РЕГУЛИРОВКА ИЗМЕНЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ В УСТРОЙСТВЕ АВТОКОМПЕНСАЦИИ (НА ПРИМЕРЕ ОДНОЙ ФАЗЫ)

АННОТАЦИЯ

В данной работе расчеты регулирования изменения напряжения в электрической сети за счет реактивной мощности приведены на примере одной фазы. Кроме того, разработана математическая модель состояния до и после внедрения устройства автоматической компенсации реактивной мощности.

ABSTRACT

In this paper, the calculations for regulating the voltage change in the electrical network due to reactive power are given on the example of one phase. In addition, a mathematical model of the state before and after the introduction of an automatic reactive power compensation device has been developed.

Ключевые слова: отклонение напряжения, реактивная мощность, компенсация, автоматическая компенсация.

Keywords: voltage deviation, reactive power, compensation, automatic compensation.

Одним из важнейших показателей качества электроэнергии является фактическое значение напряжения, которое может быть фазным или линейным в зависимости от схемы подключения потребителя.

Между этапами трансформации напряжение сети изменяется в относительно небольшом интервале, поэтому для упрощения расчетов на практике используется понятие отклонения напряжения [1].

Отклонение напряжения  для данной сети представляет собой разницу между фактическим напряжением  и номинальным значением :

Фактическое значение напряжения  определяется как правильная последовательность значений напряжения базовой частоты  в однофазных электрических нагрузках без учета гармонических составляющих основной частоты напряжения, так и в трехфазных нагрузках.

В соответствии с ГОСТ 13109-97 потребителям допускается отклонение напряжения при нормальных условиях эксплуатации на следующие значения:

-5...+10 % на зажимы электродвигателей и их пусковые и управляющие устройства;

-2,5...+5 % на светильники рабочих мест промышленных предприятий и общественных зданий, а также на зажимы светильников, устанавливаемых в объектах наружного освещения;

допускается отклонение напряжения на зажимах остальных электропотребителей на ± 5 % от номинального [1], [2].

В случае аварии допускается падение напряжения еще на 5%.

Для выполнения установленных требований в первую очередь необходимо организовать контроль и измерение отклонений напряжения, рассчитать и определить их параметры, принять меры по их стабилизации. Эти вопросы подробно обсуждаются в [1, 2]. Учитываются и другие показатели качества электроэнергии. Для понимания характера отклонения напряжения рассмотрим векторную диаграмму тока и напряжения простой электрической сети с сопротивлением Z = R + jX (рис. 1).

Рисунок 1. Векторная диаграмма тока и напряжения для простой электросети

Уравнения состояния этой сети имеют следующий вид [3]:

где: – вектор напряжения питающей сети; вектор напряжения на зажимах потребителей;  падение напряжения на линии сопротивления ; продольная и поперечная составляющие падения напряжения.

Поперечные составляющие падения напряжения в активно-индуктивной нагрузке малы, угол кухланиша между напряжениями в узлах системы электроснабжения незначителен (на практике суммарный угол между напряжениями на разных стадиях трансформации не превышает 10° на практике) [12], [13]. Для практических расчетов при расчете колебаний и отклонений напряжения разница между потерями напряжения и падением напряжения незначительна, и потери напряжения определяются по следующей формуле:

При R/X = 0,03…0,1 в промышленных электросетях уравнение можно записать в относительной величине следующим образом:

где: - мощность короткого замыкания (КЗ), P- активная мощность, Q- реактивная мощность.

Как видно из уравнения (1.5), режим напряжения в электрических сетях часто связывают с режимом реактивной мощности [4], [6], [19].

Согласно договору № 53287 выполнены работы по исследованию трансформатора мощностью 630 кВА, принадлежащего АО «Ферганские районные электрические сети». В течение 2-х недель определение качества электроэнергии в этом трансформаторе проводилось на приборе «Малика-01», разработанном И.Х.Холиддиновым и др. [8].

Рисунок 2. Трансформатор 630 кВА предприятия

На рис. 3 показано изменение напряжения на графике потребления в понедельник, 31 января 2022 г., снятом с прибора «Малика-01». Здесь минимальное значение напряжения составило , а максимальное значение . Это свидетельствует об изменении порогового значения в соответствии с требованиями ГОСТ 32144-2013. Отсюда видно, что реактивная мощность в трансформаторе (наблюдаемом предприятии) нуждается в компенсации [4], [11], [19].

Рисунок 3. График измерения напряжения до установки компенсационного устройства

[5] определяет количество реактивной мощности, которую необходимо компенсировать. Далее последовал монтаж устройства автоматической компенсации реактивной мощности типа ПРФ-12 мощностью 40 кВАр. Это устройство измеряет, сколько реактивной мощности потребляет потребитель, автоматически подключается и передает в сеть требуемую реактивную мощность [6]. Устройство имеет 12 ступеней, каждая из которых подключена к конденсаторной батарее, которая автоматически управляет ступенями и обеспечивает плавную подачу реактивной мощности в сеть [10], [12].

На рис. 5. показано изменение напряжения в сети потребления в понедельник 07.02.2022 от прибора «Малика-01». Здесь минимальное значение напряжения составило , максимальное значение . Это свидетельствует об изменении допустимого значения в соответствии с требованиями ГОСТ 32144-2013 [19].

Рисунок 4. Устройство компенсации реактивной мощности типа ПРФ-12

Рисунок 5. График измерения напряжения после установки компенсационного устройства

По данным табл. 1. была разработана математическая модель предустановочного (рис. 6.а) и послеустановочного (рис. 6.б) состояния компенсационного устройства [8], [9], [14].

Таблица 1.

