Компенсация прерываний напряжения.
Прерывание напряжения.
Уменьшение напряжения в точке электрической сети ниже, чем 5% заявленного напряжения, за которым следует восстановление напряжения до первоначального или близкого к нему значения. ГОСТ Р 54130-2010. КАЧЕСТВО ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ. Термины и определения.
|
Рис. 1. Пример прерывания напряжения, произошедшего вследствие грозового воздействия на воздушную линию электропередачи. |
Во многих случаях параметрирование преобразователей частоты и наладка элементов цепей управления позволяет удержать параметры технологического процесса в пределах, не вызывающих его остановки.
Если это не удается, то приходится принимать более сложные решения.
Сохранить работоспособность электроустановок потребителей при кратковременных (на несколько секунд) прерываниях напряжения позволят поставляемые Инженерным центром «АРТ» системы компенсации прерываний напряжения (СКПН).
Принцип работы и состав оборудования системы компенсации прерываний напряжения.
Суть работы системы компенсации прерываний напряжения состоит в переключении ответственных электроприёмников с «сети» на независимый источник (суперконденсаторы) при любых нарушениях во внешней системе электроснабжения (Рис.2).
|
|
| Рис. 2. Структурная схема системы компенсации прерываний напряжения. | Рис 3. Внешний вид НКУ системы компенсации прерываний напряжения. |
Размыкание «сети» осуществляется трехфазным тиристорным ключом К.
Подключение суперконденсаторов происходит через сетевой преобразователь (выпрямитель/инвертор) СП.
Силовой трансформатор Т на выходе сетевого преобразователя обеспечивает гальваническую изоляцию, согласование уровней напряжения и (при необходимости) преобразование трехпроводной сети в четырехпроводную.
В нормальных условия тиристорный ключ открыт и потребители получают электроэнергию от основного источника. Сетевой преобразователь при этом работает в режиме выпрямителя и заряжает до необходимого уровня суперконденсаторы.
При нарушении нормальных условий электроснабжения «сеть» отключается (тиристорный ключ размыкает цепь) и происходит разряд накопителей на шины электроприёмников. Сетевой преобразователь работает в режиме инвертора напряжения.
При восстановлении параметров основного источника сетевой преобразователь синхронизируется с ним и тиристорный ключ замыкает цепь. Питание потребителей переводится на «сеть», а суперконденсаторы заряжаются.
|
|
| Рис. 4. Пример переходного процесса в системе компенсации прерываний напряжения при провале напряжения в сети (желтая линия). Зеленая линия – напряжение, формируемое сетевым преобразователем. | Рис. 5. Длительность переходного процесса переключения с «сети» на суперконденсаторы составляет 2 – 3 мс. |
Варианты использования систем компенсации прерываний напряжения.
|
Рис. 6. Компенсация прерываний напряжения на сборных шинах подстанции. Применяется в случаях, когда требуется обеспечить работу всех электроустановок, подключенных к трансформаторной подстанции, при нарушениях электроснабжения. Если на объекте Заказчика имеется аккумуляторная батарея достаточной ёмкости – ее можно использовать в качестве накопителя системы компенсации прерываний напряжения. |
|
Рис. 7. Компенсация прерываний напряжения на выделенной группе электроприёмников. Предусматривает выделение секции шин бесперебойного питания, которая в свою очередь подключается через систему компенсации прерываний напряжения. При наличии двух независимых вводов с АВР это обеспечивает высокую надежность электроснабжения потребителей особой группы с разумным бюджетом. |
|
Рис. 8. Системы компенсация прерываний напряжения с групповым накопителем. Предполагает использование общего накопителя для нескольких сетевых преобразователей, подключенных на разные группы электроприёмников. |
Преимущества системы компенсации прерываний напряжения.
1. СКПН обеспечивает работу электроприёмников при всех нарушениях в системе электроснабжения, вызывающих:
- провалы напряжения по любой из фаз;
- выбросы напряжения по любой из фаз;
- прерывания напряжения по любой из фаз.
2. СКПН в продолжительном режиме работы имеет КПД более 99%. В нормальных условия электроснабжения ток нагрузки протекает только через тиристорный ключ, при этом потери пренебрежимо малы.
3. СКПН позволяет увеличить время работы в автономном режиме при увеличении ёмкости суперконденсаторов.
4. СКПН может использовать энергию различных накопителей, в том числе имеющихся на объекте Заказчика аккумуляторов.
Основные технические характеристики систем компенсации прерываний напряжения (в базовом исполнении).
Мощность от 50 до 2400 кВА.
Напряжение – 0,4 кВ.
Продолжительность работы в автономном режиме – до 5 секунд.
Диапазон регулирования уставок срабатывания по напряжению – от -40% до +20%.
Полное время переключения - не более 5 ms.
Компоновка оборудования системы компенсации прерываний напряжения.
СКПН поставляется в виде двухсекционного низковольтного комплектного устройства (НКУ) напольного исполнения.
Секция силового преобразователя включает сетевой преобразователь (выпрямитель / инвертор), тиристорный ключ, трансформатор, фильтр, выходной автоматический выключатель, байпасный контактор, блок управления, панель оператора.
В секции накопителей размещаются блоки суперконденсаторов и система контроля состояния суперконденсаторов.
Габариты комплектного устройства СКПН мощностью 50 кВА - 1200*800*1800 мм.
Габариты СКПН мощностью 150 кВА и 300 кВА - 1600*1000*2100 мм.
Системы большей мощности компонуются из стандартных модулей.
Возможно подключение дополнительных модулей накопителей для увеличения продолжительности компенсации прерывания напряжения. Секции накопителей могут при необходимости устанавливаться на расстоянии до 15 метров от секции сетевого преобразователя.
Структура условного обозначения СКПН корпусного (шкафного) исполнения:
СКПН – система компенсации прерываний напряжения.
1 – мощность/ время автономной работы, кВА/сек.
2 – выходное напряжение/выходная частота, кВ/Гц.
3 - степени защиты, обеспечиваемые оболочкой (корпусом).
4 – климатическое исполнение и категория размещения.
СКПН-300/3-400/50-IP21-УХЛ3 является базовой единицей для обеспечения нагрузок до 2400 кВА включительно.
Предложения Инженерного центра «АРТ».
Полный комплекс работ по созданию систем компенсации прерываний напряжения на базе сетевых преобразователей.
