電気エネルギーの品質を向上させるための対策と技術的手段

電圧の偏差や変動を規格に準拠した値内に抑えるには、電圧調整が必要です。

電圧調整は、特別な技術的手段を利用して電源システムの特徴点の電圧レベルを変更するプロセスであり、所定の法則に従って自動的に実行されます。電力センター (CPU) の電圧規制法は、可能であれば、その CPU に接続されている大多数のユーザーの利益を考慮して、電力供給組織によって決定されます。

電気エネルギー受信機の端子で必要な電圧レジームを確保するために、発電所および変電所（CPU）のバス、送電線、ジョイントおよび追加の電圧調整方法が使用されます。

プロセッサ バスの電圧を調整する場合、いわゆる逆電流調整が行われます。逆電圧レギュレーションは、最高負荷では電圧を公称の 5 ～ 8% まで増加させ、最低負荷では負荷に応じてランプを使用して電圧を公称 (またはそれ以下) まで増加させることとして理解されます。

調整は、電源変圧器の変圧比を変更することによって行われます。この目的のために、変圧器には負荷時電圧調整手段 (OLTC) が装備されています。負荷時スイッチ付きの変圧器により、± 10 ～ ± 16% の範囲で電圧調整が可能になります。解像度 1.25 ～ 2.5%。電源変圧器 6 - 20 / 0.4 kV 機器のオフ回路スイッチ制御装置（無励磁スイッチング）の範囲は ± 5%、調整ステップは ± 2.5% です（表 1）。

表 1. 回路ブレーカー付きの 6 ～ 20 / 0.4 kV 変圧器の電圧許容値

正しい選択 変換係数 回路ブレーカーを備えた変圧器 (季節規制など) は、負荷が変化したときに可能な限り最良の電圧体制を提供します。

電圧調整のいずれかの方法を使用するのが適切かどうかは、ネットワークとその回路の長さ、無効電力の予備量などに応じて、地域の状況によって決まります。

電圧偏差インジケーターは、ネットワーク内の電圧損失、ネットワークの抵抗と負荷に依存します。実際には、電力の受信機の電圧の偏差を考慮して、ワイヤとケーブルコアの断面を選択するとき、ネットワークの抵抗の変化はネットワーク内の電圧の変化に関連付けられます（による）許容電圧損失）、および架空線でコンデンサの直列接続を使用する場合（縦方向補償設備 - UPK）。

直列に接続されたコンデンサは、線路の誘導抵抗の一部を補償するため、線路内の無効成分が減少し、負荷に応じてネットワーク内に追加の電圧が生成されます。

コンデンサの直列接続は負荷無効電力が大きい場合（tgφ > 0.75-1.0）のみ推奨します。無効力率がゼロに近い場合、 線間電圧損失 は主に有効抵抗と有効電力によって決まります。このような場合、誘導抵抗の補償は現実的ではありません。

UPC の使用は、コンデンサの調整効果 (追加電圧の値) が負荷電流に比例し、実質的に慣性なしに自動的に変化するため、負荷が急激に変動する場合に非常に効果的です。したがって、電圧が 35 kV 以下の架空線では、比較的低い力率で突然交流負荷を供給するコンデンサの直列接続を使用する必要があります。負荷が急激に変動する産業用ネットワークでも使用されます。

ネットワーク抵抗を低減するための上記の対策に加えて、ネットワーク負荷、特に無効負荷を変更する対策は、電圧損失の低減につながり、したがって終端電圧の増加につながります。これは、横方向補償設備（負荷と並列にコンデンサバンクを接続）と高速無効電力源（RPS）を適用し、無効電力変更の実際のスケジュールを作成することで実現できます。

ネットワークの電圧体制を改善し、電圧の偏差や変動を減らすために、自動励磁制御を備えた強力な同期モーターを使用することが可能です。

そういったものを改善するには 電力品質インジケーター 最高の短絡電力値を持つシステム ポイントで CE を歪ませる受電器を接続することをお勧めします。また、特定の負荷を含むネットワークにおける短絡電流を制限する手段の使用は、スイッチングデバイスや電気機器の信頼性の高い動作を保証するために必要な制限内でのみ実行される必要があります。

非正弦波電圧の影響を軽減する主な方法。技術的手段としては、次のものが使用されます。 フィルタ装置: 狭帯域共振フィルタの負荷と並列にスイッチング、フィルタ補償装置 (FCD)、フィルタ平衡装置 (FSU)、FCD を含む IRM、低レベルのフィルタを特徴とする特殊装置高調波の生成、「不飽和」変圧器、エネルギー特性が改善された多相コンバータ。

図では。図１のａは、高調波を伴う横型（並列）受動フィルタの図を示す。フィルタ接続は、特定の高調波の周波数に同調された、直列に接続されたインダクタンスとキャパシタンスの回路です。

米。 1. 高調波を含むフィルターの概略図: a — パッシブ、b — 電圧源としてのアクティブ フィルター (AF)、c — 電流源としての AF、VP — バルブ コンバーター、F5、F7 — それぞれ 5、7、および 5 へのフィルター接続7 次高調波、tis — 線間電圧、tiAF — AF 電圧、tin — 負荷電圧、Azc — 線間電流、AzAf — AF によって生成される電流、Azn — 負荷電流

