Влияние новых источников и приемников электроэнергии на колебания напряжения
Потребительская сеть низкого напряжения характеризуется приемниками, которые вносят большие колебания напряжения. Такие колебания недопустимы из-за номинальных напряжений приемников.
Новые источники, подающие электроэнергию в сеть – в первую очередь фотоэлектрические панели, но также и ветряки, вырабатывают энергию только при благоприятных обстоятельствах (только в день, когда есть достаточная инсоляция – фотовольтаика, когда дует ветер – ветряки). Количество вырабатываемой энергии в суточном цикле определить невозможно, тем более, что производители могут использовать энергию для собственных нужд, а излишки отдавать в сеть.
К приемникам, потребляющим электроэнергию из электрической сети относятся также динамично развивающиеся автомобильные зарядные станции и бытовые однофазные зарядные устройства. Автомобильные зарядные станции строятся на заправках, торговых центрах и т. д.
Каждое из этих зарядных устройств — от нескольких кВт до даже 50 кВт (есть решения и в других странах ЕС, где мощность одного зарядного устройства достигает 100 кВт). Помимо гармонических помех, они также вносят в сеть колебания напряжения.
Еще одна проблема — так называемые домашние зарядные устройства, мощностью до 3,5 кВт, которыми заряжаются автомобили в течение всей ночи. Такие приемники из-за однофазной конструкции вносят значительную асимметрию напряжений по отдельным фазам сети.
Согласно прогнозам, развитие электромобильности в странах ЕС в ближайшие годы будет и будет очень динамичным. Асимметрию нагрузки отдельных фаз можно ограничить применением специальных симметрирующих трансформаторов, подключается между стороной НН распределительного трансформатора и приемниками. Однако для этого требуются изменения в сетевой инфраструктуре, например, дополнительные коммутационные станции.
Анализируя среднесуточную нагрузку в сети НН, оказывается, что нагрузка возрастает в дневной период, с тремя максимальными значениями около 9 часов утра, затем продолжает увеличиваться примерно до 13 часов, а затем увеличивается до максимум около 8 часов вечера компенсировать очень сложно или даже невозможно (учитывая диапазон регулирования производимых в настоящее время трансформаторов и их систем регулирования напряжения под нагрузкой).
Существует и другая концепция решения проблемы колебаний напряжения в сети, содержащей распределенные источники, заключающаяся в воздействии на параметры мощности, отдаваемой самими источниками. Она заключается в дистанционном управлении преобразовательными системами, вводящими мощность в сеть НН. Соответственно изменяются параметры напряжения, чтобы источник не вызывал его значительного повышения. Это решение естественным образом снижает долю возобновляемых источников в общем энергетическом балансе сети НН.
Рассмотренные в статье Как выполняется регулирование напряжения на трансформаторе способы регулирования напряжения в сетях НН, в которых возникают колебания напряжения, связанные с работой подключенных к ним возобновляемых источников и однофазных приемников, например домашних автомобильных зарядных устройств, лишь решают проблему колебаний напряжения.
Еще одна проблема, существующая в таких сетях, — несимметрия междуфазных и междуфазных напряжений. Эту проблему нельзя решить, используя трансформатор с регулировкой напряжения под нагрузкой. Это требует соответствующей конструкции обмотки НН, которая должна быть соединена зигзагообразным образом.
Трансформаторы с такими обмотками компенсируют несимметрию нагрузки, но они значительно дороже и, кроме того, при нормальной работе их магнитопроводы используются не полностью. Альтернатива замене существующего распределительного трансформатора на тот, в котором обмотка НН соединена зигзагом, т.н. балансировочный трансформатор (симметрирующий трансформатор).
Компенсация асимметрии напряжения в сетях НН - симметрирующий трансформатор
В последние годы наблюдается быстрый рост проблем с поддержанием правильных параметров питающего напряжения в сетях НН, таких как уровни и асимметрия фазных напряжений, провалы напряжения, мерцание света, доля высших гармоник.
Одним из способов компенсации асимметрии токов и напряжений в сетях НН, питающих однофазные приемники и возобновляемые источники энергии, является установка так называемых балансировочный трансформатор, который представляет собой трехфазный трансформатор с зигзагообразным расположением обмоток, включенных параллельно в выбранной точке сети.
Такое решение не требует установки переключателя ответвлений в трансформаторе, но требует дополнительного трансформатора, который устанавливается в дополнительном распределительном устройстве или на опоре, если инфраструктура сети позволяет такую возможность.
Выводы
Проблемы, связанные с обеспечением соответствующих параметров напряжения в сетях низкого напряжения, в настоящее время являются темой, которую пытаются решить многие энергетические компании, эксплуатирующие их.
Важными здесь являются проблемы, возникающие при подключении к сети НН источников энергии, продвигаемых в последние годы как альтернативные, возобновляемые. В первую очередь это бытовые фотоэлектрические установки и ветряки.
Их влияние на электрическую сеть может быть значительным из-за их количества и того факта, что невозможно предсказать, сколько энергии они будут производить в течение суточного цикла.
Это вызывает проблемы в основном с уровнем напряжения в сети, которое в настоящее время регулируется с помощью распределительных трансформаторов, оборудованных силовыми выключателями холостого хода и под нагрузкой.
Стоимость таких решений значительна по многим причинам, включая отсутствие конкуренции на рынке, которые бы предлагали такие агрегаты.
Еще одной проблемой, которая возникает в настоящее время, является несимметрия напряжения и тока между отдельными фазами, вызванная подключением к сети НН однофазных источников напряжения около 3-4 кВт, работающих с перерывами, часто в ночное время.
Компенсация этого типа асимметрии невозможна с помощью силовых выключателей под нагрузкой.
Балансирующие трансформаторы, решающие или уменьшающие эту проблему, являются дополнительными затратами, связанными с сетевой инфраструктурой, и их не всегда возможно использовать.
В статье использованы материалы сайта Школа для электрика
Комментариев нет:
Отправить комментарий