Что такое провалы напряжения в сети и как с ним бороться?

Обеспечение качества электроэнергии, отвечающего нормам ГОСТ 13109-97, является основной задачей при электроснабжении потребителей. Отклонения от номинальных значений, в частности, провалы напряжения, отрицательно отражаются на работе электрооборудования и могут стать причиной серьезного материального ущерба. В данной статье мы ответим на ключевые вопросы, связанные с кратковременным понижением напряжения, рассмотрим природу этого явления и причины его проявления.

Что такое провал напряжения?

В соответствии с определением, приведенным в ГОСТ 13109-97, под данным явлением подразумевается внезапное понижение амплитуды напряжения с последующим динамическим восстановлением питания в пределах номинального значения. Пример осцилограммы падения напряжения представлен ниже.

Осцилограмма провала напряжения

Характеризующие показатели

Для описания понижения амплитуды напряжения используются следующие показатели:

δUп – глубина провалов, для вычисления применяется следующая формула: δUп = (Uном — Uмин) / Uном , где Uном – номинальная величина амплитуды питающего напряжения, Uмин – значение остаточного напряжения;

∆t – длительность, данная величина определяется как разность между моментом восстановления напряжения к номинальному значению tк и временным параметром фиксации начальной стадии отклонения tн. Формула расчета длительности будет иметь следующий вид: ∆t = tк — tн

Fп – частотность повторений (частота возникновения провалов), приведем формулу, используемую для расчета этого параметра: Fп= 100% * m * (δUп* ∆tп) / M, где числитель дроби описывает количество отклонений, определенной глубины и длительности, произошедших в течение измеряемого периода. Знаменатель – общее количество отклонений, обнаруженных в ходе измерений.

Основные показатели провала напряжения

Приведенные выше показатели используются для определения качества электроэнергии в той или иной системе электроснабжения.

Причины появления провалов

Несмотря на то, что проявления отклонения напряжения имеют случайный характер, вероятность этого события зависит от вполне определенных причин. К таковым относятся:

  1. Пусковые токи.
  2. Колебания напряжения при коротком замыкании.
  3. Внезапное значительное увеличение нагрузки.
  4. Другие причины сетевого происхождения.

Рассмотрим подробно каждый из перечисленных факторов.

Токи включения

Образование токов включения, например, при старте мощных электродвигателей или другого устройства — самая распространенная причина подобных провалов. На рисунке ниже представлен пример, когда мощный двигатель подключен к единому вводу питания с другими потребителями.

Образование провала напряжения при запуске электродвигателя

Обозначения:

С включением двигателя М образуется пусковой ток Iпуск, величина которого превышает номинальный по значению (Iпуск > Iном). Это приводит к образованию зоны провала c существенным понижением напряжения в цепи RZ1 и незначительным отклонениям на главном распределителе остальных цепей потребителей.

Короткие замыкания

Возникновение в электросети токов коротких замыканий также вызывают отклонения напряжения от нормы. Рассмотрим, как протекает и определяется процесс в сетях с различным классом напряжения.

КЗ в сетях с низким напряжением.

Пример такой ситуации проиллюстрирован на рисунке ниже. В данном случае на величину тока КЗ влияют полные сопротивления RZ и RZ2.

Образование провала вследствие КЗ в цепи потребителя 2

Исходя из этого, можно сказать, что чем больше будет величина полного сопротивления в сети низкого напряжения, тем меньшим будет значение тока КЗ.

На практике, в случае КЗ в цепи потребителя 2 должно произойти срабатывание защиты этой группы. Например, если отключение цепи произойдет через 50 мс, то на главном распределителе образуется зона провала длительностью 50 мс. То есть, данный параметр зависит от скорости срабатывания защиты. При этом глубина провала будет уменьшаться по мере удаления от поврежденного участка, соответственно, чем ближе нагрузка, тем большее отклонение. Эти правила работают как в сетях с низким, среднем и высоким напряжением.

КЗ в сетях с напряжением среднего класса.

Больше всего проблем возникает, когда КЗ происходит в трехфазных сетях среднего класса напряжения. Несмотря на случайный характер этого явления, вероятность возникновения аварийной ситуации довольно велика, поскольку нельзя исключать влияние сторонних факторов. К таковым можно отнести:

При образовании тока КЗ он будет протекать, пока устройства автоматического защитного отключения на распределительной подстанции не изолирует аварийный участок. Пока этого не произойдет, в сети распределительной подстанции будет наблюдаться значительное снижение линейных напряжений.

КЗ в высоковольтных линиях.

В большинстве случаев замыкания в ВЛ происходят вследствие воздействия природных факторов (грозовые разряды, ураган и т.д.) или по причине ошибочных коммутаций и ложных срабатываний автоматической защиты.

Большие нагрузки

При подключении к электросети большой нагрузки, может привести к образованию пусковых токов, превышающих номинальные в несколько раз. В тех случаях, когда электроцепь рассчитана под номинальный ток, превышение этого параметра станет причиной снижения амплитуды источника питания. Масштабность данного проявления напрямую зависит от запаса мощности электрической сети и величины полного сопротивления.

Провалы сетевого происхождения

Учитывая сложность распределительных цепей, следует принять во внимание, что при повреждении одного из участков цепи будет оказываться влияние на остальные части. При этом на глубину и продолжительность провалов будет оказывать влияние следующие факторы:

Для более детального представления, рассмотрим пример, представленный на рисунке ниже.

Провалы сетевого происхождения

Допустим, произошло фазное замыкание в точке Р2, это приведет к тому, что у потребителя 1 отклонения напряжения наблюдаться не будут, у потребителя 2 глубина провала составит 63%, а у потребителя 3 – 97%.

Если однофазное замыкание возникнет в точке Р1, то глубина провала будет 50% от номинала у всех потребителей, за исключением потребителя 1. То есть, как мы видим, чем выше уровень топологии, где произошло повреждение, тем большее число потребителей попадает в зону провала напряжения. Соответственно, у потребителей, подключенных к уровню 3 риск появления провала значительно выше, чем у потребителей, запитанных от первого и второго уровня.

Допустимые провалы напряжения по ГОСТ

Согласно ГОСТ 32144 2013 для определения показателей качества электроэнергии провалы следует классифицировать по двум критериям:

  1. Величина остаточного напряжения.
  2. Длительность.

Поскольку появление провалов носит случайный характер, для представленных выше критериев не установлены численные значения. Тем не менее, измерения амплитуды и длительности должны проводиться с целью создания статистического массива, позволяющего установить вероятность случайного события для определенной электросети, с целью характеризовать КЭ.

Что касается «допустимых по ГОСТу провалов», то данное словосочетание не имеет смысла, поскольку под провалом подразумевается отклонение от установленной ГОСТом нормы (0,9Uном). Если быть точным, то можно назвать нормированием допустимую длительность провала (30 с), при превышении которого отклонение считается пониженным напряжением.

