Меню

Автоматическая регулировка напряжения электрической сети



Автоматическое регулирование возбуждения (АРВ), напряжения и реактивной мощности

Автоматическое регулирование возбуждения производится на синхронных машинах к которым относятся генераторы, двигателя обладающие высоким значением мощности и для синхронных компенсирующих устройств, используются для машин постоянного тока и в устройствах где может быть выполнено регулировка напряжения непосредственно на токосъемных кольцах обмотки возбуждения.

Главное предназначение АРВ заключается в поддержке неизменной величины напряжения в электросети на заданном уровне и для равномерного распределения реактивной мощности среди конденсаторных и тиристорно-конденсаторных батарей, являющихся источниками реактивной мощности. Для демпфирования колебаний по всем параметрам при переходе от аварийного режима к нормальному режиму работы электросети

При выполнении действия АРВ изменению подвергаются ток возбуждения машины, величина магнитного потока и ЭДС непосредственно в якорных обмотках.

Регулирование возбуждения в синхронных генераторах проводится с целью сохранения постоянного и устойчивого значения напряжения в сетях напряжения и для обеспечения параллельной работы устройств.

Машины постоянного тока регулируются для создания постоянного, устойчивой величины частоты вращения рабочей части оборудования, при влиянии на значение тока возбуждения оборудования.

АРВ различается по признаку действия:

  1. Пропорциональное действие — зависит от изменения значения величины тока возбуждения относительно изменению напряжения на контактах оборудования от предусмотренного параметра.
  2. Сильное действие, оборудование с таким регулированием применяется в случаях присутствия резкопеременых мощностей после чего появляется высокое колебание значения напряжения. В результате АРВ сильного действия происходит регулирование по производным всех параметров как-то: сила тока, напряжение, частота и так. далее. АРВ сильного действия способствует передаче больших мощностей по высоковольтным линиям на большие расстояния.

Пункт автоматического регулирования напряжения (ПАРН)

Устройство ПАРН рекомендуется применять в условиях сложной эксплуатации высоковольтных электрических линий 6 – 10 кВ трехфазной сети умеренного и сурового климата в котором господствуют: сильный ветер и гололед с интенсивным оледенением проводов, а также при высокой снеговой нагрузке до 250 кгс/м 2 .

Высокая протяженность воздушных линий электропередач, отражающаяся на качественных показателях электрической энергии и интенсивное присоединение новых электроприемников требует повышения пропускной способности воздушных линий, для решения этой проблемы используется пункт автоматического регулирования напряжения, работающий с применением вольтодобавочных трансформаторов.

Рис №1. Равномерное распределение нагрузок по всей протяженности воздушной линии электропередач: а. при присоединении дополнительных потребителей, б. при подключении ПАРН

Использование ПАРМ способствует улучшению показателей качества электрической энергии,а также избавление от несимметрии напряжения в сети.

Для использования в холодных северных районах в конструкции предусмотрено наличие устройства контропирующего температурный режим, который осуществляет блокировку переключения ступеней при значении температуры, при которой происходит «замерзание», загустение трансформаторного масла.

Для холодных районов ПАРН поставляется в блок-боксе с защитным утеплителем.

Блок автоматического регулирования напряжения (БАРН)

Устройство используется для регулировки высоковольтного напряжения 6 – 10 кВ в трехфазных электрических сетях с любым видом заземляющей нейтрали и может применяться для любых типов распределительных устройств подстанций, в том числе для установки в местах критического падения напряжения.

БАРН способствует повышению пропускной способности как новых, так и уже существующих воздушных линий. Наличие такого оборудования благоприятно сказывается на передаче электроэнергии на большие расстояния и устраняет асимметрию напряжения в электросетях.

Рис №2. Вольтодобавочный автрансформатор используемый в комплектации БАРН, оборудованный 32-ступенчатой регулировкой напряжения

Принцип работы БАРН происходит за счет геометрического сложения напряжений обмоток. Изменение параметров напряжения происходит при изменении полярности последовательной обмотки, при повышении напряжения полярность меняется, при понижении полярность последовательной и основной обмоток совпадает. Регулировка осуществляется электроникой в шкафу управления, которая подает команду электроприводу, перемещающему переключатель в заданное положение.

