Metode i sredstva regulacije napona električnih prijemnika
Kako bi se osigurale neke unaprijed određene vrijednosti odstupanja napona za električne prijemnike, koriste se sljedeće metode:
1. Regulacija napona u sabirnicama energetskog centra;
2. Promjena iznosa gubitaka napona u elementima mreže;
3. Promjena vrijednosti prenesene jalove snage.
4. Promjena omjera transformacije transformatora.
Regulacija napona na sabirnicama centara snage
Regulacija napona u centru napajanja (CPU) dovodi do promjena napona u cijeloj mreži spojenoj na CPU i naziva se centralizirana, ostale metode regulacije mijenjaju napon u određenom području i nazivaju se metode lokalne regulacije napona. Kao procesor gradskih mreža može se smatrati sabirnice za generatorski napon termoelektrane ili niskonaponske sabirnice okružnih trafostanica ili trafostanica dubokog umetanja. Stoga slijede metode regulacije napona.
Na naponu generatora proizvodi se automatski promjenom uzbudne struje generatora. Dopuštena su odstupanja od nazivnog napona unutar ± 5%. Na niskonaponskoj strani regionalnih trafostanica, regulacija se vrši pomoću transformatora upravljanih opterećenjem (OLTC), linearnih regulatora (LR) i sinkronih kompenzatora (SK).
Za različite zahtjeve kupaca, upravljački uređaji mogu se koristiti zajedno. Takvi sustavi nazivaju se centralizirana grupna regulacija napona.
U pravilu se na procesorskim sabirnicama provodi kontraregulacija, odnosno takva regulacija kod koje u satima najvećih opterećenja, kada su i gubici napona u mreži najveći, napon raste, a tijekom sata minimalnih opterećenja, smanjuje se.
Transformatori s prekidačima opterećenja omogućuju prilično veliki raspon regulacije do ± 10-12%, au nekim slučajevima (transformatori tipa TDN s višim naponom od 110 kV do 16% na 9 stupnjeva regulacije Postoje projekti za moduliranje kontrola opterećenja, ali su još uvijek skupi i koriste se u iznimnim slučajevima s posebno visokim zahtjevima.
Promjena stupnja gubitka napona u elementima mreže
Promjena gubitka napona u elementima mreže može se izvršiti promjenom otpora kruga, na primjer, promjenom presjeka žica i kabela, isključivanjem ili uključivanjem broja paralelno spojenih vodova i transformatora (vidi- Paralelni rad transformatora).
Izbor poprečnih presjeka žica, kao što je poznato, vrši se na temelju uvjeta zagrijavanja, ekonomske gustoće struje i dopuštenog gubitka napona, kao i uvjeta mehaničke čvrstoće. Proračun mreže, posebno visokog napona, na temelju dopuštenog gubitka napona, ne osigurava uvijek normalizirana odstupanja napona za električne prijemnike. zato u PUE gubici nisu normalizirani, ali odstupanja napona.
Otpor mreže može se mijenjati spajanjem kondenzatora u seriju (uzdužna kapacitivna kompenzacija).
Uzdužna kapacitivna kompenzacija naziva se metoda regulacije napona u kojoj su statički kondenzatori spojeni u seriju u dijelu svake faze voda kako bi proizveli skokove napona.
Poznato je da je ukupna reaktancija električnog kruga određena razlikom između induktivnog i kapacitivnog otpora.
Promjenom vrijednosti kapacitivnosti uključenih kondenzatora i, sukladno tome, vrijednosti kapacitivnog otpora, moguće je dobiti različite vrijednosti gubitka napona u liniji, što je ekvivalentno odgovarajućem povećanju napona na stezaljkama električnih prijemnika.
Serijski spoj kondenzatora na mrežu preporučuje se za niske faktore snage u nadzemnim mrežama gdje je gubitak napona uglavnom određen njegovom jalovom komponentom.
Uzdužna kompenzacija je posebno učinkovita u mrežama s oštrim fluktuacijama opterećenja, budući da je njezino djelovanje potpuno automatsko i ovisi o veličini struje koja teče.
Također treba uzeti u obzir da uzdužna kapacitivna kompenzacija dovodi do povećanja struja kratkog spoja u mreži i može izazvati rezonantne prenapone, što zahtijeva posebnu provjeru.
U svrhu uzdužne kompenzacije nije potrebno ugraditi kondenzatore nazivne za puni radni napon mreže, ali oni moraju biti pouzdano izolirani od zemlje.
