Перова М.Б. Качество сельского электроснабжения: комплексный подход - файл n1.doc

Перова М.Б. Качество сельского электроснабжения: комплексный подход
скачать (1520.5 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc1521kb.19.11.2012 12:48скачать

n1.doc

1   2   3   4   5   6   7   8   9

3.2 Улучшение качества электроэнергии на селе



Увеличенные потери напряжения в протяженных сельских сетях, существенные колебания нагрузки, использование в большинстве случаев на потребительских подстанциях трансформаторов без РПН делают задачу регулирования напряжения в сельских сетях более сложной, чем в городских. По результатам анализа режимов напряжения и электропотребления для обеспечения требуемого режима напряжения на зажимах потребителей могут быть использованы следующие способы:

- регулирование напряжения на шинах центра питания;

- изменение сопротивления отдельных элементов сети;

- изменение величины реактивной мощности, протекающей по отдельным участкам сети;

- изменение коэффициента трансформации регулируемых под нагрузкой (с устройствами РПН) и нерегулируемых (с ПБВ) трансформаторов, автотрансформаторов и линейных регуляторов (вольтодобавочных трансформаторов) на участке центр питания - электроприемник [7].

Уменьшение сопротивления отдельных элементов сети может быть достигнуто увеличением сечения проводов и жил кабелей, объединением на параллельную работу силовых трансформаторов, применением установок продольной емкостной компенсации (УПК). Увеличение сечения жил проводов и кабелей требует больших капитальных вложений и практически осуществимо лишь при реконструкции системы электроснабжения.

Включение на параллельную работу силовых трансформаторов ведет к повышению токов короткого замыкания, вследствие чего необходимо усложнение системы коммутационной аппаратуры, что также связано с большими дополнительными капитальными затратами, в настоящее время трудно осуществимо из-за ограничений коммутационной способности установленных аппаратов.

Снижение потерь напряжения в сети может быть получено путем уменьшения суммарного индуктивного сопротивления, достигаемого включением последовательно с сопротивлением нагрузки емкостного сопротивления - продольной емкостной компенсации. УПК создает переменную добавку напряжения, пропорционально зависящую от модуля и аргумента тока нагрузки, т.е. обладает параметрическим способом регулирования напряжения. Это определяет эффективность применения УПК при резких колебаниях нагрузки, частых включениях мощных двигателей с большими пусковыми токами (например, двигатели АВМ, пневмотранспортеров). Экономически более эффективны установки продольной емкостной компенсации при cos0,85 [12,15].

Вместе с тем, последовательное включение в сеть конденсаторов в определенных режимах может приводить к возникновению в системе электроснабжения нежелательных резонансных явлений: самовозбуждение и самораскачивание электродвигателей, особенно в пусковых режимах, субгармонические и феррорезонансные колебания. Уменьшение суммарного реактивного сопротивления цепи питания, достигаемого вводом УПК, полезное в рабочих режимах, в аварийных режимах приводит к резкому увеличению токов короткого замыкания, при этом напряжение на конденсаторных батареях значительно повышается и может существенно снизить срок службы конденсаторов. Обычные искровые разрядники, применяемые для их защиты, оказываются малоэффективными, а разработанные в последнее время тиристорные схемы защиты требуют значительных капитальных затрат. Поэтому вопрос о применении продольной компенсации в системе электроснабжения хозяйств требует детальной проработки.

Для практического выполнения мероприятий по регулированию напряжения на питающих подстанциях и отдельных сельскохозяйственных объектах более приемлемы установки поперечной емкостной компенсации, которые позволяют уменьшить величину реактивной мощности, протекающей по отдельным участкам сети, и тем самым снизить в них падение напряжения.

Централизованная и групповая компенсация на стороне 0,4 кВ рекомендована руководящими материалами, удовлетворяет требованиям сельскохозяйственных предприятий и дает технико-экономический эффект. Групповая компенсация эффективна для помещений, потребляющих более 30 кВт мощности и удаленных от подстанции на расстояние более 0,1 км [8]. Индивидуальная компенсация затруднена из-за тяжелых условий среды на объектах и экономически целесообразна для двигателей мощностью не менее 14 кВт.