Рис №3. Электрическая схема БАРН

Автоматическое регулирование возбуждения генератора

АРВ осуществляется для изменения напряжения и тока в роторе,с целью сохранить напряжение в статоре на заданном уровне. При этом регулирование может осуществляться быстро, сверх номинального значения, такое действие называется форсировкой возбуждения.

Те значения параметров тока и напряжения, которые являются наибольшими в возбудителе называются потолком возбуждения. Отношения напряжения или тока в роторе при форсировке к номинальным значениям определяются как кратность форсировки возбудителя.

Автоматическое регулирование возбуждения выполняет следующие функции:

  1. Поддержанию уровня напряжения на выводах генератора на определенном уровне.
  2. Равномерное распределение реактивной нагрузки между двумя генераторами,подключенными в параллель.
  3. Увеличение степени устойчивости генераторов, работающих параллельно.

Существуют 3 группы АРВ:

  1. Электромеханические, реагирующие на отклонения напряжения от заданной границы уставки, работают за счет реакции на изменение сопротивления в цепях обмоток возбудителя.
  2. Электрические, работают за счет подачи дополнительного тока от выпрямителя в обмотку возбуждения возбудителя от измерительного трансформатора тока или от собственных нужд.
  3. Регулирование с выпрямительными системами возбуждения: высокочастотная, тиристорная, бесщеточная, эти виды АРВ служат только для управления возбудителем.

Источник

АРНТ (Автоматическое регулирование напряжения трансформаторов), расчет уставок.

Полная система автоматического регулирования трансформатора завязана на использовании исполнительного органа, осуществляющего регулирование, устройства управления, вычисления, усилителя мощности и элемента для измерения параметров.

АРТН производит регулировку на три вида, это:

  • Стабилизированная регулировка.
  • Система программного регулирования, происходящие в ней изменения следуют по заранее обозначенному закону.
  • Следящая система, завязана на законе изменения задающего воздействия, его параметры изначально не известны и задаются по ходу работы.

Рис. № 1. Регулирование напряжения в стабилизированном режиме.
Насколько полно в системе будет скомпенсировано влияние посторонних возмущений, настолько точно будет воспроизводиться задающее воздействие.

Читайте также:  Регулировка клапанов на мотоцикле рейсер скайвей

Рис. № 2. Структурная схема АРТН.

Основные характеризующие параметры процессов регулировочного управления

Процессы в системе АРТН находятся в зависимости от параметров устойчивости и точности.

  • Устойчивость характеризует переходный процесс.
  • Точность – обязательное условие установившегося процесса.

Точность характеризуется погрешностями, действующими на установившийся режим, по завершении переходного процесса.

Устойчивость является условием самовозврата системы в установившееся положение после выведения из стабильности посторонними колебаниями, внешними воздействиями или возмущением связанным с повреждениями в сетях.

Качество процесса регулировки определяется его близким значением к желаемому критерию качества, это:

  • Значение максимального отклонения величины напряжения на выходе, после сигнала от скачка возмущения.
  • Колебательность переходного процесса и, конечно, продолжительность времени его действия.

Колебания в сети напряжения 6-10 кВт вынуждают перейти на неавтоматический режим управления регулирования электроэнергией. Связанно, это с тем, что устройство АРНТ в колебательном режиме, приводящее в действие РПН, способствует его износу.

Рис. № 3. Автоматический регулятор напряжения: 1 – Электромагнит, 2 – Якорь электромагнита, 3 – якорная пружина, 4 – прокладки изолирующие, 5 – вибратор, 6 – движущийся контакт, 7 – неподвижный контакт, 8 – регулировка винтами, 9 –пружина для регулировки устройства, 10 –платформа вибратора, 11 – разъем для штепселя, 12 – регулятор корпус, 13 – конденсатор для зарядки, 14 – конденсатор для гашения искры.

