Меню

Что такое автоматическое регулирование напряжения

ТЕМА 6.4. Автоматическое регулирование напряжения в электрических сетях.

Назначение регулирования напряжения

Работа всех потребителей электроэнергии зависит от нормального уровня напряжения. Наиболее экономично и надежно потребитель работает при определенном оптимальном значении напряжения. Отклонение уровня напряжения от нормального значения, как в сторону понижения, так и повышения приводит к ухудшению условий работы оборудования, снижению производительности механизмов, сокращению срока службы электрооборудования, браку продукции.

Согласно Правилам устройства электроустановок, за исключением наиболее ответственных установок, допускается отклонение напряжения у потребителей не более чем на ±5%.

Напряжение на шинах низшего напряжения приемной подстанции равно:

– напряжение на шинах высшего напряжения приемной подстанции;

– напряжение на шинах генератора;

R , X – активное и реактивное сопротивления питающей линии и трансформатора;

P , Q – активная и реактивная мощности, передаваемые по линии;

– коэффициент трансформации силового трансформатора.

На основании данного выражения можно сделать заключение, что изменить напряжение у потребителя Uп можно следующими способами: изменением напряжения на шинах генератора; изменением коэффициента трансформации пT трансформатора, установленного на подстанции; изменением реактивной мощности Q, передаваемой по линии, что может осуществляться регулированием возбуждения синхронных компенсаторов или электродвигателей, а также включением и отключением батарей конденсаторов, установленных на подстанции.

Автоматические регуляторы коэффициента трансформации трансформаторов

Схемы автоматического регулирования напряжения на подстанциях изменением коэффициента трансформации трансформаторов применяются практически на всех трансформаторах, оснащенных устройствами регулирования напряжения под нагрузкой (РПН). Согласно требованиям Правил технической эксплуатации, все трансформаторы должны работать с введенной автоматикой РПН, а отказ от применения автоматики должен быть обоснован. Причиной отказа может быть неисправность РПН, толчковая нагрузка, приводящая к недопустимо частому переключению РПН, исчерпание ресурса переключателя, необходимость его ревизии или замены масла.

С 1974 г. отечественные заводы, выпускающие трансформаторы, комплектовали их автома-тическими регуляторами напряжения (АРНТ). Для переключения отпаек обмоток трансформторов использовались привода РПН.

Электромоторный привод РПН предназначен для ступенчатого переключения отпаек обмоток трансформатора. Привод обеспечивает такие режимы управления:

• местное (кнопками на приводе);

• дистанционное (ключом со щита управления);

• автоматическое (устройством АРНТ);

• ручной (механическое переключение при помощи специальной рукоятки на приводе).

Чаще всего, привод РПН имеет 9 или 19 ступеней регулирования. Как правило, переключаются отпайки обмотки высшего напряжения (ВН), тогда максимальному количеству витков, т.е. минимальному напряжению соответствует «1-е» положение привода РПН, а минимальному количеству витков и максимальному напряжению соответствует «n-е». Текущее положение РПН определяется по лимбу указателя положения на приводе, или по электрическому указателю положения на щите управления. При получении команды «Прибавить» («Убавить») привод РПН начинает переключение, при этом замыкаются контакты контроллера, обеспечивающие переключение на одну ступень, и выдающие для блока автоматики сигнал «Идет переключение».

Устройство автоматического регулирования напряжения трансформатора (АРНТ) предназначено для автоматического управления электроприводами переключателя отпаек на обмотках силового трансформатора (РПН) импульсным, или непрерывным сигналом. АРНТ имеет возможность выполнения внешнего изменения уставки по напряжению, контроля исправности тракта регулирования и электроприводов РПН, блокировки и сигнализации при их неисправности, группового регулирования несколькими приводами РПН, контроля и блокировки при рассогласовании РПН параллельно работающих трансформаторов.

Структурная схема устройства АРНТ представлена на рис. Она содержит три основных функциональных звена: тракт регулирования с двумя каналами управления (Убавить — на понижение напряжения, Прибавить — на повышение напряжения); блок управления и контроля БУК, генератор тактовых импульсов ГТИ с элементом изменения периода следования тактовых импульсов.