Изменение коэффициента трансформации в системе электроснабжения хозяйств может производиться устройствами РПН и ПБВ силовых трансформаторов и вольтодобавочными трансформаторами. Регулирование напряжения осуществляется встречно, т.е. величина и знак надбавки напряжения изменяются в соответствии с режимом нагрузки сети. В этом случае возникает проблема выбора допустимых диапазонов встречного регулирования для обеспечения нормируемых значений отклонений напряжения у характерных (близлежащих и удаленных) электроприемников. При значительных отклонениях напряжения, имеющих место в сельских сетях (до 20% и более), трансформаторы с РПН на районных подстанциях целесообразно сочетать с групповым или местным регулированием.

В случае резкого несовпадения режимов нагрузок отдельных линий, на шинах подстанции или непосредственно у потребителя устанавливаются вольтодобавочные трансформаторы различных конструкций. Диапазоны регулирования вольтодобавочных трансформаторов выбираются с учетом регулирования в центре питания и режимов работы сети.

В качестве местных средств регулирования напряжения для наиболее ответственных потребителей целесообразно использовать вольтодобавочные трансформаторы, у которых обмотка возбуждения может быть включена по схеме «встречный зигзаг». Такое устройство помимо регулирования напряжения, дополнительно обеспечит понижение коэффициентов несимметрии и нулевой последовательности, а также уровня 3-й и кратной ей гармоник благодаря уменьшению сопротивлений нулевой и обратной последовательностей цепи [4].

Если регулирование напряжения в центре питания производится в широких пределах, то установка трансформаторов с РПН и вольтодобавочных трансформаторов должна быть экономически обоснована. Эффективность трансформаторов с РПН тем выше, чем лучшее качество напряжения они обеспечивают. Удельные затраты на регулирующее устройство для небольших трансформаторов выше, чем для крупных. Применение небольших трансформаторов с РПН дает экономию на сооружении сети в том случае, если размер компенсированной потери напряжения не меньше 3...5%.

В практике эксплуатации самым распространенным способом регулирования напряжения является сезонное переключение регулировочных отпаек трансформаторов с учетом реально сложившихся графиков напряжения и режима потребления электроэнергии.

При определении оптимальной отпайки распространенных в сельских сетях 10/0,4 кВ трансформаторов с ПБВ мощностью 25...630 кВА, необходимо учитывать изменения потерь в элементах сети как при изменении питающего напряжения, так и при переключении регулировочных отпаек трансформатора и характера нагрузки.

При решении вопроса о целесообразном размещении конденсаторных установок предпочтение следует отдавать централизованным нерегулируемым конденсаторным батареям напряжением 380 В с подключением их, в первую очередь, на шины низкого напряжения трансформаторных подстанций.

С включением на шины низкого напряжения компенсирующего устройства изменяются режимы работы как элементов системы электроснабжения, так и самих электроприемников. При включении конденсаторной батареи напряжение на шинах низкого напряжения трансформатора будет повышаться. Изменение мощности, протекающей через трансформатор, вызывает изменение активной и реактивной составляющих потерь мощности короткого замыкания трансформатора. Возрастание вторичного напряжения потребует переключения отпаек регулировочной обмотки трансформатора, в связи с чем снова изменятся режимы работы электроприемников и элементов сети питания. Определить изменения этих режимов можно по выражениям, приведенным в статье [5].

Результаты исследования несимметрии напряжений показали, что в сельских распределительных сетях коэффициент несимметрии практически повсеместно превышает допустимые значения и достигает 8%. Включение компенсирующих устройств позволит несколько снизить остроту этой проблемы за счет уменьшения перетоков реактивной мощности в сети. Однако в основном несимметрия вызвана нерациональным подключением однофазных потребителей к трехфазной сети. Выравнивание загрузки отдельных фаз позволит улучшить режимы напряжения в сети и снизить в ней потери электроэнергии.