Влияние провалов на работу электрооборудования

Данное явление считается менее опасным отклонения частоты и импульсов напряжения, но, тем не менее, провалы могут привести к следующим последствиям:

Глубина провала более 10% от допустимого отклонения с большой вероятностью вызовет отключение газоразрядных источников освещения. При низком напряжении, более 15% от допустимой нормы, произойдет размыкание пускателей, что вызовет отключение электрооборудования и, как следствие, приведет к нарушению техпроцесса.

Характерно, что на дуговую электросварку провалы не оказывают серьезного влияния ввиду большой термической инерционности процесса, в то время как качество точечной сварки существенно снижается.

Финансовая сторона вопроса

Говоря о влиянии провалов на электрооборудование, мы упустили из виду финансовые потери, которые складываются из следующих составляющих:

Как бороться с провалами напряжения?

Как мы выяснили, провалы являются случайным явлением, длительность которого зависит от срабатывания защитных систем, а глубина – удаленностью от проблемного участка. Поскольку изменить вероятность проявления не представляется возможным, то остается только влияние на масштаб провала и устранение последствий.

Сделать это можно путем оптимизации сети, чтобы производилась компенсация провалов при резких изменениях нагрузки, а также установки специальных приборов для контроля фазных напряжений на соответствие номинальному уровню и исключению несимметрии. Не менее эффективно действует стабилизирующее оборудование, установленное у потребителя электроэнергии. Более серьезные приборы могут выступать в роли регулятора напряжения и преобразователя основной частоты.

Если проблема вызывается замыканиями, то установка системы АПВ, а при критических провалах и АВР, может сократить предельно допустимую длительность отклонения до короткого прерывания. То есть, автоматическая система произведет повторное включение и если это не даст результата, произойдет ввод резерва.

Советуем ознакомиться и прочитать:

Чем опасны провалы напряжения в сети и как от них защититься

Что такое провал напряжения

Провалом напряжения является внезапное снижение напряжения в точке электрической сети ниже 0,9Uном, после которого напряжение восстанавливается до первоначального или близкого к нему уровня через промежуток времени от десяти миллисекунд до нескольких десятков секунд.

Глубина и длительность являются параметрами, характеризующими провал напряжения (по отношению к значению напряжения в нормальном режиме).

Длительностью провала напряжения ∆tп называется интервал времени между моментами: начальным и моментом восстановления напряжения до первоначального или близкого к нему уровня.

Величина глубины провала напряжения составляет от 10 до 100%, длительность — от сотых до нескольких десятых секунды.

Частота появления провалов напряжения Рп является вспомогательной характеристикой и определяется, как число провалов напряжения определенной глубины и длительности за определенный промежуток времени по отношению к общему числу провалов за этот же промежуток времени.

Причины возникновения провалов

Основной причиной появления провалов напряжения в системе электроснабжения являются короткие замыкания в отходящих от цепи питания данного узла нагрузки ответвлениях электрической сети высокого (35…220 кВ), среднего (6… 10 кВ) напряжений и в сетях с напряжением до 1 кВ.

Провал напряжения может случиться в сети в любой момент, в связи с чем, они не нормируются. Но изучать сведения о частоте, глубине и длительности провалов напряжения в системе электроснабжения необходимо для того, чтобы включить в систему электроснабжения источники бесперебойного питания для потребителей, чувствительных к провалам. Такие потребители — электронные микропроцессорные устройства управления, компьютеры, серверы и другие чувствительные приборы.

Большая нагрузка

Включение в электрическую сеть потребителей, имеющих большую электрическую мощность, может вызвать провал напряжения, если они вызывают пусковые токи, в несколько раз превышающие номинальные токи. Это свойственно для двигателей или ламп накаливания, при включении которых пусковые токи могут превышать номинальные в 5-7 раз.

Провал напряжения может возникнуть, если сеть спроектирована неправильно и неверно выбраны коммутационные аппараты для оборудования. Для исключения влияния пусковых токов в сети устанавливаются современные защитные аппараты, которые отключают напряжение в защищаемом участке сети, если время действия пусковых токов превышает допустимое.

Один из вариантов разрешения данной проблемы заключается в применении специализированного преобразователя частоты, с его помощью достигается снижение величин провалов благодаря распределению дополнительной нагрузки. Еще одним дополнительным решением данной проблемы может быть использование устройств, благодаря которым цепи питаются с меньшим сопротивлением. Все же следует отметить, что данное решение является затратным.

Эта проблема представляет достаточно серьезную опасность для электропотребителей и может привести к плохим последствиям, например, сгорание двигателя в электроприборе. Если проблему провалов не удалось решить способами, приведенными выше, то их влияние на приборы можно устранить с помощью стабилизаторов, электронных регуляторов, а также динамических восстановителей напряжения. Также важно помнить, что провалы могут быть в любой сети, не зависимо от класса напряжения.

Сетевое происхождение

Распределение повреждения по электросети — достаточно сложный процесс. От топологии сети, величины нагрузки в конкретной точке общего соединения, а также величины сопротивления зависит уровень воздействия определенного повреждения на каком-то определенном участке на другие участки электросети.

Продолжительность появившегося провала напрямую зависит от того, сколько необходимо времени защитной системе для обнаружения и, в последствии, его устранения. Обычно для этого необходимо пару миллисекунд. Все же следует помнить, что существуют повреждения, которые имеют случайный характер, например, если упадет дерево на воздушные линии электропередачи. Однако скорость устранения зависит от характера повреждения и параметров линии и защит. Если это линия с изолированной нейтралью, то при однофазном замыкании на землю повреждение может ликвидироваться за время до двух часов – на время отыскания повреждения персоналом. Двухфазное замыкание, как правило, отключается за доли секунды действием защит от повреждений.

В случае полного отключения определенного участка на достаточно продолжительное время с помощью автоматики, которая служит в качестве защиты, все устройства, находящиеся на участке, должны быть полностью обесточенными до того времени пока не будет устранена проблема, и проведена специалистами проверка, а также восстановлено электроснабжение на поврежденном участке. Устройство автоматического повторного включения может упростить эту ситуацию, и в то же время может посодействовать возникновению большего количества провалов. Автоматическое повторное включение восстанавливает питание после выдержки времени в случае срабатывания защитной автоматики. Выдержка времени зависит от требований к электроснабжению в электрической сети. Для ответственных потребителей выдержка времени составляет доли секунды, для других категорий потребителей выдержка времени может быть увеличена до нескольких секунд.

В случае полного устранения повреждения происходит повторный запуск оборудования, и питание на аварийном участке переходит в стабильное, нормальное состояние. Однако, если при автоматическом повторном включении повреждение не было ликвидировано, то срабатывают защитные устройства и с минимальной выдержкой времени обесточивают поврежденный участок электрической сети. Для предотвращения развития аварийной ситуации повторное включение обесточенного участка допускается только после выявления и устранения повреждения.