В состав тракта регулирования входят следующие элементы: сумматор 1, датчик тока 2, элементы формирования и изменения зоны нечувствительности и уставки АРНТ, измерения и разделения каналов с преобразователями 3; элементы времени 4 и 5; элементы запрета 6 и 7, исполнительные элементы 8 и 9.

Контролируемое напряжение Uк вырабатывается в сумматоре 1, входное напряжение Uн суммируется с напряжением Uтк от датчика тока 2 (осуществляется токовая компенсация). Благодаря токовой компенсации обеспечивается так называемое «встречное регулирование», необходимое для поддержания напряжения на шинах у потребителя. Без токовой компенсации АРНТ поддерживал бы постоянным напряжение в том месте, где он установлен, т. е. на шинах питающей подстанции. Напряжение на шинах потребителя Uпотр отличается от напряжения на шинах низшего напряжения питающей подстанции Uп на величину падения напряжения в линии и будет изменяться при изменении тока нагрузки, проходящего по линии – Iнагр.

Чем больше ток нагрузки, проходящий по линии, тем ниже окажется напряжение у потребителя. Для того чтобы поддерживать постоянным напряжение у потребителя, измерительный орган АРНТ и дополняется токовой компенсацией.

Следовательно, на измерительный орган АРНТ будет подаваться напряжение, пропорциональное напряжению на шинах потребителя Uпотр, и автоматика будет поддерживать постоянное напряжение на шинах именно у потребителя. При этом напряжение на шинах подстанции будет изменяться в зависимости от тока нагрузки, как показано на рис.

Элемент 3 обеспечивает преобразование сигналов, поступающих от сумматора, формирование зоны нечувствительности, изменение уставки АРНТ и выдачу сигналов на элементы времени 4 и 5. Уставка регулятора по напряжению регулируется ступенями от 85 до 110% номинального через 1%. Регулятор имеет зону нечувствительности, необходимую для предотвращения излишних переключений РПН при небольших колебаниях напряжения. Уставки по зоне нечувствительности регулируются от 0 до 4% номинального напряжения.

С помощью элементов 4 и 5 создается выдержка времени на срабатывание и осуществляется задержка сброса накопленного времени для отстройки от кратковременных бросков контролируемого напряжения. В цепи каждого исполнительного элемента 8 и 9, отрабатывающих команды «Убавить» и «Прибавить», включены соответственно элементы запрета 6 и 7. Действие АРНТ прекращается элементами запрета при достижении приводными механизмами концевых положений, а также при неисправностях электроприводов и элементов схемы регулятора.

Читайте также:  Подбор арматуры по напряжениям

Управляющие команды на элементы запрета подаются от БУК, в состав которого входят три элемента: контроль исправности регулятора 10, контроль исправности электропривода 11 и фиксации сигнала “Переключение” электропривода 12. Одновременно с командами на запрет действия АРНТ БУК дает сигнал о наличии неисправности. Исправность электроприводов контролируется по результату выполнения команды управления (“Пошел” или “Не пошел”) и по времени переключения (“Закончил” или “Застрял”).

Блок управления и контроля управляет измерительным органом 3 и генератором тактовых импульсов (ГТИ) 13. При переключении электропривода РПН через элемент 3 БУК дает сигнал проверки и через исправный тракт регулирования выключает исполнительные элементы и одновременно дает команду на изменение периода следования тактовых импульсов ГТИ. По завершении цикла переключения электроприводами БУК, получающий сигнал через элемент 12, восстанавливает исходный период следования импульсов ГТИ и возвращает элемент 3 в исходное положение.

Генератор тактовых импульсов выдает в разные точки схемы АРНТ импульсы с определенной частотой, обеспечивая работу отдельных элементов схемы и задавая масштаб времени для оценки правильности последовательности и длительности действия разных элементов устройства. При снижении напряжения ниже границы зоны нечувствительности элемент времени 5 запускается и с установленной выдержкой времени срабатывает, выдавая сигнал на исполнительный элемент АРНТ. Аналогично будет работать АРНТ при повышении напряжения через элемент времени 4.

