्रियाशील शक्ती निर्माण करणे शक्य होते. काही प्रकरणांमध्ये, प्रतिक्रियाशील शक्तीची भरपाई करण्यासाठी कॅपेसिटर बँक फिल्टरसह समांतर जोडलेली असते. अशा उपकरणाला कम्पेन्सेटिंग फिल्टर (PKU) म्हणतात... फिल्टर भरपाई देणारी उपकरणे फिल्टरिंग हार्मोनिक्स आणि रिऍक्टिव्ह पॉवर कॉम्पेन्सेशनचे कार्य दोन्ही करतात.

सध्या, पॅसिव्ह नॅरोबँड फिल्टर्स व्यतिरिक्त, ते सक्रिय फिल्टर (AF) देखील वापरतात... सक्रिय फिल्टर म्हणजे DC बाजूला विद्युत उर्जेचे कॅपेसिटिव्ह किंवा प्रेरक संचयन असलेले AC-DC कनवर्टर आहे, जे विशिष्ट व्होल्टेज किंवा वर्तमान मूल्य तयार करते. पल्स मॉड्युलेशनद्वारे. यात मानक योजनांनुसार जोडलेले एकात्मिक पॉवर स्विच समाविष्ट आहेत.व्होल्टेज स्त्रोत म्हणून नेटवर्कशी एएफ कनेक्शन अंजीर मध्ये दर्शविले आहे. 1, b, वर्तमान स्रोत म्हणून — अंजीर मध्ये. 1, सी.

लो-व्होल्टेज नेटवर्क्समधील पद्धतशीर असंतुलन कमी करणे हे टप्प्याटप्प्याने एकल-फेज भारांचे तर्कसंगत वितरण अशा प्रकारे केले जाते की या भारांचे प्रतिकार एकमेकांशी अंदाजे समान असतील. जर सर्किट सोल्यूशन्सचा वापर करून व्होल्टेज असंतुलन कमी करता येत नसेल, तर विशेष उपकरणे वापरली जातात: कॅपेसिटर बँक्सचे असममित स्विचिंग (चित्र 2) किंवा सिंगल-फेज लोड्सचे बॅलेंसिंग सर्किट्स (चित्र 3).

तांदूळ. 2. कॅपेसिटर बँक बॅलेंसिंग डिव्हाइस

तांदूळ. 3. विशेष बालून सर्किट

संभाव्यता कायद्यानुसार विषमता बदलल्यास, स्वयंचलित संतुलन साधने कमी करण्यासाठी वापरली जातात, त्यातील एक आकृती अंजीर मध्ये दर्शविली आहे. 4. समायोज्य सममितीय साधने महाग आणि जटिल आहेत आणि त्यांच्या अनुप्रयोगामुळे नवीन समस्या उद्भवतात (विशेषतः नॉन-साइनसॉइडल व्होल्टेज). म्हणून, रशियामध्ये बॅलन्सच्या वापरासह कोणताही सकारात्मक अनुभव नाही.

तांदूळ. 4. ठराविक बालून सर्किट

लाट संरक्षणासाठी, सर्ज अरेस्टर्स... शॉर्ट-टर्म व्होल्टेज डिप्स आणि व्होल्टेज डिप्सच्या विरूद्ध, डायनॅमिक व्होल्टेज डिस्टॉर्शन कम्पेन्सेटर (DKIN) वापरले जाऊ शकतात, जे डिप्स (इम्पल्ससह) आणि पुरवठा व्होल्टेजमध्ये वाढ यासह अनेक पॉवर गुणवत्ता समस्या सोडवतात.

DKIN चे मुख्य फायदे:

• बॅटरीशिवाय आणि त्यांच्याशी संबंधित सर्व समस्या,

• लहान पॉवर व्यत्ययांसाठी प्रतिसाद वेळ 2 एमएस,

• DKIN डिव्हाइसची कार्यक्षमता 50% लोडवर 99% पेक्षा जास्त आणि 100% लोडवर 98.8% पेक्षा जास्त आहे,

• कमी ऊर्जा वापर आणि कमी ऑपरेटिंग खर्च,

• हार्मोनिक घटकांची भरपाई, जिटर,

• साइनसॉइडल आउटपुट व्होल्टेज,

• सर्व प्रकारच्या शॉर्ट सर्किट्सपासून संरक्षण,

• उच्च विश्वसनीयता.

विशिष्ट लोड्सच्या पॉवर रिसीव्हर्सच्या नेटवर्कवरील नकारात्मक प्रभावाची पातळी कमी करणे (शॉक, नॉन-लिनियर व्होल्ट-अँपिअर वैशिष्ट्यांसह, असममित) त्यांचे सामान्यीकरण आणि विशिष्ट आणि "शांत" भारांमध्ये वीज पुरवठ्याचे विभाजन करून प्राप्त केले जाते.

विशिष्ट भारांसाठी स्वतंत्र इनपुटचे वाटप करण्याव्यतिरिक्त, वीज पुरवठा योजनांच्या तर्कसंगत बांधकामासाठी इतर उपाय शक्य आहेत:

• मुख्य स्टेप-डाउन सबस्टेशनची चार-विभाग योजना 6-10 केव्हीच्या व्होल्टेजवर स्प्लिट दुय्यम विंडिंगसह ट्रान्सफॉर्मर्ससह आणि «सायलेंट» आणि विशिष्ट लोडच्या स्वतंत्र पुरवठ्यासाठी दुहेरी अणुभट्ट्यांसह,

• जेव्हा शॉर्ट-सर्किट करंट्स परवानगी असेल तेव्हा 6-10 केव्ही विभागीय स्विच चालू करून मुख्य स्टेप-डाउन सबस्टेशन (GPP) च्या ट्रान्सफॉर्मरचे समांतर ऑपरेशनमध्ये हस्तांतरण. हे उपाय तात्पुरते देखील लागू केले जाऊ शकतात, उदाहरणार्थ मोठ्या इंजिनच्या स्टार्ट-अप कालावधी दरम्यान,

• आकस्मिक पर्यायी वीज पुरवठ्यापासून (उदाहरणार्थ, वेल्डिंग उपकरणांपासून) स्वतंत्रपणे शॉप पॉवर नेटवर्क्समध्ये लाइटिंग लोड लागू करणे.