Контроль напряжения на предприятии

Для успешного решения задачи регулирования напряжения на предприятии необходимо установить: полные данные о питающей сети и о потребителе (нагрузке). Фактическое  значение величины напряжения в заданной точке и на шинах питающей подстанции или трансформаторного пункта и его изменение в течение суток.

Электроснабжение промышленных предприятий осуществляется от энергетической системы, как правило, по распределительной воздушной или кабельной сети напряжениями 35, 10 или 6 кВ. Нормированных значений величин потерь напряжения для сетей не существует. однако на основе опыта проектирования и эксплуатации электрических сетей можно указать на следующие величины допустимых потерь напряжения, при которых сеть может считаться правильно спроектированной:

Допустимые потери напряжения

Воздушная сеть высокого напряжения:

А) нормальный режим — 8 %

Б) аварийный режим — 12 %

Кабельная сеть высокого напряжения:

А) нормальный режим — 6 %;

Б) аварийный режим — 10 %

Воздушная сеть низкого напряжения:

А) от шин трансформатора до потребителя — 6 %;

Б) от трансформатора до ввода в дом — 4 %;

В) от ввода до потребителя — 2 %.

Если потребитель ощущает недостаточную величину напряжения круглосуточно, то есть независимо от изменения нагрузки, следует, используя, данные допустимых потерь напряжения, проверить правильность выбора сечения проводов сети. При этом сети высшего и низшего напряжения рассматриваются как два независимых звена и проверяются отдельно.

Известно, что каждое изменение нагрузки в сети низшего напряжения вызывает изменение тока в сети высшего напряжения, поэтому, ставя перед собой задачу регулирования напряжения в низковольтной сети (например 380 В), не следует забывать, что результаты регулирования напряжения будут зависеть также от параметров сети более высоких напряжения (10-35 кВ).

После проверочного расчета сети необходимо составить полную схему ее замещения, включив в нее трансформатор и рассматривая всю сеть как цепочку последовательно соединенных сопротивлений.

При этом действительную величину сопротивлений проводов следует предварительно пересчитать к одному напряжению, принятому за «базисное» по формулам:

R’ = R [U’/U]^2; X’ = X [U’/U]^2,

где R’ и X’ — приведенная величина активного и реактивного сопротивлений, а U’ — базисное напряжение, обычно высшее.

После такого преобразования сеть, имеющую одну ступень трансформации, можно рассматривать как сеть одного «базисного» напряжения.

В случае необходимости получения действительных напряжений на стороне низшего напряжения из расчетных значений следует произвести обратное преобразование, поделив приведенное напряжение на коэффициент трансформации.

Возможности регулирования напряжения у потребителя воздействием на параметры сети весьма ограничены. К ним следует отнести следующие способы регулирования напряжения:

А) Отключение одного из параллельно работающих трансформаторов в режиме минимальной нагрузки. При этом за счет увеличения сопротивления звена трансформатора вдвое напряжение у потребителя может быть несколько снижено. Отключение загруженных трансформаторов приводит к изменениям параметров сети; это мероприятие возможно только в случае наличия параллельно работающих трансформаторов и влечет за собой некоторое снижение требований бесперебойности, так как в случае аварии с оставшимся трансформатором неизбежен простой предприятия на время, необходимое для оперативных переключений. В сетях высокого напряжения, требующих известных мер безопасности, чрезмерное увеличение числа оперативных переключений также нежелательно.

Для определения нагрузки, при которой бывает целесообразно отключение одного из параллельно работающих трансформаторов с точки зрения затрат энергии на потери в обмотках трансформатора и в стали, можно воспользоваться выражением:

S = S *√ n*[n-1]*((ΔPxx + KэΔQγ) / ]*((ΔPкз + KэΔQт)), кВА

где n — число параллельно работающих трансформаторов;

ΔPxx = ΔPст — потери мощности в стали, кВт;

ΔQγ — потери реактивной мощности в стали, кВАр;

ΔPмн = ΔPкз — потери в меди при режиме короткого замыкания, кВт;

ΔQт — потери реактивной мощности в обмотке трансформатора, кВАр;

Кэ — экономический эквивалент реактивной мощности, показывающий величину снижения потерь активной мощности (от источника до точки присоединения трансформатора), приходящейся на 1 кВАр уменьшения реактивной мощности. Для сетей 380/220 В в Кэ = 0,1 — 0,15 кВт/кВАр.

На практике при пользовании формулой следует отключать один из трансформаторов, если фактически потребляемая им мощность равна расчетной или меньше ее. Это обстоятельство следует учитывать при регулировании напряжения изменением параметров сети.

Б) Отключение параллельных незагруженных линий. этот способ применяется крайне редко, так как ставит под угрозу бесперебойность электроснабжения. Иногда возможно произвести такое переключение в сети, чтобы искусственно создать обходные цепи так, чтобы потребители, расположенные ближе к центру питания, были искусственно электрически удалены и наоборот.

В) Продольная компенсация. Известным способ воздействия на параметры сети является метод «продольной компенсации» реактивного сопротивления включением последовательно в сеть конденсаторов.

Наличие данных о потребителе является обязательным условием успешного решения задачи регулирования напряжения. Судить о потребителе сети можно по суточному графику изменения активной и реактивной составляющих тока сети или мощности. Из графика должны быть выявлены значения максимального и минимального активного и соответствующего им по времени реактивного тока. График может считаться полноценным, если установлено, что он является характерным для данного предприятия, цеха или отдельного приемника.

Из графика должны быть удалены все случайные «скачки» длительностью менее 15 минут, так как их учет может осложнить задачу расчета.

Верным признаком того, что причиной недопустимых уровней напряжения у отдельных потребителей является нагрузка, служит отмеченное повышение напряжения в период минимальной нагрузки (например, ночью) или снижение напряжения при максимальной нагрузке, когда потери в сети велики.

Уместно подчеркнуть, что большое значение в вопросе регулирования напряжения могут иметь организационные мероприятия. Вопрос регулирования напряжения должен решаться комплексно. Во всех случаях уменьшения отклонения напряжения целесообразно координировать нагрузку отдельных предприятий или цехов одного предприятия так, чтобы были, возможно, более равномерно загружены вечерние и ночные смены.

При значительных колебаниях нагрузки в дневное и ночное время в первую очередь следует выровнять график суточной нагрузки. На ночную смену целесообразно перевести часть цехов и энергоемкие потребители. В том случае, когда от шин центральной распределительной подстанции питается смежное предприятие, по согласованию между директорами можно построить взаимно приемлемый график нагрузки обоих предприятий.

Для обеспечения достаточно высоких уровней напряжения на шинах питающих подстанций энергосистем используются средства централизованного регулирования напряжения. при этом в ряде случаев осуществляется встречное регулирование напряжения, под которым следует понимать такое регулирование, когда на шинах понизительных подстанций в часы максимальной нагрузки (при возросших потерях напряжения в распределительной сети) напряжение с помощью специальных трансформаторов, имеющих встроенную регулировку, повышается, а в часы минимальной нагрузки снижается.