Mesures et moyens techniques pour améliorer la qualité de l'énergie électrique

Pour maintenir les écarts et les fluctuations de tension dans des valeurs conformes aux normes, une régulation de la tension est nécessaire.

La régulation de tension est un processus de modification des niveaux de tension à des points caractéristiques du système d'alimentation électrique à l'aide de moyens techniques spéciaux, qui s'effectue automatiquement selon une loi prédéterminée. La loi de régulation de la tension dans les centrales électriques (CPU) est déterminée par l'organisme d'alimentation en tenant compte, si possible, des intérêts de la majorité des utilisateurs connectés à cette CPU.

Afin d'assurer le régime de tension nécessaire aux bornes des récepteurs d'énergie électrique, les méthodes de régulation de tension suivantes sont utilisées: dans les bus des centrales et sous-stations (CPU), sur les lignes de départ, communes et supplémentaires.

Lors de la régulation de la tension sur les bus du processeur, ils assurent la régulation dite à contre-courant.La régulation de contre-tension s'entend comme l'augmentation de la tension à 5 - 8 % de la valeur nominale à la charge la plus élevée et la sous-tension à la valeur nominale (ou inférieure) à la charge la plus faible avec une rampe en fonction de la charge.

La régulation se fait en modifiant le rapport de transformation du transformateur d'alimentation… A cet effet, les transformateurs sont équipés de moyens de régulation de tension en charge (OLTC)… Les transformateurs avec interrupteurs en charge permettent une régulation de tension dans la plage de ± 10 à ± 16 % avec une résolution de 1,25 à 2,5 %. Transformateurs de puissance 6 - 20 / 0,4 kV équipements commutent les dispositifs de commande de l'interrupteur hors circuit (commutation sans excitation) avec une plage de ± 5% et un pas de réglage de ± 2,5% (tableau 1).

Tableau 1. Tolérances de tension pour les transformateurs 6-20 / 0,4 kV avec disjoncteur

Bon choix facteur de transformation un transformateur avec disjoncteur (par exemple avec régulation saisonnière) assure le meilleur régime de tension possible lorsque la charge change.

L'opportunité d'utiliser l'une ou l'autre méthode de régulation de tension est déterminée par les conditions locales, en fonction de la longueur du réseau et de son circuit, de la réserve de puissance réactive, etc.

L'indicateur d'écart de tension dépend de la perte de tension dans le réseau, dépend de la résistance du réseau et de la charge.En pratique, la modification de la résistance du réseau est associée à une modification de sa tension lors du choix des sections des fils et des âmes des câbles, en tenant compte des écarts de tension des récepteurs d'énergie électrique (selon les pertes de tension admissibles), ainsi que lors de l'utilisation de la connexion en série de condensateurs dans les lignes aériennes (installations de compensation longitudinale - UPK).

Les condensateurs connectés en série compensent une partie de la résistance inductive de la ligne, réduisant ainsi la composante réactive dans la ligne et créant une tension supplémentaire dans le réseau, en fonction de la charge.

La connexion en série des condensateurs est recommandée uniquement pour une puissance réactive de charge importante (tgφ > 0,75-1,0). Si le facteur de puissance réactive est proche de zéro, perte de tension de ligne sont principalement déterminés par la résistance active et la puissance active. Dans ces cas, la compensation de résistance inductive n'est pas pratique.

L'utilisation de l'UPC est très efficace dans le cas de fortes fluctuations de la charge, car l'effet régulateur des condensateurs (la valeur de la tension ajoutée) est proportionnel au courant de charge et change automatiquement avec pratiquement aucune inertie. Par conséquent, la connexion en série des condensateurs doit être utilisée dans les lignes aériennes de tension inférieure ou égale à 35 kV, alimentant des charges soudainement alternées avec un facteur de puissance relativement faible. Ils sont également utilisés dans les réseaux industriels avec des charges fortement fluctuantes.

