電気ネットワークの許容電圧偏差
電気ネットワークの電圧の偏差は、安定した動作状態における現在の実際の値と、特定のネットワークの公称値との差です。電力網の任意の点での電圧偏差の理由は、さまざまな負荷のグラフに応じた電力網の負荷の変化にあります。
電圧偏差は機器の動作に影響を与えます。したがって、技術的プロセスにおいて、供給電圧を下げると、これらのプロセスの期間が長くなり、その結果、生産コストが増加します。また、電圧の上昇により機器が過負荷で動作し始めるため、機器の寿命が短くなり、事故の可能性が高まります。電圧が標準から大きく逸脱すると、技術プロセスが完全に中断される可能性があります。
照明システムの例を使用すると、電圧がわずか 10% 増加するだけで、白熱灯の動作時間が 4 分の 1 に減少する、つまりランプがはるかに早く切れるという事実を指摘できます。また、電源電圧が 10% 低下すると、白熱灯の光束は 40% 減少し、蛍光灯の光束は 15% になります。蛍光灯を点灯したときに、電圧が公称値の 90% になると点滅し、80% になるとまったく点灯しません。
非同期モーターは、デバイスの電源電圧に非常に敏感です。したがって、固定子巻線の電圧が 15% 低下すると、シャフトのトルクが 4 分の 1 に減少し、モーターが停止する可能性が高くなります。あるいは、始動について話している場合、誘導モーターはまったく始動しません。供給電圧が低下すると、消費電流が増加し、固定子巻線がさらに加熱され、モーターの通常の寿命が大幅に短くなります。
モータを公称の 90% の電源電圧で長時間動作させると、寿命が半分に短くなります。供給電圧が公称値を 1% 超えると、モーターによって消費される電力の無効成分が約 5% 増加し、そのようなモーターの全体的な効率が低下します。
平均して、電気ネットワークは定期的に次の負荷を供給します。エネルギーの 60% が非同期電気モーターに、30% が照明などに、10% が特定の負荷に当てられます。たとえば、モスクワの地下鉄は 11% を占めます。このため、GOST R 54149-2010 では、受電器の端子における確立された偏差の最大許容値を公称ネットワークの ± 10% として規制しています。この場合、正規偏差は ± 5% です。
これらの要件を満たすには 2 つの方法があります。 1 つ目は損失を減らすこと、2 つ目は電圧を調整することです。
損失を減らす方法
最適化 R — 損失を最小限に抑える条件下でのルールに従って、電力線の導体の断面を選択します。
X の最適化 — 線路リアクタンスの縦方向の補償の使用。これは、X → 0 の場合に短絡電流が増加する危険性と関連しています。
Q 補償方法は、コンデンサ ブロックを直接使用するか、過励磁下で動作する同期電動機を使用して、電力ネットワークを介した送電中の無効成分を低減する KRM 設備の使用です。無効電力を補償することにより、損失の削減に加えて、ネットワーク内の総電気損失が減少するため、エネルギーの節約を達成することが可能になります。
電圧を調整する方法
電力センターの変圧器の助けを借りて、電圧 Utsp は調整されます。特殊な変圧器には、負荷の電流値に応じて変圧比を自動調整する装置が装備されています。負荷がかかった状態で直接調整が可能です。電源変圧器の 10% にはこのようなデバイスが装備されています。制御範囲は±16%で、制御ステップは1.78%です。
中間変電所Utpの変圧器、異なる変圧比を持つ巻線にはスイッチングタップが装備されており、電圧調整も実行できます。制御範囲は±5%で、制御ステップは2.5%です。ここでの切り替えは、励起なしで、つまりネットワークから切断されて行われます。
電源供給組織は、電圧を GOST (GOST R 54149-2010) で規制されている制限内に常に維持する責任があります。
実際、R と X は電気ネットワークの設計段階でも選択でき、これらのパラメータをさらに運用変更することは不可能です。 QとUtpはネットワーク負荷の季節変動に応じて調整可能ですが、ネットワーク全体、つまり電源の現在の動作モードに応じて無効電力補償装置の動作モードを集中制御する必要があります。組織はこれを行うべきです。
Utsp の電圧調整に関しては、電源センターから直接、これが電源組織にとって最も便利な方法であり、ネットワーク負荷スケジュールに従って正確に電圧を迅速に調整できます。
電力供給契約は、ユーザーの接続ポイントにおける電圧変動の制限を定義します。これらの制限を計算するときは、この点と受電器の間の電圧降下に依存する必要があります。前述したように、GOST R 54149-2010は、受電器の端子の定常状態における偏差の許容値を規制しています。