Vidi također o ovoj temi: Uzdužna kompenzacija — fizički smisao i tehnička izvedba
Promjena vrijednosti prenesene jalove snage
Jalovu snagu mogu proizvesti ne samo generatori elektrana, već i sinkroni kompenzatori i prepobuđeni sinkroni elektromotori, kao i statički kondenzatori spojeni paralelno na mrežu (poprečna kompenzacija).
Snaga kompenzacijskih uređaja koji se ugrađuju u mrežu određuje se bilancom jalove snage u pojedinom čvoru elektroenergetskog sustava na temelju tehničko-ekonomskih proračuna.
Sinkroni motori i kondenzatorske baterije izvori jalove snage, može imati značajan utjecaj na naponski režim u električnoj mreži. U tom slučaju, automatska regulacija napona i mreže sinkronih motora može se provesti bez ikakvih problema.
Kao izvori jalove snage u velikim regionalnim trafostanicama često se koriste specijalni sinkroni motori lake konstrukcije koji rade u praznom hodu. Takvi se motori nazivaju sinkroni kompenzatori.
Najraširenija i industrija ima seriju elektromotora SK, proizvedenih za nazivni napon od 380 - 660 V, dizajniranih za normalan rad s vodećim faktorom snage jednakim 0,8.
Snažni sinkroni kompenzatori obično se ugrađuju u regionalne trafostanice, a sinkroni motori se češće koriste za razne pogone u industriji (jake pumpe, kompresori).
Prisutnost relativno velikih gubitaka energije u sinkronim motorima otežava njihovu upotrebu u mrežama s malim opterećenjima. Izračuni pokazuju da su u ovom slučaju prikladnije baterije statičkih kondenzatora. U principu, učinak kompenzacijskih kondenzatora shunta na mrežne naponske razine sličan je učinku prenapetih sinkronih motora.
Više pojedinosti o kondenzatorima opisano je u članku. Statički kondenzatori za kompenzaciju jalove snagegdje se razmatraju u smislu poboljšanja faktora snage.
Postoji niz shema za automatizaciju kompenzacijskih baterija. Ovi uređaji su komercijalno dostupni zajedno s kondenzatorima. Jedan takav dijagram prikazan je ovdje: Dijagrami ožičenja baterije kondenzatora
Promjena omjera transformacije transformatora
Trenutno se za ugradnju u distribucijske mreže proizvode energetski transformatori napona do 35 kV isključuje prekidač za prebacivanje upravljačkih slavina u primarnom namotu. Obično postoje 4 takve grane, uz glavnu, što omogućuje dobivanje pet omjera transformacije (koraci napona od 0 do + 10%, na glavnoj grani - + 5% ).
Preuređivanje odvojaka je najjeftiniji način regulacije, ali zahtijeva isključivanje transformatora iz mreže i to uzrokuje prekid, iako kratkotrajan, u napajanju potrošača, pa se koristi samo za sezonsku regulaciju napona, tj. 1-2 puta godišnje prije ljetne i zimske sezone.
Postoji nekoliko računalnih i grafičkih metoda za odabir najpovoljnijeg omjera transformacije.
Razmotrimo ovdje samo jedan od najjednostavnijih i najilustrativnijih. Postupak izračuna je sljedeći:
1. Prema PUE, dopuštena odstupanja napona uzimaju se za određenog korisnika (ili skupinu korisnika).
2. Dovedite sve otpore razmatranog dijela kruga na jedan (češće na visoki) napon.
3. Poznavajući napon na početku visokonaponske mreže, oduzmite od njega ukupni smanjeni gubitak napona prema potrošaču za potrebne načine opterećenja.
Energetski transformatori opremljeni sa regulator napona pod opterećenjem (OLTC)… Njihova prednost je u tome što se regulacija provodi bez odvajanja transformatora iz mreže. Postoji veliki broj krugova sa i bez automatskog upravljanja.
Prijelaz s jednog stupnja na drugi provodi se daljinskim upravljanjem pomoću električnog pogona bez prekida radne struje u visokonaponskom krugu namota. To se postiže kratkim spojem regulirane strujne granice (prigušnice).
Automatski regulatori su vrlo praktični i dopuštaju do 30 uključivanja dnevno.Regulatori se postavljaju tako da imaju tzv. mrtvu zonu, koja treba biti 20 - 40% veća od kontrolnog koraka. Istodobno, ne bi trebali reagirati na kratkotrajne promjene napona uzrokovane daljinskim kratkim spojevima, pokretanjem velikih elektromotora itd.
Preporuča se da se shema trafostanice gradi tako da potrošači imaju homogene krivulje opterećenja i približno iste zahtjevi kvalitete napona.