Блок автоматического регулирования коэффициента трансформации

Для осуществления управления РПН в автоматическом режиме, устройства регулировки обеспечиваются БАР (блокам автоматического регулирования) для изменения коэффициента трансформации – АРКТ или АРНТ. Устройство реагирует на напряжение шин питающей подстанции.

Рис. № 4. Схема присоединения токовой компенсации к измеряющему трансформатору в системе АРНТ.

Неизменным считается наличие в схеме токовой компенсации, она служит для осуществления встречного регулировки, и нужна для установки неизменяемого и стабильного показания напряжения в сети потребителей. Значение напряжения токовой компенсации определяется по току в линии и по падению значений напряжения в линии оттока нагрузки.

Устройства РПН в обязательном порядке находятся в одном режиме с включенным блоком АРТН. Дистанционное или местное управление осуществляется тогда, когда АРТН выходит из строя или если в сети наблюдаются значительные колебания напряжения.

Рис. № 5. Внешний вид блока автоматического регулирования напряжения трансформатора (БАР).

Расчет уставок АРТН

Осуществление подбора уставок регулировки по напряжению происходит, сообразуюсь с режимом нагрузок по минимуму, где значение шинного напряжения и близлежащих потребительских линий не должна превышать 1,5 Uном.

При работе, для осуществления встречного регулирования, производится коррекция величины напряжения, согласно значению тока нагрузки на отходящих линиях. Падение напряжения в линии электропередачи определяется замером от точки замера измерительного трансформатора напряжения (НТМИ), от которого запитан регулятор и местом подключения нагрузки потребителя с заданным неизменяемым значением напряжения.

Это напряжение необходимо разделить на коэффициент трансформации ТН. После чего полученное значение напряжения применяется для установки первой уставки напряжения на первой шкале и на второй шкале для второй уставки.

Если значение не превышает 1,05 Uном, расположенных поблизости потребителей, уставка изменяется и напряжение снова проверяется исходя из корректировочных значений.

Важно: напряжение питания удаленного потребителя не должно понижаться менее -5%, напряжение у ближних потребителей оно не увеличиваться больше +5%.

Система программного регулирования осуществляет действия по двухступенчатому графику, это может быть суточный график, где уставки равны режимам максимальной и минимальной нагрузки, и недельный график, где во внимание принимается режим выходного дня со своими уставками.

Рис. № 6. Суточный график 1) без проведения регулирования, 2) с проведением одноступенчатого регулирования напряжения, производится утром и вечером.

Таким образом, режим коррекции, который представляет собой длительную и кропотливую работу по определению выбора уставок удается избежать.

Существует три показателя, соблюдение, которых является обязательным условием при выборе уставок.

  • Определение ширины зоны чувствительности.

Этот показатель демонстрирует значение отклонения напряжения от заданной уставки, при которой не срабатывает команда на начало регулировки напряжения. Она зависит от колебательного режима в сети напряжения при ее регулировании. Ширина зоны нечувствительности не должна превышать значения величины ступени регулировки трансформатора РПН. Коэффициент запаса не должен превышать предел менее 1,3.

Пример выбора величины зоны чувствительности на ее нижней границе. Если нижняя граница напряжения принимается как 6000В, то по показаниям НТМИ принимаем 100% .
6000В / 60В = 100В(нижняя зона чувствительности) = 103% (верхняя зона чувствительности)
Распределяем штекера по шкале 1(В), «грубо» 100В = 100%
Штекер ставится в положение «зона» 3В = 3%
Принимаем нижнюю границу 100В*60 = 6000В
Верхняя граница 103В*60 = 6180В

  • Выдержка времени задержки сигналов управления.

Ее выбор происходит соответственно возможности и продолжительности кратковременных скачков напряжения при изменяющемся характере нагрузки. Этот режим сказывается на частоте срабатывания РПН в автоматическом режиме, поэтому для предотвращения износа РПН автоматический режим отключают и РПН переводят на режим дистанционного управления. Большая выдержка времени уменьшает количество операций с РПН и предназначена для экономии ресурса РПН.