Читайте также:  Полы Кнауф своими руками

Однако если исправить повреждение с помощью вторичного включения не получилось, то необходимо сделать повторное включение защитной автоматики. Повторение данного процесса будет соответствовать количеству запусков пользователем в программу автоматического поворотного выключателя. При этом нужно учитывать, что при каждой осуществляемой попытке вторичного запуска на всех других участках будет повторный провал напряжения, это означает, что другие пользователи будут испытывать целую череду провалов.

Способы защиты

Итак, вы узнали, что собой представляет данное явление, теперь поговорим о том, как может быть организована защита от провалов напряжения в сети. Если защитить нужно маломощную нагрузку, достаточно установить источник бесперебойного питания (ИБП). Такое решение может применяться даже на промышленных объектах для аварийного сворачивания технологических процессов и безопасного сохранения информации.

Если же нужна защита мощной нагрузки от провалов напряжения, в этом случае необходимо использовать специализированные системы, которые осуществляют динамическое восстановление напряжения. Такие системы способны компенсировать недостающую часть напряжения, однако работает данный вид защиты непродолжительное время. Именно поэтому они не способны защитить от длительных провалов напряжения в электрической сети.

Вот и все, что хотелось рассказать о том, что такое провалы напряжения в сети, какие причины их возникновения и как можно защитить оборудование от этого явления. Следует отметить, что к провалам наиболее чувствительно компьютерное оборудование. Поэтому если в вашей сети наблюдается данное явление, обязательно защитите электронику вышеуказанными методами.

Провал напряжения, влияние провала напряжения на работу электроприемников, мероприятия для снижения провала напряжения

Провал напряжения, влияние провала напряжения на работу электроприемников, мероприятия для снижения провала напряжения

Провал напряжения – внезапное понижение напряжения в точке электрической сети ниже 0,9Uном, за которым следует восстановление напряжения до первоначального или близкого к нему уровня через промежуток времени от десяти миллисекунд до нескольких десятков секунд.

Причина провала напряжения — электромагнитные переходные процессы при коротких замыканиях, коммутации электрооборудования, обрыв нулевого провода.
Влияние провала напряжения на работу электроприемников:

– Электродвигатели, включая изделия с регулируемым приводом, особенно уязвимы перед провалами напряжения, поскольку нагрузка все еще требует энергии, которой, за исключением инерции движущихся частей, уже недостаточно. В системах с несколькими электроприводами управляющие элементы определив снижение напряжения могут подать сигнал на отключение двигателя при разных фактических значениях уменьшенного напряжения и применить различные величины замедления по сравнению друг с другом, что приведет к полной потере контроля за таким скоротечным процессом.

– Оборудование для обработки цифровых данных также крайне чувствительно к провалам напряжения, поскольку это событие может привести и к потере данных, и снижает общую эффективность системы обработки цифровых данных.

Наиболее распространенные способы устранения провалов напряжения

– создание схем надежного питания систем возбуждения для повышения устойчивости работы синхронных электродвигателей;

– согласование схем подключения катушек управления магнитными пускателями со схемой обмоток питающего силового трансформатора 6(10)/0,4 кВ для уменьшения вероятности отключения магнитных пускателей ответственных электродвигателей при наиболее частых видах повреждений

– однофазных коротких замыканиях в сетях 110 кВ;

– применение контакторов управления с «защелкой», удерживающей их во включенном положении независимо от наличия напряжения в цепи управления

– применение схемы управления электродвигателями с дополнительным промежуточным реле;

– использование специальных схем, предусматривающих повторное включение электродвигателей несколькими последовательными очередями;

Колебание напряжения, влияние колебания напряжения на работу электроприемников, мероприятия для снижения колебания напряжения

Колебания напряжения — быстро изменяющиеся отклонения напряжения длительностью от полупериода до нескольких секунд.

Источниками колебаний напряжения являются мощные электроприёмники с импульсным, резкопеременным характером потребления активной и реактивной мощности: дуговые и индукционные печи; электросварочные машины; электродвигатели при пуске.

Влияние колебаний напряжения на работу электрооборудования:

Отклонения напряжения, усугублённые резкопеременным характером, ещё более снижают эффективность работы и срок службы оборудования. Вызывают брак продукции. Способствуют отключению автоматических систем управления и повреждению оборудования. Так, например, колебания амплитуды и, в большей мере, фазы напряжения вызывают вибрации электродвигателя, приводимых механизмов и систем. В частности, это ведёт к снижению усталостной прочности трубопроводов и снижению срока их службы. А при размахах колебаний более 15 % могут отключаться магнитные пускатели и реле.

Не менее опасна, вызываемая колебаниями напряжения, пульсация светового потока ламп освещения. Её восприятие человеком — фликер — утомляет, снижает производительность труда и, в конечном счёте, влияет на здоровье людей.

Мероприятия по снижению колебаний напряжения:

· Применение оборудования с улучшенными характеристиками (≡ ↓ ΔQ).

Применение электродвигателей со сниженным пусковым током и улучшенным cos φ при пуске. Применение частотного регулирования электроприводов, или устройств плавного пуска-остановка двигателя.

· Подключение к мощной системе электроснабжения (≡ ↑ Sкз)

Распространение колебаний напряжения в сторону системы электроснабжения происходит с затуханием колебаний по амплитуде. Причём, коэффициент затухания тем больше, чем мощнее система электроснабжения (↑ Sкз).

· Разнесение питания спокойной и резкопеременной нагрузок на разные трансформаторы или секции сборных шин.

Размах изменения напряжения δUt на шинах спокойной нагрузки (– Q) снижается на 50. 60 %, Минусы — возрастают потери при неполной загрузке трансформаторов.

· Снижение сопротивления питающего участка сети.

При увеличении сечения проводников линии снижается R, а применение устройств продольной компенсации снижает суммарное X. Минусы — увеличиваются капитальные затраты, а применение продольной компенсации опасно повышением токов короткого замыкания при X→0.

Колебание частоты, влияние колебания частоты на работу электроприемников, мероприятия для снижения колебаний частоты.

Различают электромагнитное и технологическое влияние отклоне­ния частоты на работу электроприемников. Электромагнитная состав­ляющая обусловливается увеличением потерь активной мощности и ростом потребления активной и реактивной мощностей. Можно счи­тать, что снижение частоты на 1 % увеличивает потери в сетях на 2%.

Технологическая составляющая вызвана в основном недовыпус­ком промышленными предприятиями продукции. Согласно экспер­тным оценкам, значение технологического ущерба на порядок вышеэлектромагнитного.

Анализ работы предприятий с непрерывным технологическим процессом показал, что большинство технологических линий обо­рудовано механизмами с постоянным и вентиляторным момента­ми сопротивлений, а их приводами служат асинхронные двигате­ли. Частота вращения двигателей пропорциональна изменению частоты сети, а производительность технологических линий зави­сит от частоты вращения двигателя. При значительном повышении частоты в энергосистеме, что может быть, например, в случае умень­шения (сброса) нагрузки, возможно повреждение оборудования.