En plus des mesures décrites ci-dessus pour réduire la résistance du réseau, les mesures de modification des charges du réseau, notamment réactives, conduisent à une réduction des pertes de tension et donc à une augmentation de la tension de fin de ligne. Cela peut être fait en appliquant des installations de compensation latérale (connexion de batteries de condensateurs en parallèle avec la charge) et des sources de puissance réactive à grande vitesse (RPS), en développant le calendrier réel des changements de puissance réactive.

Afin d'améliorer le régime de tension du réseau, de réduire les écarts et les fluctuations de tension, il est possible d'utiliser des moteurs synchrones puissants avec contrôle automatique de l'excitation.

Pour améliorer une telle indicateurs de qualité de l'alimentation il est recommandé de connecter des récepteurs électriques qui déforment CE aux points du système avec les valeurs de puissance de court-circuit les plus élevées. Et l'utilisation de moyens pour limiter les courants de court-circuit dans les réseaux contenant des charges spécifiques ne doit être effectuée que dans les limites nécessaires pour assurer un fonctionnement fiable des appareils de commutation et des équipements électriques.

Les principaux moyens de réduire l'influence de la tension non sinusoïdale. Parmi les moyens techniques sont utilisés : dispositifs de filtrage : commutation en parallèle avec la charge de filtres résonnants à bande étroite, dispositifs de compensation de filtre (FCD), dispositifs d'équilibrage de filtre (FSU), IRM contenant FCD, équipement spécial caractérisé par un faible niveau de génération d'harmoniques plus élevées, transformateurs "non saturés", convertisseurs polyphasés à caractéristiques énergétiques améliorées.

En figue.1, a montre un schéma d'un filtre passif transversal (parallèle) avec des harmoniques plus élevées. Une connexion de filtre est un circuit d'inductance et de capacité connectés en série, accordé à la fréquence d'une harmonique particulière.

Riz. 1. Schémas de principe des filtres avec des harmoniques plus élevés : a - passif, b - filtre actif (AF) comme source de tension, c - AF comme source de courant, VP - convertisseur de vanne, F5, F7 - respectivement connexions de filtre à 5 7e et Harmoniques 7e, tis — tension de ligne, tiAF — tension AF, tin — tension de charge, Azc — courant de ligne, AzAf — courant généré par AF, Azn — courant de charge

Résistance de la connexion du filtre aux courants harmoniques supérieurs Xfp = XLn-NS° C/n, où XL, Xc sont les résistances du réacteur et de la batterie de condensateurs respectivement au courant à fréquence industrielle, n — le numéro de la composante harmonique.

Lorsque la fréquence augmente, l'inductance du réacteur augmente proportionnellement et la batterie de condensateurs diminue inversement avec le nombre d'harmoniques. A la fréquence de l'un des harmoniques, la résistance inductive du réacteur devient égale à la capacité de la batterie de condensateurs et résonance de tension... Dans ce cas, la résistance de la connexion du filtre n le courant de fréquence de résonance est nulle et il manœuvre le système électrique à cette fréquence. Le nombre harmonique yar de la fréquence de résonance est calculé par la formule

Un filtre idéal filtre complètement les courants harmoniques aux fréquences sur lesquelles ses connexions sont accordées.En pratique, cependant, la présence de résistances actives sur les réacteurs et les batteries de condensateurs et un réglage inexact des connexions du filtre conduisent à un filtrage incomplet des harmoniques.Un filtre parallèle est une série de sections, chacune réglée pour résonner pour une fréquence harmonique spécifique.

Le nombre de liens dans le filtre peut être arbitraire. En pratique, des filtres constitués de deux ou quatre sections accordées sur les fréquences des 5e, 7e, 11e, 13e, 23e et 25e harmoniques sont généralement utilisés. Des filtres transversaux sont connectés à la fois aux endroits où apparaissent les harmoniques supérieures et aux points où elles sont amplifiées. Le filtre croisé est à la fois une source de puissance réactive et un moyen de compensation des charges réactives.