Средства местного и индивидуального регулирования, устанавливаемые у потребителя, необходимо сочетать с мерами по компенсации реактивной мощности, выравниванию нагрузок фаз и другими мерами, снижающими отрицательное воздействие потребителей электроэнергии на качество напряжения.

Ввиду увеличения удельного веса «искажающих» электроприемников, в перспективе ожидается ухудшение гармонического состава в распределительных сетях. Поэтому необходимо предусмотреть мероприятия и технические средства по снижению высших гармоник в кривой питающего напряжения. Поскольку искажения в большей мере «обязаны» 3 гармонике, эффективным будет применение понижающих трансформаторов 10(6)/0,4 кВ со схемой соединения обмоток «звезда-зигзаг». Такие трансформаторы одновременно обеспечивают и уменьшение несимметрии напряжений [21].

Выбор средств регулирования напряжения зависит от местных условий, и окончательное решение о выборе тех или иных средств регулирования напряжения зависит от исходной информации о нагрузках и качестве напряжения на конкретном предприятии. Рассмотрим пример предложенных мероприятий для двух животноводческих комплексов.

На животноводческом комплексе ОАО «Васильевское» целесообразно применение компенсирующих устройств с целью снижения неоправданных перетоков реактивной мощности и снижения потерь электроэнергии. В качестве компенсирующих устройств на ТП-1 рационально использовать нерегулируемые комплектные конденсаторные установки типа ККУ-0,38-180. Для ТП-2 возможны два варианта: нерегулируемая ККУ-0,38-180 или регулируемая установка ККУ-0,38-360. Достоинством первого варианта является однотипность и меньшая стоимость оборудования, а второй позволяет компенсировать не только базисную, но и переменную составляющую графика потребляемой реактивной мощности. Указанные мероприятия обеспечивают снижение потерь электроэнергии в силовых трансформаторах и линиях электропередач 10 кВ на 83 тыс. кВтч в год.

Для повышения качества напряжения необходимо использовать сезонные переключения регулировочных отпаек силовых трансформаторов: на ТП-2 в летний период рационально переключение устройства ПБВ на -5%. Сезонное переключение регулировочных отпаек трансформатора, не требующее дополнительных капитальных затрат, только на ТП-2 дает экономический эффект 5,7 тыс. руб. (в сопоставимых ценах 1983 г.).

Учитывая, что падение напряжения во внутрицеховых сетях может превышать 7%, для ответственных потребителей комплекса, находящихся в неблагоприятных по качеству напряжения условиях, целесообразно применять местные средства регулирования напряжения. Это, прежде всего, установки ультрафиолетового и инфракрасного облучения. Для этой цели могут быть использованы вольтодобавочные регуляторы напряжения [16] или другие средства местного регулирования напряжения.

На свинокомплексе совхоза «Красная Звезда» переключение регулировочных отпаек трансформатора на подстанции №3 из положения «0» в положение «+5%» позволяет снизить математическое ожидание фазного напряжения на шинах низкого напряжения с 243 до 224 В (зимний период). Расчетный экономический эффект составляет 18,6 тыс. руб. (в сопоставимых ценах 1983 г.). Необходимо симметрирование нагрузки по фазам корпуса №9. Применение вольтодобавочного регулятора напряжения на установках инфракрасного облучения в корпусе №2, где содержатся поросята сосуны, дает расчетный экономический эффект 1,2 тыс. руб. (в тех же ценах).

Периодически измеряя в точках присоединения наиболее ответственных потребителей токи и напряжения на каждой из фаз в периоды максимальной и минимальной загрузки, можно обеспечить присоединения на каждый фазный провод линии потребителей примерно одинаковой мощности.


1   2   3   4   5   6   7   8   9


Учебный материал
© bib.convdocs.org
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации