Влияние быстрых изменений напряжения на работу электрооборудования.

Быстрые изменения напряжения

Ответственность за поддержание напряжения в пределах, установленных ГОСТ 54149-2010, возлагается на энергоснабжающую организацию.

Действительно, первый (R) и второй (X) способы выбираются при проектировании сети и не могут изменяться в дальнейшем. Третий (Q) и пятый (U_ТП) способы хороши для регулирования при сезонном изменении нагрузки сети, но руководить режимами работы компенсирующего оборудования потребителей необходимо централизованно, в зависимости от режима работы всей сети, то есть энергоснабжающей организации. Четвёртый способ – регулирование напряжения в центре питания (U_ЦП) позволяет энергоснабжающей организации регулировать напряжение в соответствии с графиком нагрузки сети.

ГОСТ 54149-2010 устанавливает допустимые значения медленного изменения напряжения на границах эксплуатационной ответственности электроприёмника. А пределы изменения напряжения в точке присоединения потребителя должны рассчитываться с учетом падения напряжения от этой точки до электроприёмника и указываться в договоре энергоснабжения.

Быстрые изменения напряжения – быстро изменяющиеся отклонения напряжения длительностью от полупериода до минуты.

Быстрые изменения напряжения происходят под воздействием быстро изменяющейся нагрузки сети.

Источниками быстрых изменений напряжения являются мощные электроприёмники с импульсным, резкопеременным характером потребления активной и реактивной мощностей:

-дуговые и индукционные печи;

- электросварочные машины;

-руднотермические печи,

-электродвигатели при пуске,

- машины прокатных станов,

-преобразователи электролизных установок,

- машины контактной сварки,

-синхронные двигатели,

- приводы насосов и компрессоров.

Так, при работе дуговой сталеплавильной печи на напряжении 35 кВ величина быстрых изменений напряженияв сети составляет (4,3-8,2)% при cosφ = 0,1-0,3 в период расплава металла и cosφ = 0,7-0,8 - в остальном режиме. При этом частота быстрых изменений напряжения составляет 8,3 Гц

Изменения 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, изменения амплитуды и, в большей мере фазы напряжения вызывают вибрации электродвигателей, приводных механизмов и систем. Это ведёт к снижению срока их службы.

А при размахах изменений напряжения более 15 % могут отключаться магнитные пускатели и реле.

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

Доза фликера – мера восприятия человеком пульсаций светового потока. Наиболее раздражающее действие фликера проявляется при частоте колебаний 8,8 Гц и размахах изменения напряжения δU_t = 29 %.

Причём при одинаковых быстрых изменениях напряжения отрицательное влияние ламп накаливания проявляется в значительно большей мере, чем газоразрядных ламп.

Поэтому в ГОСТ 54149-2010 размах изменения напряжения (δU_t) жёстче нормируется для помещений с лампами накаливания повышенной освещённости, а доза фликера (P_t) –для помещений с лампами накаливания, работа в которых требует значительного зрительного напряжения.

В качестве вероятного виновника быстрых изменений напряжения ГОСТ 54149-2010 указывает потребителя с переменной нагрузкой.

Мероприятия по снижению быстрых изменений напряжения:

- Применение оборудования с улучшенными характеристиками (снижение ΔQ).

- Применение электродвигателей со сниженным пусковым током и улучшенным cos φ при пуске. Или применение частотного регулирования электроприводов, а также устройств плавного пуска-останова двигателя.

-Подключение к мощной системе электроснабжения (увеличение S_кз).

- Применение быстродействующих источников реактивной мощности.

Распространение быстрых изменений напряжения в сторону системы электроснабжения происходит с затуханием изменений по амплитуде. Причём коэффициент затухания тем больше, чем мощнее система электроснабжения.

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

 

Размах изменения напряжения δU_t на шинах спокойной нагрузки 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. На практике не обоснованно, но активно применяют последние два мероприятия.