Methoden und Mittel zur Spannungsregelung elektrischer Empfänger

Um einige vorgegebene Werte der Spannungsabweichungen für elektrische Empfänger bereitzustellen, werden folgende Methoden verwendet:

1. Regulierung der Spannung in den Bussen der Energiezentrale;

2. Änderung des Spannungsverlusts in Netzwerkelementen;

3. Änderung des Wertes der übertragenen Blindleistung.

4. Änderung des Übersetzungsverhältnisses von Transformatoren.

Spannungsregelung an zentralen Stromschienen

Die Spannungsregelung im Stromversorgungszentrum (CPU) führt zu Spannungsänderungen im gesamten an die CPU angeschlossenen Netzwerk und wird als zentralisiert bezeichnet, die übrigen Regelungsmethoden verändern die Spannung in einem bestimmten Bereich und werden als lokale Spannungsregelungsmethoden bezeichnet. Als Prozessor von Stadtnetzen kommt es in Betracht Busse für die Generatorspannung des Wärmekraftwerks oder Niederspannungssammelschienen von Umspannwerken oder Umspannwerken mit tiefer Einfügung. Daher folgen Spannungsregelungsmethoden.

Bei Generatorspannung wird diese automatisch durch Änderung des Erregerstroms der Generatoren erzeugt. Abweichungen von der Nennspannung innerhalb von ± 5 % sind zulässig. Auf der Niederspannungsseite regionaler Umspannwerke erfolgt die Regelung über lastgesteuerte Transformatoren (OLTCs), Linearregler (LRs) und Synchronkompensatoren (SKs).

Für unterschiedliche Kundenanforderungen können die Steuergeräte gemeinsam eingesetzt werden. Solche Systeme heißen zentrale Gruppenspannungsregelung.

In der Regel wird auf den Prozessorbussen eine Gegenregelung durchgeführt, also eine solche Regelung, bei der in den Stunden der größten Belastungen, wenn auch die Spannungsverluste im Netz am größten sind, die Spannung ansteigt, und zwar im Laufe der Stunde Bei minimaler Belastung nimmt sie ab.

Transformatoren mit Lastschaltern ermöglichen einen relativ großen Regelbereich von bis zu ± 10–12 % und in einigen Fällen (Transformatoren vom Typ TDN mit einer höheren Spannung von 110 kV bis zu 16 % auf 9 Stufen der Regelung). Es gibt Projekte zur Modulation Steuerung unter Last, sie sind jedoch immer noch teuer und werden nur in Ausnahmefällen mit besonders hohen Anforderungen eingesetzt.

Änderung des Spannungsverlustgrades in Netzwerkelementen

Das Ändern des Spannungsverlusts in den Netzwerkelementen kann durch Ändern des Widerstands des Stromkreises erfolgen, beispielsweise durch Ändern des Querschnitts von Drähten und Kabeln, Aus- oder Einschalten der Anzahl parallel geschalteter Leitungen und Transformatoren (siehe- Parallelbetrieb von Transformatoren).

Die Auswahl der Drahtquerschnitte erfolgt bekanntlich auf der Grundlage der Heizbedingungen, der wirtschaftlichen Stromdichte und des zulässigen Spannungsverlusts sowie der mechanischen Festigkeitsbedingungen. Die Berechnung des Netzes, insbesondere der Hochspannung, basierend auf dem zulässigen Spannungsverlust, liefert nicht immer normierte Spannungsabweichungen für die elektrischen Empfänger. deshalb im PUE Verluste sind nicht normalisiert, aber Spannungsabweichungen.

Der Netzwerkwiderstand kann durch Reihenschaltung von Kondensatoren verändert werden (längskapazitive Kompensation).

Bei der kapazitiven Längskompensation handelt es sich um eine Methode zur Spannungsregelung, bei der statische Kondensatoren im Abschnitt jeder Phase der Leitung in Reihe geschaltet werden, um Spannungsspitzen zu erzeugen.

Es ist bekannt, dass die Gesamtreaktanz eines Stromkreises durch die Differenz zwischen induktivem und kapazitivem Widerstand bestimmt wird.

Durch Ändern des Kapazitätswerts der enthaltenen Kondensatoren und dementsprechend des kapazitiven Widerstandswerts können unterschiedliche Werte des Spannungsverlusts in der Leitung erhalten werden, was einem entsprechenden Spannungsanstieg an den Klemmen entspricht der elektrischen Empfänger.

Bei niedrigen Leistungsfaktoren in Freileitungsnetzen, in denen der Spannungsverlust hauptsächlich durch den Blindanteil bestimmt wird, wird die Reihenschaltung von Kondensatoren zum Netzwerk empfohlen.

Besonders wirksam ist die Längskompensation in Netzen mit starken Lastschwankungen, da sie vollautomatisch und von der Größe des fließenden Stroms abhängt.

Es ist auch zu berücksichtigen, dass die längskapazitive Kompensation zu einer Erhöhung der Kurzschlussströme im Netz führt und resonante Überspannungen verursachen kann, was einer besonderen Prüfung bedarf.

Für den Längsausgleich ist es nicht erforderlich, Kondensatoren zu installieren, die für die volle Betriebsspannung des Netzes ausgelegt sind, diese müssen jedoch zuverlässig von der Erde isoliert sein.