В случае если автоматическое управление необходимо, максимальное значение времени, при котором происходит срабатывание команды регулирования, выставляют 160 – 180сек.

Определение выдержки времени, от которого зависит контроль исправности РПН. Контроль длительного цикла времени переключателя составляет 15 сек. Он зависит от установки на плате формирователя в конструкции АРТ-1М, которая запаивается в положении 2-3. Это положение рекомендовано для большинства РПН, при необходимости время контроля можно увеличить, перепаяв перемычку в положение 1-3, что соответствует 30 сек.

Читайте также:  Птф дастер 2019г регулировка

Производится для обеспечения исправности цепей запуска действующего электропривода РПН не изменяется и равно 0,6 сек. Выдержка времени для контроля переключения должна перекрывать время переключения привода на 1 ступень РПН. Он постоянно для любых типов РПН.

Важно: Негативное влияние блока АРТН на устройство РПН связано с алгоритмом работы блока. При неуравновешенном и нестабильном состоянии напряжения в линии, происходит частое включение блока, оно сказывается на быстром износе РПН, что приводит к его замене. Чтобы избежать этого режим регулирования и управления переводят в дистанционный или ручной режим.

Пишите комментарии, дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните на карту сайта Электронщик , буду рад если вы найдете на моем сайте еще что-нибудь полезное. Делитесь информацией в соцсетях, ставьте лайки, если вам понравилось — это поможет развитию канала

Источник

Методы защиты бытовых электрических сетей от перепадов напряжения, разновидности защитных устройств и способы их установки.

Конструктивное несовершенство электрических сетей является основной причиной резких скачков напряжения. Предугадать время очередного перепада невозможно. Единственное, что мы можем сделать для предотвращения неприятных последствий – это заранее позаботиться о безопасности электрических потребителей в своем доме.

Для защиты домашних потребителей от скачков напряжения применяются разные типы защитных устройств. Мы поговорим о самых распространенных. Это реле контроля напряжения (РН) и бытовые стабилизаторы.

Реле контроля напряжения

Защищать домашнюю систему электроснабжения с помощью РН рекомендуется в тех случаях, когда напряжение в сети устойчиво, а его заметные скачки редки. Реле контроля напряжения представляет собой устройство, способное считывать параметры электрического тока и разрывать электрическую цепь в тот момент, когда показатели напряжения выйдут за пределы заданного диапазона. После того, как напряжение в общей сети нормализуется, устройство автоматически замкнет цепь и возобновит питание потребителей. Функция возобновления питания через заданный промежуток времени (с задержкой), встроенная в РН, помогает продлить срок службы некоторых бытовых устройств, например, холодильников.

Реле контроля обладают небольшими габаритами, сравнительно низкой стоимостью и хорошим быстродействием. К недостаткам РН можно отнести их неспособность сглаживать колебания напряжения. При этом для максимальной защиты всех потребителей потребуется установить сразу несколько устройств.

РН защищает сеть только от недопустимых скачков напряжения и не предназначено для защиты от коротких замыканий (эту функцию выполняют автоматические выключатели).

Современные РН бывают трех типов:

1. Стационарное реле, встраиваемое в электрический щиток дома или квартиры.

2. Реле для индивидуальной защиты одного потребителя.

3. Реле индивидуальной защиты нескольких потребителей.

Если с эксплуатацией реле второго и третьего типа все практически ясно, то РН первого типа имеет более сложную конструкцию, а его установка требует определенных знаний. Подобные устройства монтируются на входе в помещение и защищают от скачков напряжения все домашнее электрооборудование.

Выбор РН

Выбирая реле напряжения для защиты домашней сети, достаточно знать номинал электрического тока, который способен пропускать через себя вводной автоматический выключатель. Если, к примеру, пропускная способность выключателя равна 25А (что соответствует потребляемой мощности – 5,5 кВт), то рабочие характеристики РН должны быть на ступень выше – 32А (7 кВт). Если выключатель рассчитан на 32А, то реле должно выдерживать ток в 40 – 50А.

