Средства, обеспечивающие нормируемые показатели качества электроэнергии в системах электроснабжения

Существует три основные группы методов повышения качества электроэнергии:

1. Рационализация электроснабжения, заключающаяся, в частности, в повышении мощности сети, в питании нелинейных потребителей повышенным напряжением;

2. Улучшение структуры первого уровня (отдельные электроприёмники), например, обеспечение номинальной загрузки двигателей, использование многофазных схем выпрямления, включение в состав потребителя корректирующих устройств;

3. Использование устройств коррекции качества – регуляторов одного или нескольких показателей качества электроэнергии или связанных с ними параметров потребляемой мощности.

Экономически наиболее предпочтительнее третья группа, так как изменение структуры сети и потребителей ведёт к значительным затратам. Проектирование новых сетей потребителей необходимо вести с учётом современных требований к качеству, ориентируясь на разработку регуляторов качества электроэнергии различных типов. Целенаправленное воздействие на изменение одного вида искажений вызывает косвенное воздействие на другие виды искажений. Например, компенсация колебаний напряжения вызывает снижение уровней гармоник и приводит к изменению отклонений напряжения.

Отклонения напряжения являются «медленными» и вызываются или изменением уровня напряжения в центре питания, или потерями напряжения в элементах сети. Обеспечить требования по отклонениям напряжения можно регулированием напряжения в центре питания – ГПП, РП (изменяя коэффициент трансформации питающего трансформатора – РПН, ПБВ) и путём снижения потерь напряжения в элементах сети (снижение активного и (или) реактивного сопротивления – увеличение сечения проводов, применение устройств продольной компенсации).

Колебания напряжения в системе электроснабжения промышленного предприятия вызываются набросами реактивной мощности нагрузок. В отличие от отклонений напряжения, колебания напряжения происходят значительно быстрее. Для снижения размаха колебаний необходимо уменьшить сопротивление короткого замыкания в точке подключения нагрузки или набросы реактивной мощности нагрузки, для снижения которых следует применять быстродействующие источники реактивной мощности, способные обеспечить скорости набросов реактивной мощности, соизмеримые с характером изменения нагрузки.

Подключение ИРМ приводит к снижению амплитуд колебаний результирующей реактивной мощности, но увеличивает их эквивалентную частоту. При недостаточном быстродействии применение ИРМ может привести даже к ухудшению положения.

Для снижения влияния резкопеременной нагрузки на чувствительные электроприёмники применяют способ разделения нагрузок, при котором наиболее часто используют сдвоенные реакторы, трансформаторы трёхобмоточные или с расщеплённой обмоткой (позволяют подключать к одной ветви обмотки НН резкопеременную нагрузку, а к другой – стабильную), а также питание нагрузки от различных трансформаторов.

Снижение несимметрии напряжений достигается уменьшением сопротивления сети токам обратной и нулевой последовательности и снижением значений самих токов. Учитывая, что сопротивления внешней сети одинаковы для прямой и обратной последовательностей, снизить эти сопротивления можно лишь подключением несимметричной нагрузки к отдельному трансформатору.

Снижение систематической несимметрии в сетях низкого напряжения осуществляется рациональным распределением однофазных нагрузок между фазами с таким расчётом, чтобы сопротивления этих нагрузок были примерно равны между собой. Если несимметрию напряжения не удаётся уменьшить с помощью схемных решений, то применяют специальные устройства: несимметричное включение конденсаторных батарей или специальные схемы симметрирования однофазных нагрузок.

Снижение несинусоидального напряжения достигается:

1. Схемными решениями: выделение нелинейных нагрузок на отдельную систему шин; рассредоточение нагрузок по различным узлам питания с подключением параллельно им электродвигателей; группировка преобразователей по схеме умножения фаз; подключение нагрузки к системе с большей мощностью короткого замыкания;

2. Использованием фильтровых устройств: включение параллельно нагрузке узкополосных резонансных фильтров; фильтрокомпенсирующих устройств; фильтросимметрирующих устройств; ИРМ, содержащих ФКУ;

3. При использовании специального оборудования, характеризующегося пониженным уровнем генерации высших гармоник: «ненасыщающихся» трансформаторов; многофазных преобразователей с улучшенными энергетическими показателями.