- МЕТОДЫ И СРЕДСТВА РЕГУЛИРОВАНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ
Поскольку отклонения напряжения являются принципиально неизбежными ввиду изменения режимов работы сетей и потребителей, для обеспечения требуемых уровней напряжения в ряде случаев необходимо его регулирование под нагрузкой. Регулирование напряжения — это автоматическое изменение режима напряжений в сети и у электроприемников в целях обеспечения технических условий или повышения экономичности всей системы электроснабжения. При этом следует иметь в виду, что изменение режима вручную (например, переключение регулировочных ответвлений трансформаторов дежурным персоналом) позволяет в ряде случаев улучшить режим напряжений, но не решает задачи регулирования напряжения.
Задачи регулирования напряжения связаны с вопросами компенсации реактивной мощности и выбора режима работы источников реактивной мощности. Использование компенсирующих устройств необходимо для обеспечения баланса реактивной мощности при желаемых значениях напряжения.
Для обеспечения желаемых режимов напряжения могут быть использованы различные способы и технические средства, например трансформаторы с регулированием напряжения под нагрузкой (РПН).
Однако трансформаторы с РПН устанавливаются только на главных понизительных подстанциях.
Распределительные силовые трансформаторы цеховых ТП напряжением 6—10 кВт в большинстве случаев не имеют устройств для регулирования напряжения под нагрузкой.
Наличие устройств регулирования напряжения под нагрузкой (РПН) связано с большим увеличением стоимости маломощных трансформаторов с РПН по сравнению с аналогичными трансформаторами, не имеющими контакторного механического устройства РПН. Это объясняется тем, что стоимость устройства РПН мало зависит от мощности трансформатора и при малых мощностях составляет существенную часть от общей стоимости трансформаторов.
Кроме того, использование механических устройств РПН для таких трансформаторов затрудняется из-за отсутствия обслуживающего персонала, необходимого для периодической ревизии и смены изношенных контактов и масла контакторов в процессе эксплуатации трансформаторов с механическими устройствами РПН.
Поэтому трансформаторы малой мощности снабжаются регулировочными ответвлениями и специальными переключателями ответвлений, позволяющими изменять число витков обмотки при предварительном отключении трансформатора от сети.
Этот способ регулирования напряжения принято называть переключением без возбуждения (ПВБ).
Однако частая перестановка регулировочных ответвлений эксплуатационно неудобна и не приемлема для оперативного регулирования напряжения, практически применяется только при сезонном изменении нагрузок.
Задача регулирования напряжения под нагрузкой, в тех случаях, когда это необходимо, решается в настоящее время путем внедрения различных бесконтактных устройств РПН, которые различаются по принципу действия, мощности и конструктивному исполнению.
Все бесконтактные устройства РПН можно подразделить на следующие группы:
- Силовые трансформаторы и автотрансформаторы с регулировочными отводами, переключаемыми бесконтактными тиристорными переключающими устройствами (ПУ).
- Вольтодобавочные трансформаторы с регулировочными отводами, переключаемыми бесконтактными тиристорными ПУ.
- Конденсаторные батареи с возможностью бесконтактного регулирования реактивной мощности, тиристорные источники реактивной мощности, а также синхронные двигатели, снабженные автоматическим регулированием возбуждения.
- Маломощные бесконтактные устройства РПН-резонансные и феррорезонансные устройства с использованием подмагничиваемых трансформаторов и передвижной коротко-замкнутой катушки и т. д.
Методы и средства регулирования напряжения рассмотрены в [2, 4, 9] и др.
Одним из способов поддержания необходимого напряжения у потребителей является применение тиристорных переключающих устройств (ТПУ), разработанных в Горьковском политехническом институте им. А. А. Жданова.
ТПУ устанавливаются на трансформаторных подстанциях и осуществляют автоматическое регулирование напряжения под нагрузкой одного или одновременно нескольких силовых трансформаторов, близко расположенных цеховых ТП. ТПУ обеспечивают высокую надежность, быстродействие, а также удобство эксплуатации. Точность стабилизации напряжения составляет ±1,5% заданного напряжения.
Тиристорные переключающие устройства включают в себя трехфазный вольтодобавочный трансформатор, тиристорные ключи, элементы защиты и полупроводниковую систему управления на микросхемах.
Тиристорные ключи вынесены из главной силовой цепи во вспомогательные, что позволяет повысить надежность ТПУ, использовать эти ключи в различных режимах работы устройства, обеспечить новые алгоритмы их переключения без применения токоограничивающих сопротивлений и по новому решить вопросы защиты ТПУ в аварийных режимах работы. Принцип работы, схемы и конструкция ТПУ описаны в [9].
В разделе VII настоящей работы дан пример определения экономического эффекта и экономической эффективности от внедрения ТПУ на Горьковском заводе радиоэлектронной аппаратуры.