Кроме того, пониженная частота в электрической сети влияет на срок службы оборудования, содержащего элементы со сталью (электродвигатели, трансформаторы), за счет увеличения тока на­магничивания в таких аппаратах и дополнительного нагрева сталь­ных элементов.

Способы снижения колебаний частоты:

1 увеличение мощности КЗ в точке присоединения приёмников с резкопеременной и «спокойной» нагрузок;

2 питание резкопеременной и «спокойной» нагрузок через отдельные ветви расщеплённых обмоток трансформаторов.

Требования к качеству электрической энергии и ответственность за отклонение показателей качества электрической энергии

· Отклонение напряжения;

· Колебания напряжения;

· Несинусоидальность;

· Несимметрия трехфазной системы;

· Отклонение частоты;

Отклонение напряжения

ПараметрНорм. знач.Предельн. знач.
Установившееся отклонение напряжения±5%±10%

Причина:суточные, сезонные, технологические изменения нагрузки.
Ответственность: энергоснабжающая организация.

Колебания напряжения

ПараметрПредельн.знач.в помещении с лампами накаливания, где требуется значительное зрительное напряжение
Размах изменения напряжения, при FdU=0,1/мин10%0,75%
FdU=1,0/мин3,8%2,6%
FdU=10/мин1,9%1,4%
FdU=100/мин1,0%0,71%
FdU=1000/мин0,4%0,28%
Доза фликера кратковременная1,381,0
Доза фликера длительная1,381,0

Причина:электроприемники с быстропеременными режимами работы.

Ответственность:потребитель с нелинейной нагрузкой.

Несинусоидальность

ПараметрНорм. знач.Предельн. знач.
Коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения в сети 0,22кВ8%12%
Коэффициент n-й гармонической составляющей в трехфазной сети 0,38кВ, при n=22%3%

Причина:силовое оборудование с тиристорным управлением, люминисцентные лампы, сварочные установки, преобразователи частоты, импульсные преобразователи напряжения.

Ответственность:потребитель с нелинейной нагрузкой.

Отклонение частоты

ПараметрНорм. знач.Предельн. знач.
Отклонение частоты±0,2Гц±0,4Гц

Причина:снижение генерируемых мощностей в сети, перегрузка генераторов.

Ответственность: энергоснабжающая организация.

Провал напряжения, влияние провала напряжения на работу электроприемников, мероприятия для снижения провала напряжения

Провал напряжения – внезапное понижение напряжения в точке электрической сети ниже 0,9Uном, за которым следует восстановление напряжения до первоначального или близкого к нему уровня через промежуток времени от десяти миллисекунд до нескольких десятков секунд.

Причина провала напряжения — электромагнитные переходные процессы при коротких замыканиях, коммутации электрооборудования, обрыв нулевого провода.
Влияние провала напряжения на работу электроприемников:

– Электродвигатели, включая изделия с регулируемым приводом, особенно уязвимы перед провалами напряжения, поскольку нагрузка все еще требует энергии, которой, за исключением инерции движущихся частей, уже недостаточно. В системах с несколькими электроприводами управляющие элементы определив снижение напряжения могут подать сигнал на отключение двигателя при разных фактических значениях уменьшенного напряжения и применить различные величины замедления по сравнению друг с другом, что приведет к полной потере контроля за таким скоротечным процессом.

– Оборудование для обработки цифровых данных также крайне чувствительно к провалам напряжения, поскольку это событие может привести и к потере данных, и снижает общую эффективность системы обработки цифровых данных.

Наиболее распространенные способы устранения провалов напряжения

– создание схем надежного питания систем возбуждения для повышения устойчивости работы синхронных электродвигателей;

– согласование схем подключения катушек управления магнитными пускателями со схемой обмоток питающего силового трансформатора 6(10)/0,4 кВ для уменьшения вероятности отключения магнитных пускателей ответственных электродвигателей при наиболее частых видах повреждений

– однофазных коротких замыканиях в сетях 110 кВ;

– применение контакторов управления с «защелкой», удерживающей их во включенном положении независимо от наличия напряжения в цепи управления

– применение схемы управления электродвигателями с дополнительным промежуточным реле;

– использование специальных схем, предусматривающих повторное включение электродвигателей несколькими последовательными очередями;

Онлайн помощник домашнего мастера

Провалы напряжения – возможные причины, опасность возникновения и методы устранения явления

Провалы напряжения в сети – насущная проблема каждого, чья работа зависит от бесперебойного питания электрических систем. Взирая на растущие темпы потребления электроэнергии, каждому будет полезно знать, с чем он имеет дело и как избежать последствий, таких как поломка электрических приборов и резкое снижение эффективности производства.

Несмотря на распространенность проблемы, экономические последствия данного явления часто остаются недооцененными. Но чем является на самом деле провал напряжения? Что провоцирует появление провалов? И можно ли минимизировать ущерб, если вовремя принять меры?

Краткое содержимое статьи:

Что такое провал напряжения?

Евростандарт EN 50160 гласит, что провалом напряжения можно считать снижение эффективности электрического напряжения до величин от 90 % до 1 % от заданной после чего следует восстановление напряжения. Длится провал напряжения от 10мс до одной минуты.

Напряжение в диапазоне от 90% до 100% считают нормальным, показатель меньше 1% называют прерыванием.

Прерывание напряжения представляет собой особый случай провала напряжения, спутать прерывание и провал легко, т.к. эти два явления могут возникать по разным причинам, такое заблуждение может помешать устранению неполадок и привести к лишней и бесполезной трате драгоценного времени.

Частые причины провалов в сети

Токи включения

Одной из наиболее распространенных причин возникновения провалов напряжения являются токи включения электродвигателей, конденсаторов и других устройств. Эти токи должны обладать относительно большой величиной для включения, с чем связаны провалы напряжения.

В таких случаях напряжение падает не слишком сильно, но по времени такие провалы длятся дольше чем, например, провалы, вызванные неполадками в распределительной сети и могут длиться несколько десятков секунд. Решить проблему в таком случае можно путем оптимизации установки, правильно подбирая компоненты.

Короткое замыкание

Ещё одна превалирующая причина возникновения провалов напряжения – это короткие замыкания, которые в свою очередь могут быть обусловлены такими явлениями как механические повреждения, удары молнии, загрязнение изоляции, халатность персонала и т.п.

Последствия провалов напряжения

Неполадки в электросети могут принести конечным потребителям немало хлопот, поэтому стоит своевременно позаботиться о надежности и безопасности оборудования, соединительных кабелей, правильной конфигурации установки.

В противном случае, будь то промышленное предприятие или компания из сферы информационных технологий, последствия могут быть самыми горькими.

Провалы напряжения несут в себе угрозу для компьютерных систем, в частности микропроцессоров и микроконтроллеров, могут привести к отказу, выходу из строя электрического оборудования, различных реле и преобразователей тока.

Чрезмерная нагрузка на электросеть

Многие потребители электричества при подключении к сети создают большую на нее нагрузку. К таким электроприборам можно отнести, к примеру, электрические двигатели высокой мощности. Такие моторы для пуска используют токи гораздо большей величины чем номинальные, и в том случае, если проводка рассчитана исключительно на токи для работы в номинальном режиме, при запуске будут возникать провалы.

Такое явление фактически связано непосредственно с резервом сети, а также с сопротивлением в месте общего соединения и корректном соответствии с параметрами соединительной проводки.

Потери в напряжении вызванные таким путём, обычно, длятся дольше чем, например, неполадки, вызванные неисправностями в распределительных сетях и могут продолжаться от 1 до 10 секунд.

Известны способы решения проблем с приборами, связанных с сопротивлением проводки. Устройства с высокой мощностью потребления можно подсоединить к электросети через соединения в общих точках или через специальную дополнительную катушку трансформатора.

Способы защиты от провалов напряжения

Трудно представить современное предприятие, будь то производство, хозяйство или сервис без компьютеров, используемых в различных целях: учёт, автоматизация, связь и др. Сложная компьютерная аппаратура требует надежного и бесперебойного питания, иначе отказов не избежать.

Блоки питания таких устройств, по обыкновению, содержат накопительные конденсаторы, которые позволяют сгладить перепады и в некоторой степени избежать проблемы, но для полноценной защиты этого недостаточно, поэтому используются дополнительные установки для бесперебойного питания.

Способы компенсации провалов напряжения интересует многих потребителей. Самым теоретически эффективным является улучшение характеристик качества сети, но на практике это практически невозможно и затратно.

Читайте также:  Романтический сад

В отдельных случаях, когда ситуация позволяет, дублируют линию снабжения от удаленных участков, которые условно можно считать электрически независимыми друг от друга.

Практически распространенное решение – это покупка устройства для защиты от провалов напряжения или подбор правильной конфигурации при покупке. Хоть это решение с точки зрения затрат самое выгодное, но производители электрики и электроники не особо способствуют в этом покупателям.

Провалы напряжения в системах электроснабжения Текст научной статьи по специальности « Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Шпиганович Александр Николаевич, Шпиганович Алла Александровна, Богомолов Илья Игоревич

Анализируются причины провалов напряжения , приводятся их параметры. Дается классификация средств защиты от провалов напряжения и возможные пути их исследования.

Похожие темы научных работ по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям , автор научной работы — Шпиганович Александр Николаевич, Шпиганович Алла Александровна, Богомолов Илья Игоревич

VOLTAGE SAGS IN POWER SYSTEMS

In the article the causes of voltage failures are analyzed, their parameters are given. Classification of means of protection against voltage dips and possible ways of their investigation are given.

Текст научной работы на тему «Провалы напряжения в системах электроснабжения»

ПРОВАЛЫ НАПРЯЖЕНИЯ В СИСТЕМАХ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

А.Н. Шпиганович, А. А. Шпиганович, И.И. Богомолов

Анализируются причины провалов напряжения, приводятся их параметры. Дается классификация средств защиты от провалов напряжения и возможные пути их исследования.

Ключевые слова: система, электрооборудование, провалы напряжения, компенсация, обслуживание, емкостные токи, функционирование, промышленное предприятие.

Одним из основных негативных факторов систем электроснабжения служат провалы напряжения. Их появление обусловлено объективными и субъективными причинами, а именно ударами молний, загрязнением изоляции, механическими повреждениями, касанием токоведущих частей посторонними предметами, ошибочными действиями оперативного и ремонтного персонала и т.д. Они могут возникнуть из-за запуска мощных приемников на предприятии или на соседнем производстве в той же распределительной сети, работы устройства повторного включения, изменения нагрузки переключением. Призваны на сегодняшний день две основные причины провалов напряжения. Это подключение значительных нагрузок потребителем или неисправности на смежных электрически связанных участках системы электроснабжения. Схематически причины провалов напряжения представлены на рис. 1. Согласно ГОСТу провал напряжения – внезапное понижение напряжения в точке электрической системы ниже 0,9 номинального напряжения, за которым следует восстановление напряжения до первоначального или близкого к нему уровня через промежуток времени от десяти миллисекунд до нескольких десятков секунд. Физически это означает, что требуемая энергия не поступает к приемнику. Параметрами провала являются его длительность, величина остаточного напряжения, выражаемая в процентах от номинального значения, и частота появления провалов напряжения [1]. Наблюдаются также групповые провалы от повторного включения нагрузки. В результате их появления осуществляется накопительный эффект [2]. Он более опасен чем отдельные провалы. Провалы длительностью менее 3 секунд имеют место в электрических сетях, где устройства автоматического включения резерва на трансформаторной подстанции выполнены на стороне 0,4 кВ со временем срабатывания 0,2 секунды.

Для конкретной системы электроснабжения, что бы разработать защиту от провалов напряжения и предотвратить их последствие следует располагать прогнозом провалов.

Рис. 1. Причины возникновения провалов напряжения

Регистрация глубины и длительности провалов напряжения выполняется путем использования измерительной аппаратуры. Достоверность прогноза тем выше, чем шире масштаб охваченной измерениями системы. Необходимо учитывать реальную структуру и конфигурацию системы электроснабжения вплоть до подключенных шин 0,4 кВ, а также режимы работы электрооборудования. Результаты измерений должны отражать значения напряжения, тока, мощности в интересующих узлах, но и отклонения этих параметров от номинальных значений [3].

Анализ результатов литературных источников и выполненных измерений свидетельствует, что в кабельных и воздушных распределительных сетях преобладают провалы напряжения глубиной (35-99)% продолжительностью (1,5-3,0) секунд. Каждое производство, которое получает электроэнергию от распределительной кабельно-воздушной сети, испытывает до 30 провалов в год, а от кабельной сети – до 10 провалов. Согласно статистике около 70% повреждений воздушных сетей 110 кВ приходится на однофазные короткие замыкания, 20% – на двухфазные или двухфазные на землю, 10% – на трехфазные короткие замыкания. В кабельных сетях 6-10 кВ преобладают однофазные короткие замыкания на землю. При оперативном отключении поврежденного электрооборудования они не переходят в многофазные короткие замыкания и не вызывают провалов. Соотношение параметров для кабельных линий представлено в таблице, а на рис.2 отображены их параметры.

Рис. 2. Параметры провалов напряжения: ином – номинальное напряжение, В;

ит1п – минимальное из всех измеренных среднеквадратичных значений напряжения, В; 1 ,1 н – начальный и конечный моменты времени провала, с; т( 5ипА1 п )- число провалов напряжения глубиной 5ип-и длительностью Д1 п за период времени Т; М — общее число наблюдений

Продолжительность провалов напряжения при близких однофазных коротких замыканиях определяется временем действия первой ступени защиты. Обычно это составляет 0,25. 0,35 с. С удалением места повреждения от источника питания остаточное напряжение прямой последовательности увеличивается, а обратной – уменьшается. При этом уменьшается число провалов линейных и фазных напряжений, но увеличивается длительность провала, так как увеличивается время действия защиты [4].

Характеристики провалов напряжения для кабельных линий

Глубина провалам/о Доля интервалов, %, при длительности провала, с Всего, %

0,01-0,1 0,1-0,5 0,5-1,0 1,0-3,0 3-20 20-60

10-30 33 20 4 0,5 0,5 – 58

30-60 4 15 2 – – – 21

60-95 3 9 0,5 1,5 – – 14

100 0,5 0,5 1 – – 5 7

Итого 40,5 44,5 7,5 2,0 0,5 5 100

Каждый провал напряжения приводит к кратковременному сбою в работе технологического оборудования. Разные нагрузки промышленности реагируют по-своему на это явление. Особенно ощутимое влияние провалы напряжения оказывают на так называемые «непрерывные технологические процессы» в металлургической, химической, нефтепереработке и других подобных отраслях. Возникающий при этом ущерб в лучшем случае выражается в браке части продукции, а в худшем – требует полной остановки технологического процесса. В отдельных случаях необходимо учитывать и стоимость недовыпущенной продукции. Если из-за внезапных провалов наносится экологический ущерб, то должны быть учтены затраты на ликвидацию всех возможных последствий. Оценить степень влияния провалов напряжения на потребителей можно зная глубину и длительность, а также степень чувствительности его приемников. При большом числе и мощности электрических двигателей на предприятии их одновременное включение после провала напряжения может оказаться недопустимым. Вызвано это тем, что в момент самозапуска возникает новый провал напряжения. Переходный процесс сильно затягивается, а часть электродвигателей может отключиться из-за перегрузки по току. Необходимо в таких случаях использовать специальные схемы, предусматривающие повторное включение электродвигателей последовательными очередями [5]. В процессе построения характеристик провалов напряжения зачастую возникает задача выбора точек вероятных коротких замыканий и контрольных точек, для которых следует рассчитать величины посадок напряжения, изменения активной, реактивной мощностей. Это необходимо, исходя из требований минимума средств измерений, для получения наиболее достоверной картины распределения провалов напряжения. Наиболее энергоемким оборудованием промышленных предприятий являются технологические установки, оснащенные асинхронными или синхронными электродвигателями. Пуск таких приемников прямым включением в сеть сопровождается большими ударными токами и знакопеременными электромагнитными моментами. Броски тока также вызывают (до 30%) значительные провалы напряжения в основном на шинах распределительных устройств, что негативно сказывается на работе соседних приемников. Безопасным считается уровень провала не превышающий 10%. Поэтому чтобы предел провала не превышал 10%, требуется выбирать мощность трансформаторов подстанций, в данном случае, на ступень выше или ограничивать пусковые токи с помощью устройств плавного пуска, а также использовать преобразователи частоты. Чтобы сократить число провалов напряжения следует применять современные микропроцессорные устройства релейных защит и средств автоматики, осуществлять секционирование шин подстанций и распределительных пунктов, снижать сопротивление заземления, Использовать грозозащитные устройства, проводить профилактические мероприятия по чистке изоляции и замене дефектных изоляторов.

Улучшение качественных характеристик сети с целью устранения провалов напряжения не всегда осуществимо. В большинстве случаев требуется специальное оборудование, выбор которого не велик в зависимости от вида нагрузки. Самым экономичным способом противостоять провалам является выбор оборудования, устойчивого к провалам в силу своей конструкции. Важную роль играет взаимодействие и согласованная работа средств технологической автоматики с автоматикой системы электроснабжения. Наиболее правильным является комплексный подход к решению проблемы не нарушения технологических процессов при кратковременных провалах напряжения в системах электроснабжения производства, отвечающий анализу работы технологических машин, технологической автоматике, высоковольтных и низковольтных приемников всех механизмов в тесной увязке с работой средств релейной защиты и автоматики в системах электроснабжения.

В настоящее время используются быстродействующие вакуумные выключатели типа ВВЭМ, ВБЧЭ с электродинамическим устройством управления. Время срабатывания их может достигать нескольких секунд, что приводит к величине напряжения на пусковых органах (0,75.. .0,80)% от номинального. В результате не защищается чувствительное к таким помехам электрооборудование.

Универсальным средством защиты, как от провалов напряжения, так и его превышения служат источники бесперебойного питания. Они способны сохранять электроснабжение отдельных электроприемников или локальных сетей. Если для этой цели используются аккумуляторные батареи, то с их использованием можно поддерживать необходимый уровень напряжения в течение 5.20 мин. Этого времени более чем достаточно для ввода резервного питания [6]. К устройствам, защищающим электрооборудование от провалов напряжения можно отнести: маховик, статический источник бесперебойного питания, статический компенсатор, динамический компенсатор искажений напряжения, параллельно работающий синхронный двигатель, активный фильтр, бестрансформаторный усилитель и д. р. [7,8].

Схематически виды средств защиты от провалов напряжения приведен на рис. 3.

Двигатель-генератор вместе с моховиком защищает технологические процессы практически от всех провалов напряжений. Когда наступает падение напряжения, то подключение маховика, соединенного с двигателем-генератором замедлит снижение напряжения на нагрузке. Во время провала напряжения динамический компенсатор искажений напряжения остается подсоединенным к электрической сети. Он добавляет отсутствующую часть напряжения через трансформатор, включенный последовательно с нагрузкой. Статический компенсатор снижает провалы напряжения за счет добавления реактивной мощности в сеть. Способность снижать провалы напряжения может быть усилена использованием дополнительного источника энергии, например, как сверхпроводящий магнитный источник энергии. Параллельно подсоединенный синхронный двигатель с нагрузкой аналогичен по своему действию статическому компенсатору, но он не содержит силовой электроники. Способность синхронного двигателя обеспечивать большую реактивную нагрузку позволяет ограничивать провалы глубиной до 60% на протяжении 6 секунд [9].

Средства защиты от

— Маховик Современные микропроцессорные устройства релейных защит —

— Статистический компенсатор Секционирование шин 110 кВ —

Применение грозозащитных устройств линий 110 кВ Статистический источник бесперебойного питания (ИБП)

Активный фильтр Динамический компенсатор искажений напряжения

Комплексы устройств быстродействующего АВР Параллельно работающий синхронный двигатель

Активный регулятор напряжения Бестрансформаторный усилитель «-1

Рис. 3. Средства защиты от провалов напряжения

Для защиты электрооборудования постоянного тока от провалов напряжения используют преобразователи, повышающие напряжение шин постоянного тока до номинального уровня. Величина провала, которая может быть компенсирована преобразователем, зависит от его номинального тока. Повышающий преобразователь начинает работать сразу, как провал напряжения будет зафиксирован на шинах. Со способностью обеспечить компенсацию симметричного провала напряжения до 50%, повышающий преобразователь имеет возможность компенсировать глубокие несимметричные

провалы, такие как отказ одной из фаз системы. Для защиты от полного отключения электроэнергии преобразователь снабжается батареями [10-12]. Активный фильтр должен постоянно поддерживать напряжение в течение всего периода его провала. Максимальное значение компенсации провала напряжения определяется током фильтра [13]. Динамический компенсатор должен: осуществлять непрерывное регулирование трехфазного понижения напряжения и его провалов вплоть до 90% от номинального; восстанавливать провалы не менее чем за 30 секунд; ослаблять дозы фликера в напряжении; симметрировать трехфазные падения напряжения до 50% и однофазные провалы до 30%; компенсировать линейные падения напряжения.

