Техническая информация по проблемным вопросам повышения качества трехфазных систем электропитания и применения фильтросимметрирующих трансформаторов (нормализаторов) переменного напряжения типа ТСТ2 и ТСТ2Р.

Почему при выборе трехфазных устройств, обеспечивающих улучшение качества электроэнергии, повышения надежности системы электроснабжения и снижение потерь предпочтение следует отдавать нормализаторам переменного напряжения типа ТСТ2 и ТСТ2Р?

Известно, что более 35% вырабатываемой электроэнергии, распределяется в низковольтных сетях с нулевым проводом. Исследование режимов работы таких сетей показывает, что качество электроэнергии во многих случаях не удовлетворяет требованиям ГОСТ 13109-97, и ниже уровня допустимого международными стандартами.

• Практически повсеместное использование трансформаторов с выходным линейным напряжением 380В со схемой соединения «звезда-звезда» с нулем, которая имеет в 10 раз большее значение сопротивления нулевой последовательности, чем значение сопротивлений прямой и обратной последовательностей;
• Рост числа однофазных нагрузок большой мощности, нелинейный характер которых приводит к появлению третьей гармоники, имеющий нулевой порядок следования фаз, которая может достигать 100% тока основной частоты. Обычные нагрузки сменяются нелинейными , особенностью которых является импульсное и высокочастотное потребление мощности;
• Большая протяженность городских и особенно сельских сетей 380В.

Неуравновешенность напряжений, возникающая за счет большого сопротивления нулевой последовательности низковольтных сетей, не может быть исключена с помощью симметричных средств регулирования режима. Более того, симметричное регулирование напряжения, осуществляемое в центре питания при неуравновешенной системе напряжений, неизбежно приводит к увеличению отклонений напряжений у потребителей одной или двух фаз. Дополнительные отклонения напряжения, вызываемые смещением нейтрали фазных напряжений, в значительной степени способствуют установке индивидуальных стабилизаторов напряжения. Наряду с большими затратами дефицитных материалов, их применение вызывает увеличение потерь напряжения и мощности в электрических сетях, дополнительное потребление электроэнергии.

Наличие высших гармоник в нелинейных нагрузках, приводит к дополнительным потерям электроэнергии, снижению срока службы электротехнического оборудования, а в ряде случаев - к выходу оборудования из строя.

В четырехпроводных электрических сетях России и других стран СНГ в основном используются трансформаторы со схемой соединения обмоток "звезда-звезда" с нулем. Однако, эти самые дешевые в изготовлении трансформаторы в эксплуатации экономичны лишь при симметричной нагрузке фаз. Реально несимметричная нагрузка фаз и нелинейный характер однофазных нагрузок – одна из главных причин возрастания потерь в силовых трансформаторах и в снижении качества электроэнергии, поставляемой потребителям, питающимся от этих трансформаторов. В последнее время эта проблема особенно актуальна в связи с распространением в современных системах электроснабжения электроприемников, явно и существенно искажающих сетевое напряжение, таких как управляемый электропривод, сварочные аппараты, компьютерная и другая электронная техника.

Потери короткого замыкания Рк силовых трансформаторов зависят от величины тока в нулевом проводе и с его увеличением резко возрастают. Ток в нулевом проводе приводит к возникновению потоков нулевой последовательности в трехфазных магнитных системах и носит характер потоков рассеяния, аналогичных потокам короткого замыкания, но по величине значительно больших, о чем свидетельствуют соотношения полных сопротивлений для типов трансформаторов ТМ, ТМА, ТСМА - Zкз и Zо первые Zкз в (7 – 15) раз меньше Zо.

Таким образом для решения проблемы качества электроэнергии в сетях низкого напряжения 0,4кВ, целесообразно проведение мероприятий по снижению эквивалентного сопротивления нулевой последовательности сети, а также применению индивидуальных и групповых фильтрующих и корректирующих устройств.

Одним из эффективных способов снижения смещения нейтрали фазных напряжений и фильтрации высших гармоник, является значительное уменьшение сопротивления нулевой последовательности и сопротивление петли фаза-нуль, достигаемое применением фильтросимметрирующих нормализаторов переменного напряжения типа ТСТ2 и ТСТ2Р.

Фильтросимметрирующие нормализаторы переменного напряжения типа ТСТ2 и ТСТ2Р обеспечивают:
      1. Нормализацию фазных (линейных) напряжений;
      2. Снижение потребления электроэнергии;
      3. Фильтрацию высших гармоник;
      4. Увеличение срока службы используемого оборудования;
      5. Обеспечивают повышенную надежность и безопасность;
      6. Срок окупаемости менее 24 месяцев.

В целом ряде случаев применение фильтросимметрирующих нормализаторов ТСТ2 и ТСТ2Р позволяет исключить из системы электроснабжения стабилизаторы напряжения. В тех же случаях, когда без применения стабилизаторов напряжения не обойтись - совместное применение трехфазной группы однофазных стабилизаторов и фильтросимметрирующих трансформаторов ТСТ2 позволяет обеспечить стабилизацию фазных и линейных напряжений одновременно. В тоже время применение трехфазного стабилизатора состоящего их трех однофазных при стабилизации фазных напряжений, может приводить к существенной несимметрии линейных напряжений с весьма неблагоприятными последствиями для трехфазных нагрузок, например, электродвигателей.

Фильтросимметрирующие трансформаторы (нормализаторы) переменного напряжения типа ТСТ2 изготавливаются по двум вариантам исполнения, а именно: исп.1 - с последовательно-параллельным включением и исп.2 – с параллельным включением, а нормализаторы ТСТ2Р только с последовательно-параллельным включением.

При последовательно-параллельном включении нормализатор ТСТ2 (ТСТ2 Р) размещают между источником электрической энергии (питающая сеть или автономный источник энергии) и электроприемниками – потребителями электрической энергии.

При параллельном подключении ТСТ2 подключается параллельно источнику электрической энергии и нагрузке.

Применение фильтросимметрирующих нормализаторов ТСТ2, с последовательно–параллельным включением, также целесообразно в системе с автономными источниками электроэнергии: дизель-генераторными установками и источниками бесперебойного питания, существенно влияя на увеличение срока службы, надежности этих изделий и снижая потери электрической энергии. Фильтро-симметрирующий трансформатор исключает протекание токов нулевой последовательности по обмоткам генератора и источника бесперебойного питания и снижает нелинейные искажения.