Показатели качества электроэнергии и их влияние на работу электрооборудования

 

1.5. Несимметрия напряжения

Несимметрия напряжений — несимметрия трёхфазной системы напряжений.

Несимметрия напряжений происходит только в трёхфазной сети под воздействием неравномерного распределения нагрузок по её фазам.

Источниками несимметрии напряжений являются: дуговые сталеплавильные печи, тяговые подстанции переменного тока, электросварочные машины, однофазные электротермические установки и другие однофазные, двухфазные и несимметричные трёхфазные потребители электроэнергии, в том числе бытовые.

Так суммарная нагрузка отдельных предприятий содержит 85...90 % несимметричной нагрузки. А коэффициент несимметрии напряжения по нулевой последовательности (K0U) одного 9-и этажного жилого дома может составлять 20 %, что на шинах трансформаторной подстанции (точке общего присоединения) может обусловить превышение нормально допустимые 2 %.

Несимметрия напряжений, согласно ГОСТ 13109-97, характеризуется

двумя показателями: коэффициентом несимметрии напряжений по обратной

последовательности; коэффициентом несимметрии напряжений по нулевой последовательности.

     Коэффициент несимметрии напряжений по обратной последовательности. Коэффициентом несимметрии напряжений по обратной последовательности называется величина, равная отношению напряжения обратной последовательности к номинальному напряжению.

     Коэффициент несимметрии напряжений по нулевой последовательности. Коэффициентом несимметрии напряжений по нулевой последовательности называется величина, равная отношению напряжения нулевой последовательности к номинальному фазному напряжению.

Влияние несимметрии напряжений на работу электрооборудования:

·  В электрических сетях возрастают потери электроэнергии от дополнительных потерь в нулевом проводе.

·  Однофазные, двухфазные потребители и разные фазы трёхфазных потребителей электроэнергии работают на различных не номинальных напряжениях, что вызывает те же последствия, как при отклонении напряжения.

·  В электродвигателях, кроме отрицательного влияния не несимметричных напряжений, возникают магнитные поля, вращающиеся встречно вращению ротора.

·  Общее влияние несимметрии напряжений на электрические машины, включая трансформаторы, выливается в значительное снижение срока их службы.

Например, при длительной работе с коэффициентом несимметрии по обратной последовательности K2U = 2...4 %, срок службы электрической машины снижается на 10...15 %, а если она работает при номинальной нагрузке, срок службы снижается вдвое.

Поэтому, ГОСТ 13109-97 устанавливает значения коэффициентов несимметрии напряжения по обратной (K2U) и нулевой (K0U) последовательностям, — нормально допустимое 2 % и предельно допустимое 4 %.

В качестве вероятного виновника несимметрии напряжений ГОСТ 13109-97 указывает потребителя с несимметричной нагрузкой.

Мероприятия по снижению несимметрии напряжений:

·  Равномерное распределение нагрузки по фазам.

Это наиболее эффективное мероприятие, но оно требует творческого подхода при проектировании электроустановок и решительности при эксплуатации.

·  Применение симметрирующих устройств.

Сопротивления в фазах симметрирующего устройства (СУ) подбираются таким образом, чтобы компенсировать ток обратной последовательности, генерируемый нагрузкой как источником искажения.

Применение симметрирующих устройств сопровождается дополнительными капитальными затратами на их приобретение и монтаж, затратами на обслуживание и эксплуатацию.

 

1.6. Провал напряжения

Внезапное и значительное снижение напряжения (менее 90 % Uном) длительностью от нескольких периодов до нескольких десятков секунд с последующим восстановлением напряжения.

Причинами провалов напряжения является срабатывание средств защиты и автоматики при отключении грозовых перенапряжений, токов короткого замыкания (КЗ), а также при ложных срабатываниях защит или в результате ошибочных действий оперативного персонала.

Провал напряжения характеризуется глубиной (по отношению к значению напряжения в нормальном режиме) и длительностью.

Длительность провала напряжения ∆t - интервал времени между начальным моментом провала напряжения и моментом восстановления напряжения до первоначального или близкого к нему уровня.

Глубина провала напряжения равна разности между номинальным значением напряжения и минимальным среднеквадратическим значением напряжения в течение провала напряжения.

Восстановление напряжения после провала наступает благодаря действию системы автоматического повторного включения (АПВ), а при неуспешном АПВ, при длительных провалах, благодаря устройствам автоматического ввода резервного питания (АВР). 
     В настоящее время ввиду широкого внедрения компьютерных и телекоммуникационных технологий сетевые средства защиты и автоматики не в состоянии защитить это оборудование от провалов напряжения. Сети, питающие такие технологические системы, требуют абсолютно бесперебойного электроснабжения. В таких сетях устанавливают источники бесперебойного питания, а при длительном исчезновении напряжения до нескольких десятков минут и более, — дизель-генераторные установки мощностью до нескольких сотен киловатт. Но применение таких дорогостоящих систем при стоимости резервных источников (ИБП и ДГУ) выше 20 % стоимости защищаемого оборудования и информации не рентабельно. Практика последних лет показывает, что этим критерием редко пользуются и руководствуются стоимостью ущерба, обусловленного потерей информации, требованиями безопасности, сохранения здоровья и жизни людей.

 

1.7. Импульсное напряжение

Резкое повышение напряжения длительностью менее 10 миллисекунд.

Импульсные перенапряжения возникают при грозовых явлениях и при коммутациях оборудования (трансформаторы, двигатели, конденсаторы, кабели), в том числе при отключении токов КЗ.

Величина импульса перенапряжения зависит от многих условий, но всегда значительна и может достигать многих сотен тысяч вольт.

Наиболее чувствительны к импульсным напряжениям электронные и микропроцессорные элементы систем управления и защиты, компьютеры, серверы и компьютерные станции.

Основным способом защиты от импульсных напряжений является использование ограничителей перенапряжения (ОПН) на основе металло- 
оксидных соединений.

 

1.8. Временное перенапряжение

Внезапное и значительное повышение напряжения (более 110 % Uном) длительностью более 10 миллисекунд.

Временные перенапряжения возникают при коммутациях оборудования (коммутационные, кратковременные) и при коротких замыканиях на землю (длительные).

Коммутационные перенапряжения возникают при разгрузке протяжённых линий электропередач высокого напряжения.

Длительные перенапряжения возникают в сетях с компенсированной нейтралью и четырёхпроводных сетях при обрыве нейтрального провода, а в сетях с изолированной нейтралью при однофазном КЗ на землю (в сетях 6-10-35 кВ в таком режиме допускается длительная работа).

В этих случаях, напряжение неповреждённых фаз относительно земли (фазное напряжение) может вырасти до величины междуфазного (линейного) напряжения.

 
 
  

 

 
ЛИТЕРАТУРА 
1.ГОСТ 13109-97 “Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения”. 
2. Сибикин М.Ю., Сибикин Ю.Д., Яшков В.А, Электроснабжение промышленных предприятий и установок.