Siehe auch zu diesem Thema: Längskompensation – physikalische Bedeutung und technische Umsetzung

Änderung des Wertes der übertragenen Blindleistung

Blindleistung kann nicht nur durch Generatoren von Kraftwerken, sondern auch durch Synchronkompensatoren und übererregte Synchron-Elektromotoren sowie durch parallel zum Netz geschaltete statische Kondensatoren (Querkompensation) erzeugt werden.

Die Leistung der im Netz zu installierenden Kompensationseinrichtungen wird durch die Blindleistungsbilanz in einem bestimmten Knoten des Stromnetzes auf der Grundlage technischer und wirtschaftlicher Berechnungen bestimmt.

Synchronmotoren und Kondensatorbatterien Blindleistungsquellen, kann einen erheblichen Einfluss auf das Spannungsregime im Stromnetz haben. In diesem Fall kann die automatische Spannungs- und Netzregelung von Synchronmotoren problemlos durchgeführt werden.

Als Blindleistungsquellen in großen regionalen Umspannwerken werden häufig spezielle Synchronmotoren leichter Bauart eingesetzt, die im Leerlaufbetrieb arbeiten. Solche Motoren heißen Synchronkompensatoren.

Am weitesten verbreitet in der Industrie ist die Serie der SK-Elektromotoren, die für eine Nennspannung von 380–660 V hergestellt und für den Normalbetrieb mit einem Leistungsfaktor von 0,8 ausgelegt sind.

Leistungsstarke Synchronkompensatoren werden üblicherweise in regionalen Umspannwerken installiert, und Synchronmotoren werden häufiger für verschiedene Antriebe in der Industrie (leistungsstarke Pumpen, Kompressoren) eingesetzt.

Das Vorhandensein relativ großer Energieverluste bei Synchronmotoren erschwert den Einsatz in Netzen mit geringer Last. Berechnungen zeigen, dass in diesem Fall statische Kondensatorbänke besser geeignet sind. Im Prinzip ist die Wirkung von Nebenschlusskompensationskondensatoren auf die Netzspannungsniveaus ähnlich der Wirkung übererregter Synchronmotoren.

Weitere Details zu Kondensatoren werden im Artikel beschrieben. Statische Kondensatoren zur Blindleistungskompensationwo sie im Hinblick auf die Verbesserung des Leistungsfaktors berücksichtigt werden.

Es gibt eine Reihe von Schemata zur Automatisierung von Kompensationsbatterien. Diese Geräte sind komplett mit Kondensatoren im Handel erhältlich. Ein solches Diagramm ist hier dargestellt: Schaltpläne für Kondensatorbänke

Änderung der Übersetzungsverhältnisse von Transformatoren

Derzeit werden Leistungstransformatoren mit Spannungen bis 35 kV für den Einbau in Verteilnetze hergestellt schaltet den Schalter aus zum Schalten von Steuerabgriffen in der Primärwicklung. Normalerweise gibt es zusätzlich zum Hauptzweig 4 solcher Zweige, was es ermöglicht, fünf Übersetzungsverhältnisse zu erhalten (Spannungsschritte von 0 bis + 10 %, am Hauptzweig — + 5 %). ).

Die Neuanordnung der Abgriffe ist die kostengünstigste Art der Regulierung, erfordert jedoch die Trennung des Transformators vom Netz und führt zu einer, wenn auch kurzfristigen, Unterbrechung der Stromversorgung der Verbraucher. Daher wird sie nur zur saisonalen Spannungsregulierung verwendet, d. h. 1-2 mal im Jahr vor der Sommer- und Wintersaison.

Zur Auswahl des günstigsten Übersetzungsverhältnisses stehen mehrere rechnerische und grafische Methoden zur Verfügung.

Betrachten wir hier nur eine der einfachsten und anschaulichsten. Das Berechnungsverfahren ist wie folgt:

1. Gemäß PUE werden zulässige Spannungsabweichungen für einen bestimmten Benutzer (oder eine Benutzergruppe) ermittelt.

2. Bringen Sie alle Widerstände des betrachteten Stromkreisabschnitts auf eine (häufiger auf eine hohe) Spannung.

3. Wenn Sie die Spannung am Anfang des Hochspannungsnetzes kennen, subtrahieren Sie davon den gesamten reduzierten Spannungsverlust zum Verbraucher für die erforderlichen Lastmodi.

Leistungstransformatoren ausgestattet mit Lastspannungsregler (OLTC)… Ihr Vorteil liegt darin, dass die Regelung erfolgt, ohne den Transformator vom Netz zu trennen. Es gibt eine Vielzahl von Schaltungen mit und ohne automatischer Steuerung.

Der Übergang von einer Stufe zur anderen erfolgt ferngesteuert über einen Elektroantrieb ohne Unterbrechung des Betriebsstroms im Hochspannungswicklungskreis. Dies wird durch Kurzschließen des geregelten Strombegrenzungsabschnitts (Drossel) erreicht.

Automatische Regler sind sehr komfortabel und ermöglichen bis zu 30 Schaltvorgänge pro Tag.Regler werden so eingestellt, dass sie eine sogenannte Totzone haben, die 20 – 40 % größer sein sollte als die Regelstufe. Gleichzeitig sollten sie nicht auf kurzfristige Spannungsänderungen reagieren, die durch Fernkurzschlüsse, das Starten großer Elektromotoren usw. verursacht werden.

Es wird empfohlen, das Umspannwerk so aufzubauen, dass die Verbraucher homogene und annähernd gleiche Lastkurven haben Anforderungen an die Spannungsqualität.