Если переключение электропривода задержится и закончится лишь после определенного такта, выдаваемого ГТИ, или совсем не произойдет, фиксируется его неисправность – “Застревание”. Как уже отмечалось выше, с запуском электроприводов изменяется частота следования импульсов. Сохранение прежней частоты свидетельствует о неисправности в системе регулирования.

Порядок выбора уставок АРНТ

1. Выбор уставки регулирования по напряжению.

Производится исходя из режимных соображений. При этом исходят из режима минимальных нагрузок, при которых величина напряжения на шинах, а значит и у вблизи расположенных потребителей не должна превысить 1,05 Uном.

2. Выбор уставки токовой коррекции уровня регулируемого напряжения.

Как сказано выше, токовая коррекция необходима в случае работы регулятора в режиме встречного регулирования, когда требуется коррекция уровня регулируемого напряжения по току нагрузки одной или группы линий.

Выбор уставки токовой коррекции осуществляется по требуемой величине напряжения токовой коррекции, которая, в свою очередь, зависит от падения напряжения в линии при протекании по ней тока нагрузки.

Для выбора уставки токовой коррекции необходимо:

− при заданном токе нагрузки определить падение напряжения в линии между точкой подключения измерительного трансформатора напряжения, питающего вход регулятора, и точкой подключения потребителя электрической энергии (нагрузки), напряжение у которого должно поддерживаться в заданных пределах;

− разделить это напряжение на коэффициент трансформации измерительного трансформатора напряжения и полученное значение V установить по шкале «Компенсация».

Проверяется напряжение на шинах, которое при использовании токовой коррекции не должно превысить 1,05 Uном исходя из уровня напряжения у близко расположенных потребителей. При невыполнении такого условия изменяют уставку по п. 1. и опять проверяют напряжение с учетом коррекции.

Оперативное изменение уставки регулирования с одного заранее выбранного значения на другое внешним релейным сигналом позволяет ввести программное регулирование напряжения по двухступенчатому графику, в частности, суточный график с уставками соответствующими режимам минимальной и максимальной нагрузки, или недельный график с уставками рабочего и выходного дня. Это может позволить избежать применения токовой коррекции, выбор уставок которой представляет значительные сложности.

3. Выбор ширины зоны нечувствительности.

Зона нечувствительности определяет величину отклонения напряжения от уставки, при которой регулятор не выдает команду на регулирование напряжения. Минимальная ширина зоны определяется необходимостью устранить возможность колебательного режима при регулировании напряжения. После изменения положения РПН на одно положение регулятор не должен выдать команду на регулирование напряжения в обратную сторону. Поэтому после регулирования РПН на 1 ступень напряжение должно попасть в зону нечувствительности регулятора. Необходимо устанавливать ширину зоны нечувствительности больше значения ступени регулирования трансформатора с РПН. Рекомендуемый коэффициент запаса 1,3.

4. Выбор выдержки времени задержки команд управления.

Выдержка времени выбирается исходя из возможности и длительности кратковременных изменений напряжения при переменном характере нагрузки. Чем больше выдержка времени, тем меньше вероятность излишнего действия РПН, а значит сокращается количество операций РПН, ресурс которого ограничен. Довольно часто устанавливают максимальное значение уставки по времени.

5. Выбор выдержки времени контроля исправности РПН.

Эта величина зависит от длительности цикла переключения и различна для разных приводов РПН.

Время контроля исправности цeneй запуска электроприводов РПН в регуляторе неизменно и составляет величину 0,6 сек независимо от типов применяемых РПН.

Дата добавления: 2019-07-15 ; просмотров: 568 ; Мы поможем в написании вашей работы!

Источник

Лекция 3. Автоматическое регулирование напряжения

В процессе работы судовой электростанции происходит непрерывное изменение нагрузки генераторов, которое вызывает отклонения напряжения в системе. Особенно резко проявляются колебания напряжения в аварийных ситуациях, например, при коротких замыканиях в системе, внезапных отключениях генераторов, а также при включении и отключении мощных потребителей электроэнергии и т.п.

