ТЕМА 6.4. Автоматическое регулирование напряжения в электрических сетях.
Назначение регулирования напряжения
Работа всех потребителей электроэнергии зависит от нормального уровня напряжения. Наиболее экономично и надежно потребитель работает при определенном оптимальном значении напряжения. Отклонение уровня напряжения от нормального значения, как в сторону понижения, так и повышения приводит к ухудшению условий работы оборудования, снижению производительности механизмов, сокращению срока службы электрооборудования, браку продукции.
Согласно Правилам устройства электроустановок, за исключением наиболее ответственных установок, допускается отклонение напряжения у потребителей не более чем на ±5%.
Напряжение на шинах низшего напряжения приемной подстанции равно:
, где:
– напряжение на шинах высшего напряжения приемной подстанции;
– напряжение на шинах генератора;
R , X – активное и реактивное сопротивления питающей линии и трансформатора;
P , Q – активная и реактивная мощности, передаваемые по линии;
– коэффициент трансформации силового трансформатора.
На основании данного выражения можно сделать заключение, что изменить напряжение у потребителя Uп можно следующими способами: изменением напряжения на шинах генератора; изменением коэффициента трансформации пT трансформатора, установленного на подстанции; изменением реактивной мощности Q, передаваемой по линии, что может осуществляться регулированием возбуждения синхронных компенсаторов или электродвигателей, а также включением и отключением батарей конденсаторов, установленных на подстанции.
|
|
|
Автоматические регуляторы коэффициента трансформации трансформаторов
Схемы автоматического регулирования напряжения на подстанциях изменением коэффициента трансформации трансформаторов применяются практически на всех трансформаторах, оснащенных устройствами регулирования напряжения под нагрузкой (РПН). Согласно требованиям Правил технической эксплуатации, все трансформаторы должны работать с введенной автоматикой РПН, а отказ от применения автоматики должен быть обоснован. Причиной отказа может быть неисправность РПН, толчковая нагрузка, приводящая к недопустимо частому переключению РПН, исчерпание ресурса переключателя, необходимость его ревизии или замены масла.
С 1974 г. отечественные заводы, выпускающие трансформаторы, комплектовали их автома-тическими регуляторами напряжения (АРНТ). Для переключения отпаек обмоток трансформторов использовались привода РПН.
Электромоторный привод РПН предназначен для ступенчатого переключения отпаек обмоток трансформатора. Привод обеспечивает такие режимы управления:
|
|
|
• местное (кнопками на приводе);
• дистанционное (ключом со щита управления);
• автоматическое (устройством АРНТ);
• ручной (механическое переключение при помощи специальной рукоятки на приводе).
Чаще всего, привод РПН имеет 9 или 19 ступеней регулирования. Как правило, переключаются отпайки обмотки высшего напряжения (ВН), тогда максимальному количеству витков, т.е. минимальному напряжению соответствует «1-е» положение привода РПН, а минимальному количеству витков и максимальному напряжению соответствует «n-е». Текущее положение РПН определяется по лимбу указателя положения на приводе, или по электрическому указателю положения на щите управления. При получении команды «Прибавить» («Убавить») привод РПН начинает переключение, при этом замыкаются контакты контроллера, обеспечивающие переключение на одну ступень, и выдающие для блока автоматики сигнал «Идет переключение».
Устройство автоматического регулирования напряжения трансформатора (АРНТ) предназначено для автоматического управления электроприводами переключателя отпаек на обмотках силового трансформатора (РПН) импульсным, или непрерывным сигналом. АРНТ имеет возможность выполнения внешнего изменения уставки по напряжению, контроля исправности тракта регулирования и электроприводов РПН, блокировки и сигнализации при их неисправности, группового регулирования несколькими приводами РПН, контроля и блокировки при рассогласовании РПН параллельно работающих трансформаторов.
|
|
|
Структурная схема устройства АРНТ представлена на рис. Она содержит три основных функциональных звена: тракт регулирования с двумя каналами управления (Убавить — на понижение напряжения, Прибавить — на повышение напряжения); блок управления и контроля БУК, генератор тактовых импульсов ГТИ с элементом изменения периода следования тактовых импульсов.