На основании выполненного анализа литературных источников следует проводить исследования по влиянию провалов напряжения на безотказность систем электроснабжения, вызванных внешними и внутренними возмущающими факторами, с учетом того, что они носят случайный характер. Поэтому одним из этапов в работе является исследование провалов напряжения на основе вероятностных подходов.

1. Маслеников Г.К. Обеспечение качества электроэнергии в системахэлектро-снабжения общего назначения // Энергосбережение, 2002. № 1. С. 15-21.

2. Фишман В. С. Провалы напряжения в сетях промышленных предприятий // Новости электротехники, 2004. №5 (29).

3. Гамазин С.И., Марков Ю.В., Пупин В.М. Современные способы повышения надежности электроснабжения потребителей напряжением 0,4, 6 10 кВ // Промышленная энергетика, 2008. № 8. С. 15-19.

4. Шпиганович А.Н., Черных И.А., Шилов И.Г. Провалы напряжения в высоковольтных электрических сетях // Вести высших учебных заведений Черноземья, 2006. № 1. С. 16-19.

5. Фишман В.С. Провалы напряжения в сетях промышленных предприятий. Минимизация последствий // Новости электротехники, 2004. №6 (30).

6. Шпиганович А.Н., Ладанов А. С. Анализ влияния колебаний напряжения на режимы работы электродвигателей. Липецк: ЛГТУ, 2004. 180 с.

7. Кудрин Б.И. Электроснабжение промышленных предприятий. М.: Интернет инжиниринг, 2005. 672 с.

8. Берх И.М., Мазуров М.И., Николаев А.В. Система векторного регулирования статического компенсатора СТАТКОМ // Изв. НИИПТ, 2003. №59.

9. Пупин В.М. Устройства защиты от провалов напряжения // Приложение к журналу Энергетик, 2011. №5(149).

10. Ивкин О.Н., Киреева Э.А., Пупин В.М. Применение динамических компенсаторов искажений напряжения с целью обеспечения надежности электроснабжения потребителей // Главный энергетик, 2006. № 1. С. 25-27.

11. Шпиганович А.Н., Пестунов В. А. Повышение эффективности функционирования систем электроснабжения. Липецк: ЛГТУ, 2004. 281.с.

12. Куро Ж. Современные технологии повышения качества электроэнергии при ее передаче и распределении // Новости электротехники. 2005. №1. С. 25-27.

13. Бородин Б.Н., Пупин В.М., Егорова М.С. Системный подход к повышению надежности электроснабжения потребителей Оскольского электрометаллургического комбината // Промышленная энергетика, 2008. № 11. С. 32-36.

Шпиганович Александр Николаевич, д-р техн. наук, профессор, камер ами. lipetsk.ги, Россия, Липецк, Липецкий государственный технический университет,

Читайте также:  Принцип работы вентиляторов различной модификации

Шпиганович Алла Александровна, д-р техн. наук, профессор, kaf-eo@stu. lipetsk.ru, Россия, Липецк, Липецкий государственный технический университет,

Богомолов Илья Игоревич, студент, kaf-eo@stu.lipetsk.ru, Россия, Липецк, Липецкий государственный технический университет

VOLTAGE SAGS IN POWER SYSTEMS A.N. Shpiganovich, A.A. Shpiganovitch, I.I. Bogomolov

In the article the causes of voltage failures are analyzed, their parameters are given. Classification of means of protection against voltage dips and possible ways of their investigation are given.

Key words: system, electrical equipment, voltage dips, compensation, maintenance, capacitive currents, operation, industrial enterprise.

Shpiganovich Aleksandr Nikolaevich, doctor of technical science, professor, head of chair, kaf-eo@stu. lipetsk. ru, Russia, Lipetsk, Lipetsk State Technical University,

Shpiganovich Alla Aleksandrovna, doctor of technical science, professor, kaf-eo@stu. lipetsk. ru, Russia, Lipetsk, Lipetsk State Technical University,

Bogomolov Ilya Igorevich, student, kaf-eo@stu. lipetsk. ru, Russia, Lipetsk, Lipetsk State Technical University

МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩЕГО БЕЗРЕДУКТОРНОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА СКРЕБКОВОГО КОНВЕЙЕРА

Г.И. Бабокин, В. А. Готовцева

Рассмотрены преимущества применения безредукторного электропривода скребкового конвейера с синхронным двигателем с постоянными магнитами, разработана четырехмассовая математическая модель электропривода для исследования динамических процессов. Математическая модель электропривода отличается учетом изменения жесткости рабочего участка тяговой цепи и массы перемещаемого груза в зависимости от положения очистного комбайна, что позволяет с большей точностью рассчитывать переходные процессы в рабочих и аварийных режимах электропривода.

Ключевые слова: математическая модель, скребковый конвейер, безредуктор-ный электропривод, тяговая цепь, синхронный двигатель с постоянными магнитами, инвертор, система управления.

При подземной добыче полезных ископаемых (угля, сланца калийной соли) в горнодобывающей промышленности широко применяются механизированные комплексы, в состав которых входят очистной комбайн и скребковый конвейер, определяющие в значительной мере эффективность функционирования предприятий [1, 2]. Очистной комбайн формирует грузопоток полезного ископаемого, а скребковый конвейер обеспечивает транспортирование полезного ископаемого на ленточный конвейер штрека [1, 2].

Влияние колебаний, провалов и несимметрии напряжения на работу электрооборудования

Последствия колебаний и провалов напряжения в электрической сети

Колебания и провалы напряжения в электрической сети приводят к следующим последствиям:

– колебаниям светового потока осветительных приборов (фликер – эффект);

– ухудшению качества работы телевизионных приемников;

– нарушению в работе рентгеновского оборудования;

– ложной работе регулирующих устройств и ЭВМ;

– нарушениям в работе преобразователей;

– колебаниям момента на валу вращающихся машин, вызывающим дополнительные потери электроэнергии и увеличенный износ оборудования, а также нарушения технологических процессов, требующих стабильной скорости вращения.

Степень влияния на работу оборудования определяется амплитудой колебаний и их частотой.

Колебания нагрузки большой мощности, например, прокатных станов, вызывают колебания момента, активной и реактивной мощности генераторов местных электростанций.