Les paramètres du filtre sont choisis de manière à ce que les connexions soient accordées en résonance avec les fréquences des harmoniques filtrées, et leur capacité permet de générer la puissance réactive nécessaire à la fréquence industrielle. Dans certains cas, une batterie de condensateurs est connectée en parallèle avec le filtre pour compenser la puissance réactive. Un tel dispositif est appelé filtre compensateur (PKU)... Les dispositifs de compensation de filtre remplissent à la fois la fonction de filtrage des harmoniques et la fonction de compensation de puissance réactive.

Actuellement, en plus des filtres passifs à bande étroite, ils utilisent également des filtres actifs (AF)... Un filtre actif est un convertisseur AC-DC avec stockage capacitif ou inductif d'énergie électrique du côté DC, qui forme une certaine valeur de tension ou de courant par modulation d'impulsions. Il comprend des interrupteurs de puissance intégrés connectés selon des schémas standard.La connexion AF au réseau en tant que source de tension est illustrée à la fig. 1, b, comme source de courant — sur la fig. 1, ch.

La réduction du déséquilibre systématique dans les réseaux basse tension est réalisée par une répartition rationnelle des charges monophasées entre les phases de manière à ce que les résistances de ces charges soient approximativement égales entre elles. Si le déséquilibre de tension ne peut pas être réduit à l'aide de solutions de circuit, des dispositifs spéciaux sont utilisés: commutation asymétrique de batteries de condensateurs (Fig. 2) ou circuits d'équilibrage (Fig. 3) de charges monophasées.

Riz. 2. Dispositif d'équilibrage de banc de condensateurs

Riz. 3. Circuit balun spécial

Si l'asymétrie change selon la loi de probabilité, des dispositifs d'équilibrage automatique sont utilisés pour réduire, dont le schéma de l'un est illustré à la fig. 4. Les dispositifs symétriques réglables sont coûteux et complexes et leur application pose de nouveaux problèmes (notamment tension non sinusoïdale). Par conséquent, il n'y a pas d'expérience positive avec l'utilisation de baluns en Russie.

Riz. 4. Circuit symétriseur typique

Pour la protection contre les surtensions, les parafoudres... Contre les creux de tension à court terme et les creux de tension, des compensateurs dynamiques de distorsion de tension (DKIN) peuvent être utilisés, qui résolvent de nombreux problèmes de qualité de l'alimentation, y compris les creux (y compris les impulsions) et les surtensions d'alimentation.

Les principaux avantages de DKIN :

• sans piles et tous les problèmes qui y sont associés,

• temps de réponse pour coupures de courant brèves 2 ms,

• le rendement du dispositif DKIN est supérieur à 99 % à 50 % de charge et supérieur à 98,8 % à 100 % de charge,

• faible consommation d'énergie et faibles coûts d'exploitation,

• compensation des composantes harmoniques, gigue,

• tension de sortie sinusoïdale,

• protection contre tous types de courts-circuits,

• grande fiabilité.

La réduction du niveau d'impact négatif sur le réseau des récepteurs de puissance de charges spécifiques (choc, avec des caractéristiques volt-ampère non linéaires, asymétriques) est obtenue par leur normalisation et la division de l'alimentation en charges spécifiques et "silencieuses".

Outre l'attribution d'une entrée séparée pour des charges spécifiques, d'autres solutions sont possibles pour la construction rationnelle des schémas d'alimentation:

• schéma en quatre sections du poste abaisseur principal à une tension de 6-10 kV avec transformateurs à enroulements secondaires divisés et à double inductance pour alimentation séparée de la charge «silencieuse» et spécifique,

• passage des transformateurs du poste abaisseur principal (GPP) au fonctionnement en parallèle en enclenchant un sectionneur 6-10 kV lorsque les courants de court-circuit sont admissibles. Cette mesure peut également être appliquée temporairement, par exemple pendant les périodes de démarrage de gros moteurs,

• mettre en œuvre une charge d'éclairage dans les réseaux électriques de l'atelier séparément de l'alimentation alternative brusque (par exemple, à partir d'appareils de soudage).