Я для такого случая взял реле на 40 А, при вводном автомате 25/32 (стоит первый, но, возможно, уставка увеличится).

Некоторые люди выбирают марку РН, опираясь на суммарную потребляемую мощность. Это не совсем правильно. Ведь реле, способное выдерживать ток в 32А, может спокойно работать как при нагрузке в 7 кВт, так и при гораздо большей мощности потребления. Только во втором случае в рабочую схему РН необходимо встраивать специальный магнитный контактор. Но об этом в следующем разделе.

Установка РН

Стандартная схема установки реле напряжения в распределительный щиток показана на схеме.

Работы по установке РН следует производить только при отключенном вводном выключателе!

Как видим, все просто: реле контроля устанавливается сразу после электрического счетчика и подключается к фазному проводу, через который осуществляется электроснабжение всего дома. При скачке напряжения за пределы выставленного (регулируемого) диапазона реле отсоединяет внешнюю питающую сеть от внутренней электропроводки.

РН, вмонтированное в щиток, занимает минимум пространства на DIN-рейке.

Если суммарная мощность потребителей домашней сети превышает 7 кВт, производители настоятельно рекомендуют встраивать в рабочую схему РН дополнительный электромагнитный контактор. Хотя, надежный контактор в общей схеме никогда не станет лишней деталью.

К любому реле лучше ставить контактор, хоть производители и пишут, что РН выдерживает большие токи. Контактор имеет большие контакты и меньшее сопротивление.

Это устройство помогает разгрузить контакты РН, самостоятельно разъединяя силовую линию от общей сети бытовых потребителей. Реле контроля, в момент недопустимого скачка напряжения, лишь подает команду на отключение. После этого электромагнитная катушка контактора разъединяет силовые контакты, соединяющие внешнюю и внутреннюю сети. Схема подключения в этом случае будет следующей:

Регулировка реле контроля напряжения

Для того чтобы реле напряжения смогло принести пользу своему владельцу, его рабочие параметры (пределы допустимых напряжений и время задержки возобновления питания) необходимо правильно отрегулировать. Если в рабочей схеме используется одно реле напряжения, то устанавливать пределы допустимых значений следует, ориентируясь на характеристики бытовой техники, чувствительной к перепадам. Наиболее чувствительным и дорогостоящим оборудованием является аудио- и видеотехника. Диапазон допустимых значений напряжения для нее составляет 200 – 230В.

Читайте также:  Как отрегулировать клапана на сузуки джимни

Допускаемое отклонение напряжения от номинальных показателей в отечественных энергетических сетях составляет 10% (198…242В). В случае частого срабатывания РН эти показатели можно брать за основу, осуществляя регулировку реле. Однако чувствительную бытовую электронику в этом случае рекомендуется защищать с помощью недорогих переносных стабилизаторов.

Никто и не говорит, что надо при плюс-минус 15В выключаться. Есть диапазон предельно допустимых отклонений в 10%, его большинство приборов должно выдерживать. Ставить нужно, исходя из этого, примерно 190В-250В. Хотя, с нашим состоянием сетей, особенно в частном секторе, возможно все. Так что разумная осторожность не повредит.

Для того чтобы обеспечить максимально надежную защиту всех потребителей, следует использовать электрическую схему с несколькими реле. Рабочая схема защиты, включающая несколько РН, позволяет разбить потребителей по группам – в соответствии с их чувствительностью к скачкам напряжения:

  • К первой группе относится аудио- и видеотехника (допускаемые значения напряжения – 200 – 230В).
  • Ко второй можно отнести бытовую технику, оснащенную электрическим двигателем: холодильники, кондиционеры, стиральные машины и т. д. (допускаемые значения напряжения – 190 – 235В).
  • Третья группа – это нагревательные приборы и освещение (допускаемые значения напряжения – 170 – 250В).

Каждая группа потребителей подключается к своему РН. В такой схеме рабочие параметры каждого реле настраиваются индивидуально.