Читайте также:  Падение напряжения при пуске стартера

Основными факторами, определяющими изменение напряжения, являются реакция якоря и внутреннее индуктивное падение напряжения. Наиболее сильно размагничивающее действие реакции якоря проявляется при индуктивной нагрузке, когда реакция якоря направлена по продольной оси полюса против основного магнитного потока (продольная размагничивающая реакция). По этой причине в синхронных генераторах при отсутствии автоматического регулирования возбуждения генераторов величина изменения напряжения может достигать более 40% номинального значения.

Для восстановления напряжения в системе после его изменения в нормальном или аварийном режимах необходимо произвести изменение возбуждения генераторов. Генераторы судовых электростанций имеют ручные и автоматические регуляторы напряжения. Ручные регуляторы служат для установки номинального напряжения при постоянном или медленно изменяющемся режиме нагрузки генератора, когда необходима ручная регулировка напряжения. Ручной регулятор напряжения представляет собой реостат, включенный в цепь обмотки возбуждения генератора; устанавливают его, как правило, на генераторной панели ГРЩ. Автоматические регуляторы осуществляют регулирование возбуждения без участия дежурного персонала в статических и динамических режимах при изменении нагрузки от нуля до принятого предела и аварийных ситуациях, обеспечивая эффективное регулирование напряжения, как по точности, так и по скорости.

Комплексное устройство, обеспечивающее самовозбуждение генератора и стабилизацию его напряжения, называют системой возбуждения и автоматического регулирования напряжения (СВАРН).

В СВАРН часть энергии переменного тока отбирается с выводов генератора, регулируется элементами автоматического регулятора напряжения (АРН), преобразуется в электрическую энергию постоянного тока и подается в обмотку возбуждения генератора. Можно выделить следующие основные функции, которые возлагаются на систему СВАРН:

— обеспечение самовозбуждения генератора;

— поддержание заданного уровня напряжения при изменении нагрузки;

— форсировка возбуждения генераторов при коротких замыканиях и других аварийных снижениях напряжения для повышения статической и динамической устойчивости системы;

— пропорциональное распределение реактивной нагрузки между параллельно работающими генераторами.

В системах АРН регулируемой (управляемой) величиной является напряжение генератора Uг, управляющей (регулирующей) величиной – напряжение Uв или ток Iв возбуждения генератора. Основное внешнее возмущающее воздействие на генератор и его выходное напряжение оказывает ток нагрузки Iг и фаза j тока нагрузки генератора.

На рисунке 1.1 изображена структурная схема СВАРН СГ. Питание обмотки возбуждения генератора LG осуществляется по двум каналам: по каналу напряжения Iu и по каналу тока нагрузки Ii.

Рисунок 1.1 – Структурная схема СВАРН СГ

В режиме холостого хода процесс возбуждения обеспечивается по каналу напряжения, а при нагрузке – еще и по каналу тока.

По принципу действия все САРН делятся на следующие типы:

— системы, действующие по возмущению – току нагрузки генератора Iг;

— системы, действующие по отклонению регулируемой величины Uг;

— комбинированные системы, действующие одновременно по возмущению и по отклонению.

Системы, действующие по возмущению

Системы, действующие по возмущению, делятся на системы токового компаундирования и системы фазового компаундирования (их называют также амплитудно–фазового компаундирования). Компаундирование обозначает смешивание. В системах производится суммирование сигналов по току и по напряжению.

Характерной особенностью систем токового компаундирования является арифметическое сложение выпрямленных токов, поступающих на обмотку возбуждения LG по каналам напряжения и тока (см. рис. 1.2 а).

а) б)
Рисунок 1.2 – Структурные схемы СВАРН СГ с токовым компаундированием (а), с фазовым компаундированием (б)

Это значит, что составляющая тока в обмотке LG, поступающая по каналу тока, зависит только от нагрузки СГ и не зависит от характера (cos j) этой нагрузки.