Данные

Из сравнения графиков на рис. 6.а. видно, что максимальная повторность измерений в течение суток до установки прибора составляла 214 В. Вы можете увидеть это на графике. Видно, что перед установкой устройства значение напряжения падает до 10% от номинального значения [15], [16].

На рисунке 6.б. максимальная повторяемость измерений в течение суток после установки прибора составляет 217 ÷ 219 В по каждой фазе. Кроме того, увеличилось повторение значений напряжения через близкие промежутки времени. После установки компенсационного устройства мы видим, что значение напряжения изменяется менее чем на 5% от номинального состояния [14], [17], [18].

Заключение. Таким образом, после установки данного устройства падение напряжения в сети уменьшилось с 10% до 5%.

Рисунок 6.а. График повторных измерений напряжения до установки прибора

Рисунок 6.б. График измерения напряжения после установки прибора

Список литературы:

1. Литвак В.В., Маркман Г.З., Харлов Н.Н. Энергосбережение и качество электрической энергии в энергосистемах: Учебное пособие (издание 2-е). - Томск: Изд-во ТПУ, 2004. - 162 с.
2. ГОСТ 13109-97. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения. - М.: Изд-во стандартов, 1998. - 31 с.
3. Ольховский В.Я. Качество электроэнергии и надежность электро­снабжения промышленных предприятий: Учебное пособие / Новосиб. электротехн. ин-т. - Новосибирск, 1985. - 63 с.
4. Холиддинов И.Х. Внедрения в промышленных предприятиях энергосберегающих автоматических регуляторов реактивной мощности. // Вестник ТашГТУ, 2014. – № 3.– С. 90-94.
5. Холиддинов И.Х. О компенсации реактивной мощности на предприятиях. // Проблемы энерго- и ресурсосбережения, 2015. – №1-2. – С. 82-88.
6. Ильяшов В.П. Автомотическое регулирование мощности конденсаторных установок. 1977. – С.122
7. ILKHOMBEK KHOLIDDINOV et al. INFLUENCE OF ASYMMETRICAL MODES ON THE VALUE OF ADDITIONAL POWER LOSSES IN LOW-VOLTAGE ELECTRICAL NETWORKS [Электронный ресурс]. URL: osf.io/s3em9.
8. Khosiljonovich K. I. Electric power quality analysis 6-10/0.4 kV distribution networks //Energy and Power Engineering. – 2016. – Т. 8. – №. 6. – С. 263-269.
9. Холиддинов И. Х. Алгоритм определения уровня несимметрии напряжений //Энергетика: управление, качество и эффективность использования энергоресурсов. – 2015. – С. 196-201.
10. Пономаренко О. И., Холиддинов И. Х. Автоматизированная система анализа и управления качеством электроэнергии //Главный энергетик. – 2021. – №. 1. – С. 18-24.
11. Kh K. I. et al. Modeling of calculation of voltage unbalance factor using Simulink (Matlab) //The American Journal of Engineering And Techonology. – 2020. – Т. 2. – №. 10. – С. 33-37.
12. Комолддинов С. С. Ў., Кодиров А. А. Ў. РАЗРАБОТКА СЛОЖНОГО АЛГОРИТМА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ //Universum: технические науки. – 2021. – №. 11-5 (92). – С. 71-75.
13. Холиддинов И. Х. и др. АНАЛИЗ РАСЧЕТА СЛОЖНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СХЕМ В ПРОГРАММЕ MULTISIM //Universum: технические науки. – 2021. – №. 2-4. – С. 11-15.
14. ILKHOMBEK KHOLIDDINOV et al . INFLUENCE OF ASYMMETRICAL MODES ON THE VALUE OF ADDITIONAL POWER LOSSES IN LOW-VOLTAGE ELECTRICAL NETWORKS [Электронный ресурс]. URL: osf.io/s3em9.
15. Kodirov Afzaljon, Kobilov Mirodil, Toychiyev Zafarjon ANALYSIS OF REACTIVE POWER COMPENSATION IN INDUSTRIAL ENTERPRISES, ITS IMPORTANCE AND PRODUCTION METHODS // Universum: технические науки. 2021. №11-6 (92). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/analysis-of-reactive-power-compensation-in-industrial-enterprises-its-importance-and-production-methods (дата обращения: 06.01.2022).
16. Hamidjonov Zuhriddin, Abdullaev Abduvokhid, Ashurov Abdulahad, Ergashev Komiljon Ravshan O'G'Li REACTIVE POWER COMPENSATION IN POWER GRIDS // Universum: технические науки. 2021. №11-6 (92). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/reactive-power-compensation-in-power-grids (дата обращения: 06.01.2022).
17. Эргашев Комилжон Равшан Угли, Ашуров Абдулахад Валижон Угли, Бойназаров Бекзод Бахтиёрович МЕТОДЫ РЕГУЛИРОВКИ НАПРЯЖЕНИЯ // Universum: технические науки. 2021. №11-5 (92). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/metody-regulirovki-napryazheniya (дата обращения: 06.01.2022).
18. Kholiddinov I. K., Musinova G. F., Kholiddinova M. M. Reactive power management to improve power quality //ACADEMICIA: An International Multidisciplinary Research Journal. – 2020. – Т. 10. – №. 7. – С. 177-183.
19. I. X. Xolidinov, A. A. Qodirov, S. Kamoliddinov KUCHLANISH O‘ZGARISHINI REAKTIV QUVVATNI AVTOMATIK KOMPENSATSIYALASH QURILMASIDA ROSTLASH // Academic research in educational sciences. 2022. №3. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/kuchlanish-o-zgarishini-reaktiv-quvvatni-avtomatik-kompensatsiyalash-qurilmasida-rostlash (дата обращения: 22.04.2022).