Что касается времени задержки возобновления питания, то оно должно соответствовать эксплуатационным требованиям, предъявляемым к бытовой технике. Для некоторых холодильников, к примеру, рекомендуемая задержка равняется 10 минутам.

Защита трехфазной сети с помощью РН

Если электроснабжение вашего дома осуществляется через трехфазную систему, то на каждую фазу целесообразно устанавливать отдельное реле контроля.

Трехфазные реле напряжения созданы исключительно для защиты соответствующего оборудования (например, электродвигателя). Если подобное реле установлено на вводе в жилище, то перекос напряжения на одной из фаз приводит к обесточиванию всех однофазных потребителей.

Стабилизаторы напряжения

Если в вашем доме наблюдаются постоянные скачки напряжения, то РН будет срабатывать несколько раз в сутки, обесточивая весь дом. В таких случаях рекомендуется более дорогой, но и более практичный способ защиты домашней электроники. Состоит он в применении стабилизаторов – устройств, сглаживающих скачки напряжения во внешней сети, выдавая на выходе постоянный показатель 220В.

По типу подключения различают два вида стабилизаторов: локальные (которые подключаются к розетке, защищая от одного до нескольких потребителей) и стационарные (подключаемые к вводному силовому кабелю и осуществляющие защиту всех потребителей домашней сети). Локальные стабилизаторы следует использовать для защиты наиболее чувствительной бытовой техники. Их можно эксплуатировать в комплекте со стационарным реле напряжения. Что касается стационарных стабилизаторов, то они представляют собой сложные устройства, которые не только сглаживают перепады напряжения во всей бытовой сети, но и способны автоматически отключать питание потребителей при достижении критических значений.

Устанавливать стационарные стабилизаторы крайне рекомендуется, если значение напряжения несколько раз в сутки выходит за пределы 205…235В (это можно определить с помощью обыкновенного тестера).

Если в доме постоянно моргает свет, а напряжение выходит за пределы 195…245В, то пользоваться домашними электроприборами без стабилизатора запрещено!

Как выбирать стабилизатор

Выбирать стабилизатор следует, исходя из суммарной мощности домашних потребителей. При этом устройство обязательно должно обладать приличным запасом мощности.

Запас по мощности должен быть в 2 раза больше, чем существующие потребности. То есть стабилизатор мощностью 10 кВт рассчитан на половину реальной нагрузки (5кВт) при минимальном внешнем напряжении – 150 вольт (т.е. при большом падении). Это следует учитывать при выборе.

Установка стабилизатора

Устанавливать стабилизатор рекомендуется вблизи силового щитка в соответствии со следующей схемой.

Встраивать стабилизатор (впрочем, как и РН) в общую схему следует непосредственно после счетчика. Ведь эти устройства тоже являются потребителями, следовательно, перед прибором учета их устанавливать нельзя.

Защита трехфазных сетей с помощью стабилизатора

Сразу скажем, что трехфазные стабилизаторы призваны защищать исключительно трехфазные потребители. Если же к вашему дому подходит трехфазное питание, то для создания устойчивого напряжения во внутренней сети целесообразно устанавливать на каждую фазу отдельный однофазный стабилизатор.

Подобный подход позволит существенно снизить ваши затраты (3 стабилизатора мощностью 5, 7 и 10 кВт всегда дешевле одного устройства, рассчитанного на 30 кВт). К тому же, при просадке напряжения на одной из фаз, трехфазное устройство обесточит весь дом. Это конструктивная особенность стабилизатора, ориентированного на защиту трехфазных электродвигателей.

Обсудить особенности выбора и эксплуатации стационарных стабилизаторов вы можете, посетив соответствующий раздел нашего форума. Если вам интересно поделиться личным опытом установки реле контроля напряжения в паре с контактором , то на этот случай у нас тоже найдется подходящая тема. А видео, подробно описывающее монтаж щитка и распределительной коробки , поможет вам подключить квартиру к системе электроснабжения в соответствии с общепринятыми правилами электромонтажных работ.

Источник

Adblock
detector