В состав тракта регулирования входят следующие элементы: сумматор 1, датчик тока 2, элементы формирования и изменения зоны нечувствительности и уставки АРНТ, измерения и разделения каналов с преобразователями 3; элементы времени 4 и 5; элементы запрета 6 и 7, исполнительные элементы 8 и 9.
Контролируемое напряжение Uк вырабатывается в сумматоре 1, входное напряжение Uн суммируется с напряжением Uтк от датчика тока 2 (осуществляется токовая компенсация). Благодаря токовой компенсации обеспечивается так называемое «встречное регулирование», необходимое для поддержания напряжения на шинах у потребителя. Без токовой компенсации АРНТ поддерживал бы постоянным напряжение в том месте, где он установлен, т. е. на шинах питающей подстанции. Напряжение на шинах потребителя Uпотр отличается от напряжения на шинах низшего напряжения питающей подстанции Uп на величину падения напряжения в линии и будет изменяться при изменении тока нагрузки, проходящего по линии – Iнагр.
|
|
|
, где:
– сопротивление линии.
Чем больше ток нагрузки, проходящий по линии, тем ниже окажется напряжение у потребителя. Для того чтобы поддерживать постоянным напряжение у потребителя, измерительный орган АРНТ и дополняется токовой компенсацией.
Следовательно, на измерительный орган АРНТ будет подаваться напряжение, пропорциональное напряжению на шинах потребителя Uпотр, и автоматика будет поддерживать постоянное напряжение на шинах именно у потребителя. При этом напряжение на шинах подстанции будет изменяться в зависимости от тока нагрузки, как показано на рис.
Элемент 3 обеспечивает преобразование сигналов, поступающих от сумматора, формирование зоны нечувствительности, изменение уставки АРНТ и выдачу сигналов на элементы времени 4 и 5. Уставка регулятора по напряжению регулируется ступенями от 85 до 110% номинального через 1%. Регулятор имеет зону нечувствительности, необходимую для предотвращения излишних переключений РПН при небольших колебаниях напряжения. Уставки по зоне нечувствительности регулируются от 0 до 4% номинального напряжения.
С помощью элементов 4 и 5 создается выдержка времени на срабатывание и осуществляется задержка сброса накопленного времени для отстройки от кратковременных бросков контролируемого напряжения. В цепи каждого исполнительного элемента 8 и 9, отрабатывающих команды «Убавить» и «Прибавить», включены соответственно элементы запрета 6 и 7. Действие АРНТ прекращается элементами запрета при достижении приводными механизмами концевых положений, а также при неисправностях электроприводов и элементов схемы регулятора.
Управляющие команды на элементы запрета подаются от БУК, в состав которого входят три элемента: контроль исправности регулятора 10, контроль исправности электропривода 11 и фиксации сигнала “Переключение” электропривода 12. Одновременно с командами на запрет действия АРНТ БУК дает сигнал о наличии неисправности. Исправность электроприводов контролируется по результату выполнения команды управления (“Пошел” или “Не пошел”) и по времени переключения (“Закончил” или “Застрял”).
Блок управления и контроля управляет измерительным органом 3 и генератором тактовых импульсов (ГТИ) 13. При переключении электропривода РПН через элемент 3 БУК дает сигнал проверки и через исправный тракт регулирования выключает исполнительные элементы и одновременно дает команду на изменение периода следования тактовых импульсов ГТИ. По завершении цикла переключения электроприводами БУК, получающий сигнал через элемент 12, восстанавливает исходный период следования импульсов ГТИ и возвращает элемент 3 в исходное положение.
Генератор тактовых импульсов выдает в разные точки схемы АРНТ импульсы с определенной частотой, обеспечивая работу отдельных элементов схемы и задавая масштаб времени для оценки правильности последовательности и длительности действия разных элементов устройства. При снижении напряжения ниже границы зоны нечувствительности элемент времени 5 запускается и с установленной выдержкой времени срабатывает, выдавая сигнал на исполнительный элемент АРНТ. Аналогично будет работать АРНТ при повышении напряжения через элемент времени 4.
Если переключение электропривода задержится и закончится лишь после определенного такта, выдаваемого ГТИ, или совсем не произойдет, фиксируется его неисправность – “Застревание”. Как уже отмечалось выше, с запуском электроприводов изменяется частота следования импульсов. Сохранение прежней частоты свидетельствует о неисправности в системе регулирования.
Порядок выбора уставок АРНТ
1. Выбор уставки регулирования по напряжению.
Производится исходя из режимных соображений. При этом исходят из режима минимальных нагрузок, при которых величина напряжения на шинах, а значит и у вблизи расположенных потребителей не должна превысить 1,05 Uном.
2. Выбор уставки токовой коррекции уровня регулируемого напряжения.
Как сказано выше, токовая коррекция необходима в случае работы регулятора в режиме встречного регулирования, когда требуется коррекция уровня регулируемого напряжения по току нагрузки одной или группы линий.
Выбор уставки токовой коррекции осуществляется по требуемой величине напряжения токовой коррекции, которая, в свою очередь, зависит от падения напряжения в линии при протекании по ней тока нагрузки.
Для выбора уставки токовой коррекции необходимо:
− при заданном токе нагрузки определить падение напряжения в линии между точкой подключения измерительного трансформатора напряжения, питающего вход регулятора, и точкой подключения потребителя электрической энергии (нагрузки), напряжение у которого должно поддерживаться в заданных пределах;
− разделить это напряжение на коэффициент трансформации измерительного трансформатора напряжения и полученное значение V установить по шкале «Компенсация».
Проверяется напряжение на шинах, которое при использовании токовой коррекции не должно превысить 1,05 Uном исходя из уровня напряжения у близко расположенных потребителей. При невыполнении такого условия изменяют уставку по п. 1. и опять проверяют напряжение с учетом коррекции.
Оперативное изменение уставки регулирования с одного заранее выбранного значения на другое внешним релейным сигналом позволяет ввести программное регулирование напряжения по двухступенчатому графику, в частности, суточный график с уставками соответствующими режимам минимальной и максимальной нагрузки, или недельный график с уставками рабочего и выходного дня. Это может позволить избежать применения токовой коррекции, выбор уставок которой представляет значительные сложности.
3. Выбор ширины зоны нечувствительности.
Зона нечувствительности определяет величину отклонения напряжения от уставки, при которой регулятор не выдает команду на регулирование напряжения. Минимальная ширина зоны определяется необходимостью устранить возможность колебательного режима при регулировании напряжения. После изменения положения РПН на одно положение регулятор не должен выдать команду на регулирование напряжения в обратную сторону. Поэтому после регулирования РПН на 1 ступень напряжение должно попасть в зону нечувствительности регулятора. Необходимо устанавливать ширину зоны нечувствительности больше значения ступени регулирования трансформатора с РПН. Рекомендуемый коэффициент запаса 1,3.
4. Выбор выдержки времени задержки команд управления.
Выдержка времени выбирается исходя из возможности и длительности кратковременных изменений напряжения при переменном характере нагрузки. Чем больше выдержка времени, тем меньше вероятность излишнего действия РПН, а значит сокращается количество операций РПН, ресурс которого ограничен. Довольно часто устанавливают максимальное значение уставки по времени.
5. Выбор выдержки времени контроля исправности РПН.
Эта величина зависит от длительности цикла переключения и различна для разных приводов РПН.
Время контроля исправности цeneй запуска электроприводов РПН в регуляторе неизменно и составляет величину 0,6 сек независимо от типов применяемых РПН.
Дата добавления: 2019-07-15; просмотров: 1912; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!