高調波電流に対するフィルタ接続の抵抗 Xfp = XLn-NS° C/n、ここで XL、Xc はそれぞれ電源周波数電流に対するリアクトルとコンデンサ バンクの抵抗、n — 高調波成分の数。

周波数が増加すると、リアクトルのインダクタンスは比例して増加し、コンデンサバンクは高調波数に反比例して減少します。高調波の 1 つの周波数では、リアクトルの誘導抵抗はコンデンサ バンクの静電容量と等しくなり、 電圧共振... この場合、共振周波数電流におけるフィルタ接続の抵抗はゼロであり、この周波数で電気システムを操作します。共振周波数の高調波数 yar は次の式で計算されます。

理想的なフィルターは、接続が調整されている周波数に高調波電流を完全にフィルターします。ただし、実際には、リアクトルとコンデンサ バンクにアクティブな抵抗が存在し、フィルタ接続が不正確に調整されると、高調波のフィルタリングが不完全になります。並列フィルタは一連のセクションであり、それぞれが特定の高調波周波数に共振するように調整されます。

フィルタ内のリンクの数は任意です。実際には、5 次、7 次、11 次、13 次、23 次、および 25 次の高調波の周波数に調整された 2 つまたは 4 つのセクションで構成されるフィルターが通常使用されます。横フィルタは、高調波が現れる場所と高調波が増幅される場所の両方に接続されます。クロスオーバー フィルタは、無効電力の供給源であると同時に、無効負荷を補償する手段でもあります。

フィルタのパラメータは、接続がフィルタされた高調波の周波数と共振して調整されるように選択され、その静電容量により工業用周波数で必要な無効電力を生成できるようになります。場合によっては、無効電力を補償するためにコンデンサ バンクがフィルタと並列に接続されます。このようなデバイスは補償フィルタ (PKU) と呼ばれます... フィルタ補償デバイスは、高調波をフィルタリングする機能と無効電力補償の機能の両方を実行します。

現在、パッシブ狭帯域フィルタに加えて、アクティブ フィルタ (AF) も使用されています。アクティブ フィルタは、DC 側に電気エネルギーを容量性または誘導性で蓄え、特定の電圧または電流値を形成する AC-DC コンバータです。パルス変調を介して。標準スキームに従って接続された統合電源スイッチが含まれています。電圧源としてのネットワークへの AF 接続を図に示します。 1、b、電流源として — 図では。 1、c。

低電圧ネットワークにおける系統的な不均衡の低減は、単相負荷の抵抗が互いにほぼ等しくなるように、相間で単相負荷を合理的に分散することによって実行されます。回路ソリューションを使用して電圧不均衡を軽減できない場合は、コンデンサバンクの非対称スイッチング（図2）または単相負荷の平衡回路（図3）といった特別なデバイスが使用されます。

米。 2. キャパシタバンクバランス装置

米。 3. 特殊バラン回路

非対称性が確率則に従って変化する場合、自動平衡装置を使用して低減します。そのうちの 1 つの図を図に示します。 4. 調整可能な対称デバイスは高価で複雑であり、その応用では新たな問題 (特に非正弦波電圧) が発生します。したがって、ロシアではバランの使用に関する肯定的な経験はありません。

米。 4. 代表的なバラン回路

サージ保護には、避雷器... 短期間の電圧低下や電圧ディップに対しては、動的電圧歪み補償装置 (DKIN) を使用できます。これにより、供給電圧のディップ (インパルスを含む) やサージなど、多くの電力品質の問題が解決されます。

DKIN の主な利点:

• バッテリーやそれに関連するあらゆる問題がなければ、

• 短時間の停電に対する応答時間は 2 ミリ秒、

• DKIN デバイスの効率は 50% 負荷で 99% 以上、100% 負荷で 98.8% 以上です。

• エネルギー消費量が少なく、運用コストも低いため、

• 高調波成分の補正、ジッター、

• 正弦波出力電圧、

• あらゆる種類の短絡に対する保護、

• 高信頼性。

特定の負荷の受電装置のネットワークに対する悪影響（衝撃、非線形ボルトアンペア特性、非対称）のレベルの低減は、電源を正規化して特定の「サイレント」負荷に分割することによって実現されます。

特定の負荷に個別の入力を割り当てることに加えて、電源供給方式を合理的に構築するための他のソリューションも可能です。

• 分割二次巻線を備えた変圧器と、「サイレント」と特定の負荷を個別に供給するための二重リアクトルを備えた、電圧 6 ～ 10 kV の主降圧変電所の 4 セクション方式。

• 短絡電流が許容される場合、6 ～ 10 kV セクションスイッチをオンにすることにより、主降圧変電所 (GPP) の変圧器を並列運転に移行します。この措置は、大型エンジンの始動期間など、一時的に適用することもできます。

• 急激な交流電源（溶接装置など）とは別に、店舗の電力ネットワークに照明負荷を実装します。