Характерной особенностью для систем с фазовым компаундированием является геометрическое суммирование составляющих токов, поступающих на LG по каналам напряжения (Iu) и тока (Iі), что обеспечивается благодаря включению компаундирующего элемента, в данной схеме фазового дросселя L в канале напряжения (см. рис. 1.2 б). В качестве компаундирующих элементов могут быть применены не только дроссель, но и конденсатор, магнитный шунт и т.д.

В качестве примера рассмотрим принцип действия системы амплитудно–фазового компаундирования, выполненной на базе трансформатора компаундирования ТК (см. рис. 1.3). Трансформатор ТК представляет собой трехфазный трехобмоточный трехстержневой трансформатор, имеющий две первичные обмотки: Wт – токовую и Wн –напряжения и одну вторичную обмотку Wс – суммирующую. Компаундирующим элементом служит дроссель L, благодаря которому вектор магнитного потока обмотки напряжения отстает от вектора напряжения на угол 90°.

а) б)
в)
Рисунок 1.3 – Схема СВАРН с управлением по возмущению В схеме приняты следующие обозначения: ТК – трансформатор компаундирования Wн – обмотка напряжения ТК (первичная); Wт – обмотка токовая ТК (первичная); Wс – обмотка суммирующая ТК (вторичная); UZ – выпрямитель; L – компаундирующий элемент, дроссель.

Принцип действия. Токи, протекающие по первичным обмоткам ТК Wт и Wн создают магнитные потоки и соответственно. Значение вектора магнитного потока , создаваемого обмотками Wт, определяется значением тока нагрузки генератора, а его направление совпадает с направлением вектора полного тока генератора (см. рис. 1.3 б). Значение и направление вектора не зависит от нагрузки генератора и определяется сопротивлением цепи обмотки Wн. Благодаря включению компаундирующего элемента дросселя L, вектор тока и магнитного потока в обмотках Wн отстает от вектора напряжения на угол 90°. В ТК потоки и складываются и образуют суммарный поток . Переменный пронизывает обмотку Wс и наводит в ней переменную ЭДС, которая подается на выпрямитель UZ и преобразуется в постоянный ток возбуждения генератора.

Читайте также:  Регулятор напряжения генератора бмв е83

В случае увеличения тока нагрузки (см. рис. 1.3 б) напряжение генератора может уменьшиться, однако, вместе с током нагрузки увеличивается поток токовой обмотки до значения и увеличивается результирующий поток до значения . Ток возбуждения генератора увеличивается и напряжение восстанавливается до номинального значения.

В случае увеличения реактивной составляющей тока нагрузки увеличится размагничивающее действие реакции статора и ЭДС генератора уменьшит свое значение. На векторной диаграмме (см. рис. 3 в) вектор потока развернется и займет положение . Суммарный магнитный поток увеличится до значения . Ток возбуждения СГ увеличится, а напряжение стабилизируется.

Принципиально суммирование сигналов по току и напряжению может выполняться не только электромагнитным путем, но и электрическим, путем суммирования токов или напряжений.

Принцип суммирования сигналов рассмотрим на примере системы возбуждения однофазного синхронного генератора. При параллельном включении каналов напряжения и тока (см. рис. 1.4 а) происходит суммирование токов .

а) б)
Рисунок 1.4 – Принципиальные схемы СВАРН СГ с прямым фазовым компаундированием при параллельном соединении каналов напряжения и тока (а), и при последовательном соединении каналов напряжения и тока (б)

При последовательном соединении каналов напряжения и тока (см. рис. 1.4 б) происходит суммирование напряжений вторичных обмоток трансформаторов ТV и ТА . Вместо дросселя применяют трансформатор тока с воздушным зазором, т.е. компаундирующий элемент включен в цепь источника тока параллельно.

К недостаткам систем компаундирования относятся большие размеры и масса трансформаторов компаундирования, значительное время регулирования.

Системы, действующие по отклонению напряжения

В таких системах исключен трансформатор компаундирования, а АРН работает как корректор напряжения (КН). Корректором измеряется истинное значение напряжения СГ, и в случае его отклонения, вырабатывается управляющий сигнал, который через регулирующий элемент корректирует ток возбуждения генератора (см. рис. 1.5 а).