Колебания и провалы напряжения с глубиной более 10 % могут привести к погасанию газоразрядных ламп, повторное зажигание которых в зависимости от типа лампы может происходить только через значительный промежуток времени. При глубоких колебаниях и провалах напряжения (более 15 %) могут отпасть контакты магнитных пускателей, вызвав сбои в производстве.

Колебания с размахом в 10-12 % могут привести к выходу из строя конденсаторов, а также вентилей выпрямительных агрегатов.

Резкие колебания напряжения отрицательно сказываются на динамике ведения поездов. Скачки тока и тягового усилия, вызываемые колебаниями напряжения, снижают надежность работы контакторов и опасны с точки зрения возникновения буксования. Для электроподвижного состава опасны колебания порядка 4-5 %.

Влияние колебаний и провалов напряжения на работу электротехнологического оборудования

На качество дуговой электросварки колебания напряжения практически не влияют (в силу инерционности тепловых процессов в металле шва), но заметно влияют на качество точечной сварки.

Увеличение потерь электроэнергии во внутризаводских сетях, вызванное колебаниями напряжения с амплитудой в 3 %, не превышает 2 % от начального значения потерь.

На металлургических заводах колебания напряжения более 3 % приводят к рассогласованию скоростей работы приводов клетей станов непрерывной прокатки металла, что снижает качество (стабильность толщины) прокатываемой ленты.

При производстве хлора и каустической соды колебания напряжений вызывают резкое увеличение износа анодов и снижение производительности.

Провалы напряжения при производстве химического волокна вызывают останов оборудования, на повторный запуск которого затрачивается от 15 мин в случае отказа 10 % оборудования) до 24 ч при отказе 100 % оборудования). Брак продукции составляет от 2,2 до 800 % от тоннажа одного технологического цикла. Время же полного восстановления технологического процесса достигает 3 суток.

Влияние колебаний и провалов напряжения на асинхронные электродвигатели

Заметное влияние оказывают колебания и провалы напряжения на асинхронные двигатели малой мощности. Это представляет опасность для текстильного, бумагоделательного и других производств, предъявляющих высокие требования к стабильности скорости вращения электроприводов. В частности, колебания напряжения на заводах химического волокна приводят к нестабильности вращения намоточных устройств. В результате капроновые нити либо рвутся, либо получаются с неравномерной толщиной.

Влияние несимметрии напряжений на работу электрооборудования

Несимметрия трехфазной системы напряжений приводит к возникновению токов обратной последовательности, а в 4-проводных сетях дополнительно и токов нулевой последовательности. Токи обратной последовательности вызывают дополнительный нагрев вращающихся машин, появление нехарактерных гармоник при работе многофазных преобразователей и другие явления.

При несимметрии напряжений в 2 % сроки службы асинхронных двигателей сокращаются на 10,8 % синхронных – на 16,2 %; трансформаторов – на 4 %; конденсаторов – на 20 %. Нагрев оборудования осуществляется за счет расхода дополнительной электроэнергии, что снижает к.п.д. электроустановок. Скорость вращения асинхронных двигателей несколько снижается, возрастают вибрация вала и шум.

Для того чтобы избежать перегрева двигателя, его загрузку приходится снижать. В соответствии с публикацией 892 МЭК полная загрузка двигателя допускается только при коэффициенте обратной последовательности напряжения не более 1 %. При 2 % загрузка должна быть снижена до 96 %, при 3 % – до 90 %, при 4 % – до 83 % и при 5 % –до 76 %.

Если технологические установки оснащены защитой от перекоса напряжений, то при больших уровнях несимметрии они могут отключаться, что приводит к технологическому ущербу (снижение качества и недоотпуск продукции, брак).

Тем не менее, основным эффектом несимметрии напряжений является нагрев оборудования, поэтому в течение некоторого времени допустимые значения могут превышаться, если в последующие моменты это компенсируется пониженным уровнем несимметрии. Данное положение относится к изменению несимметрии в течение времени, не превышающего времени нагрева оборудования.

Влияние отклонения напряжения и частоты на работу электрооборудования

Отклонения напряжения в положительную сторону приводят к снижению потерь в сетях, увеличению производительности механизмов приводимых в действие асинхронными двигателями), однако расход энергии увеличивается, сокращаются сроки службы оборудования, особенно ламп накаливания.

Отклонение от номинала в отрицательную область приводит к противоположным явлениям, за исключением того, что сроки службы двигателей тоже сокращаются. Оптимальное напряжение на двигателе (исходя из срока его службы) не всегда равно номинальному, но при отклонении от него срок службы снижается.

Отклонения частоты в еще меньшей степени сказываются на сроках службы оборудования и потерях энергии, чем отклонение напряжения.

Основная составляющая ущерба от отклонений напряжения и частоты определяется некоторым снижением производительности оборудования и аналогична ущербу от ограничений, накладываемых на объем используемой энергии.

На большинстве производств это снижение компенсируется увеличением продолжительности работы механизмов или сверхурочными работами. Экспериментально его можно зафиксировать лишь на автоматических линиях непрерывного производства.

В ряде случаев снижение напряжения в допустимых пределах используют для сокращения потребления энергии, рассматривая это как энергосберегающее мероприятие.

Провалы напряжения – возможные причины, опасность возникновения и методы устранения явления

Термины и определения некачественного электропитания. Часть 1.

Современный цивилизованный мир во всех сферах использует разработки в области электроники: компьютеры, ноутбуки, промышленная автоматика, системы «умного дома», центры обработки данных и т.д. – всё это, в отличие от старых асинхронных электродвигателей и лампочек накаливания требует повышенного качества потребляемой электроэнергии. В то же время известно, что электросеть далеко не всегда способна обеспечить качественное электропитание. В данной статье рассматриваются термины, описывающие те или иные отклонения в электропитании от нормы.

В стандарте IEEE 1159-1995 «IEEE Recommended Practice for Monitoring Electrical Power Quality» (Рекомендации по мониторингу качества электросети) института инженеров по электротехнике и электронике (Institute of Electrical and Electronics Engineers, IEEE) выделено несколько видов искажений сети, наиболее распространенные из которых следующие:

1.Переходные процессы.

3.Провалы напряжения/ просадки напряжения.

4.Всплески напряжения/ перенапряжения.

Переходные процессы

Импульсные переходные процессы (электростатический разряд)

Меры предупреждения и подавления:

Устройства подавления всплесков – неотъемлемая часть источников бесперебойного питания (ИБП), часто их можно встретить и в блоках питания компьютеров.

Колебательные переходные процессы

Меры предупреждения и подавления:

Перебой электропитания

Меры предупреждения и подавления:

Пониженное напряжение (провал и просадка)

Меры предупреждения и подавления:

Повышенное напряжение (всплеск, перенапряжение)

Меры предупреждения и подавления:

Флуктуации напряжения

Меры предупреждения и подавления:

Вариации частоты

Меры предупреждения и подавления:

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *