Оценка способов регулирования напряжения на выводах электроприемников

ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИК
УДК 621.312:621.313/.316
ОЦЕНКА СПОСОБОВ РЕГУЛИРОВАНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ НА
ВЫВОДАХ ЭЛЕКТРОПРИЕМНИКОВ.
И.П. КОНСТАНТИНОВ, И.М. ВАЛЕЕВ
Казанский государственный энергетический университет
Рассматриваются научные основы оценки способов регулирования напряжения для обеспечения такого уровня надежности электроснабжения, который достаточен для современных предприятий со сложными и непрерывными технологическими процессами и реализуем в действующих энергосистемах России. Предлагаемые способы позволяют выбрать схемы распределительных устройств для независимого регулирования напряжения за счет разработки схем и подключения нетипового электрооборудования.
Главный параметр надежности электроснабжения - его непрерывность. В статистике учитываются перерывы продолжительностью свыше 300 мс, однако на практике во много раз больше перерывов длительностью меньше 25 мс. Для их устранения рекомендуются источники непрерывного питания различных типов
[1-3].
Другой важный параметр качества электроснабжения - стабильность напряжения. Проблема его поддержания на должном уровне в любом узле электроэнергетической системы и в настоящее время остается актуальной.
С электроснабжением современных промышленных предприятий, имеющих электроприемники первой категории и непрерывные технологические процессы (в нефтедобыче и транспортировке нефти и нефтепродуктов, в химии, горно­обогатительных производствах, металлургии, бумагоделательной промышленности и многих других), связана одна общая проблема. Она состоит в том, что для таких предприятий перерыв питания па несколько секунд или даже на десятые доли секунды ведет к нарушению непрерывного технологического процесса и остановке производства, что означает в лучшем случае длительный (на часы) перерыв в работе предприятия, в худшем - происходит повреждение обору­дования, возникает угроза для окружающей среды и пр. В то же время кратковременные нарушения электроснабжения (КНЭ) в электрических сетях - короткие замыкания (КЗ), ликвидируемые защитами с восстановлением питания действием АПВ или АВР, - являются неизбежным атрибутом их работы, и защитить электрическую сеть так, чтобы в ней вообще не возникали КЗ, прак­тически невозможно.
Стабильность напряжения питания можно подразумевать только в ограниченном смысле. Так, ни одно из существующих технических решений не способно обеспечить нормальный уровень напряжения на шинах гарантированного питания. В целом гарантированность питания можно понимать только как большую или меньшую независимость напряжения на рассматриваемых шинах от процессов, происходящих в питающей системе. В идеальном случае шины гарантированного питания должны быть полностью защищены от внешних возмущений.

Известно [1, 4], что уровень напряжения в любом узле

электроэнергетической системы непрерывно меняется в зависимости от изменения нагрузки и схемы сети. Величина уровня является одним из показателей качества электроэнергии, нормируемых ГОСТ 13109-87, согласно которому напряжение в сетях до 1 кВ в нормальном режиме не должно выходить за пределы допустимых значений:
5 и% = ^U ~ ^Uном • 100% = ±5% (1)
^U ном
(в сетях 6-10 кВ в нормальном режиме этот показатель не нормируется). В послеаварийном режиме в сетях до 1 кВ и 6-10 кВ допускается отклонение не более 5U% ± 10 % (в сетях 35 кВ и выше этот показатель не нормируется). Указанные в ГОСТ 13109-87 допустимые отклонения напряжения нормируются именно для нагрузок, т. е. для электродвигателей (высоко- и низковольтных), освещения, электротехнологии, которые всегда питаются на напряжении до 10 кВ. Кроме указанных в ГОСТ 13109-87 ограничений существует ограничение по наибольшему рабочему напряжению оборудования. Это ограничение диктуется надежностью работы изоляции электроустановок, поскольку повышение напряжения сверх наибольшего рабочего значения вызывает ускоренное старение изоляции и выход ее из строя. Величины наибольшего рабочего напряжения нормируются в ГОСТ 721-77, а именно: с повышением номинального напряжения к электроустановкам снижаются допустимые значения напряжения от +20% до +5%. Вероятно это связано с тем, что в установках более высоких напряжений стоимость изоляции составляет значительную часть стоимости оборудования, и поэтому при разработке оборудования стремятся минимизировать затраты на изоляцию и выполнить ее по условиям нормальной работы практически на номинальное напряжение. Следует отметить, что при наличии в сети 6-10 кВ высоковольтных двигателей наибольшее рабочее напряжение сети должно быть не более, чем на 10 % выше номинального.
Допустимые снижения напряжения в энергосистеме определяются условиями устойчивости параллельной работы генераторов и устойчивостью узлов нагрузки и составляют порядка 10-15% в послеаварийном режиме.
Поэтому при изменении параметров схемы и режима электрической системы необходимо регулировать уровень напряжения посредством технических мероприятий.