а) б)
Рисунок 1.5 – СВАРН с управлением по отклонению с корректором напряжения (а), комбинированная (б)

Через КН осуществляется отрицательная обратная связь по напряжению.

Через КН дополнительно осуществляется коррекция напряжения по температуре, частоте, также в КН включают контур для автоматического распределения реактивных нагрузок при параллельной работе генераторов.

Достоинства системы. Без трансформатора компаундирования СВАРН более компактна, имеет меньшую массу и небольшое время регулирования.

В схемах этих СВАРН имеется трансформатор компаундирования ТК и корректор напряжения КН. Схема приведена на рисунке 1.5 б.

С помощью ТК регулирование выполняется с недостаточной точностью, однако, это компенсируется наличием КН. Комбинированные СВАРН обладают высокой точностью стабилизации напряжения. Сигнал с выхода КН воздействует на обмотку Wу управления ТК, либо на систему управления управляемого выпрямителя UZ. Так как корректор напряжения выполняет отрицательную обратную связь по напряжению, то при отключении КН напряжение на генераторе увеличивается приблизительно на (10 – 15)% номинального. Ток обмотки Wу размагничивает ТК, уменьшая результирующий магнитный поток.

Источник



Автоматическое регулирование напряжения

Большая советская энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия . 1969—1978 .

Смотреть что такое «Автоматическое регулирование напряжения» в других словарях:

автоматическое регулирование напряжения — [В.А.Семенов. Англо русский словарь по релейной защите] 9.8.1. Регулирование напряжение в системах электроснабжения промышленных предприятий, в основном, должно обеспечиваться применением трансформаторов и автотрансформаторов с автоматическим… … Справочник технического переводчика

автоматическое регулирование напряжения — automatinis įtampos reguliavimas statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. automatic voltage control vok. automatische Spannungsregelung, f rus. автоматическое регулирование напряжения, n pranc. réglage automatique de la tension, m … Automatikos terminų žodynas

автоматическое регулирование напряжения — Регулирование напряжения по заданному закону при помощи автоматических устройств … Политехнический терминологический толковый словарь

автоматическое регулирование напряжения и реактивной мощности — Регулирование напряжения, с одновременным обеспечением экономически наивыгоднейшего распределения реактивной нагрузки системы между генераторами и компенсирующими устройствами, при помощи автоматических устройств … Политехнический терминологический толковый словарь

Регулирование напряжения трансформатора — Силовой трансформатор Регулирование напряжения трансформатора изменение числа витков обмотки трансформатора. Применяется для поддержания нормального уровня напряже … Википедия

автоматическое регулирование высокого напряжения — — [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN automatic high voltage control … Справочник технического переводчика

автоматическое регулирование частоты и активной мощности — АРЧМ Автоматическое изменение мощности энергетических агрегатов при изменении частоты напряжения сети в целях обеспечения баланса между генерируемой и потребляемой мощностями в нормальных и аварийных режимах энергетической системы. [ОАО РАО… … Справочник технического переводчика

автоматическое регулирование возбуждения — АРВ Устройство, действующее на систему возбуждения синхронных машин с целью поддержания напряжения в электрической сети на заданном уровне [ОАО РАО «ЕЭС России» СТО 17330282.27.010.001 2008] Тематики релейная защитаэлектроснабжение в… … Справочник технического переводчика

Автоматическое регулирование возбуждения — (АРВ) процесс изменения по заданным условиям тока возбуждения электрических машин. Осуществляется на синхронных генераторах, мощных синхронных двигателях, синхронных компенсаторах, на генераторах и двигателях постоянного тока и на других… … Большая советская энциклопедия

Автоматическое регулирование возбуждения (АРВ), напряжения и реактивной мощности — Устройства АРВ, напряжения и реактивной мощности предназначены для: поддержания напряжения в электрической системе и у электроприемников по заданным характеристикам при нормальной работе электроэнергетической системы; распределения реактивной… … Коммерческая электроэнергетика. Словарь-справочник

Источник