Отклонение напряжения
Отклонение напряжения характеризуется показателем установившегося отклонения напряжения dUy, для которого установлены следующие нормы:
— нормально допустимые и предельно допустимые значения установившегося отклонения напряжения dUy на выводах приемников электрической энергии равны соответственно ±5 и ±10% от номинального напряжения электрической сети по ГОСТ 721 и ГОСТ 21128 (номинальное напряжение);
Кстати, не зря в тексте выше я выделил понятие «на выводах приемников». Зачастую про это забывают и оценивают отклонение напряжения на выводах РУ-0,4 кВ трансформаторов или в точке общего присоединения. Поэтому необходимо быть внимательным при измерении самого простого показателя качества электроэнергии.
— нормально допустимые и предельно допустимые значения установившегося отклонения напряжения в точках общего присоединения потребителей электрической энергии к электрическим сетям напряжением 0,38 кВ и более должны быть установлены в договорах на пользование электрической энергией между энергоснабжающей организацией и потребителем с учетом необходимости выполнения норм настоящего стандарта на выводах приемников электрической энергии. Определение указанных нормально допустимых и предельно допустимых значений проводят в соответствии с нормативными документами, утвержденными в установленном порядке.
Ущерб от отклонения напряжения
Отклонение напряжения в стандартах МЭК не нормируется, видимо, как не вызывающее нарушения ЭМС. ГОСТ 13109—97 устанавливает на зажимах ЭП нормально и предельно допустимое установившееся отклонение напряжения 5Uу = ±5 % и предельное ±10 % номинального напряжения сети. В точках общего присоединения к сетям напряжением 380 В и выше отклонение напряжения рассчитывается с учетом потерь напряжения в сети и необходимости обеспечить допустимые отклонения напряжения на зажимах электроприемников в режимах наибольшей и наименьшей суточной нагрузки потребителя.
Положительные отклонения напряжения приводят к снижению потерь напряжения и увеличению потерь мощности в сетях, увеличению производительности механизмов с асинхронным приводом. Однако срок службы оборудования сокращается. Особенно это относится к лампам накаливания. Отрицательные отклонения напряжения, главным образом, сказываются на снижении производительности, увеличении потерь напряжения и снижении потерь мощности.
Для оценки ущерба от отклонений напряжения используют экономические характеристики, отражающие зависимость этого ущерба от значения напряжения на выводах электроприемника.
Влияние отклонений напряжения на потребляемую электроприемниками мощность характеризуют статическими характеристиками но напряжению. На рисунке 1 представлены обобщенные статические характеристики комплексной нагрузки по напряжению. Эти зависимости в общем случае нелинейные. При малых отклонениях напряжения их можно представлять в виде линейных зависимостей. Вид статической характеристики по напряжению характеризует регулирующий эффект нагрузки.
Рисунок 1 — Обобщенные статические характеристики комплексной нагрузки по напряжению
характеристики по напряжению характеризует регулирующий эффект нагрузки. Регулирующим эффектом нагрузки называют изменение потребляемой активной и реактивной мощности Нагрузки в процентах при изменении напряжения на 1 %.
При снижении напряжения на нагрузке, как следует из статических характеристик, регулирующий эффект нагрузки способствует поддержанию напряжения на приемном конце линии, т.е. на нагрузке, из-за снижения потребляемой мощности и, следовательно, потерь напряжения в линии. В этом заключается положительный регулирующий эффект нагрузки. В отличие от этого конденсаторная батарея, особенно нерегулируемая, обладает отрицательным регулирующим эффектом. При снижении напряжения на ее вводе снижается и генерируемая реактивная мощность. Это способствует увеличению реактивной мощности Qn = Qнагр — Qкб , передаваемой по линии, и, следовательно, увеличению потерь напряжения в линии и снижению их на нагрузке.
Влияние отклонения напряжения на асинхронный двигатель
Рассмотрим влияние отклонений напряжения на работу асинхронного двигателя. Электромагнитный момент, создаваемый вращающимся полем статора АД, описывается функцией Мэ =f(U) (рисунок 2). На этом рисунке приведена зависимость вращающего момента рабочего механизма Ммсх от его скорости вращения. Точка 1 соответствует работе двигателя при номинальной нагрузке, при этом скольжение равно s1 = sном. При понижении напряжения, определяемого положением характеристик в точке 1, до напряжения, определяемого положением характеристик в точке 3 (UH0M > U2 > U3), скольжение увеличивается sHOM < s2 < s3, а электромагнитный момент снижается MH0M > M2 > M3 т.е.производительность механизма, приводимого во вращение электродвигателем, снижается. Запуск двигателя при пониженном напряжении, когда s -> 1, невозможен, так как Мэл < Ммех.
Рисунок 2 — Влияние изменений напряжения на электромеханические характеристики асинхронного двигателя
Известно, что при снижении напряжения на зажимах двигателя на 15% номинального его электромагнитный момент снижается до 72 % номинального.
При уменьшении напряжения снижается амплитуда характеристики Мэл =f(U), увеличивается его скольжение s и снижается скорость вращения. При останове АД, например при глубоком провале напряжения, s = 0,9-1, исключается возможность самозапуска, что может быть очень необходимо для некоторых технологических процессов. Асинхронный двигатель не запускается в тех случаях, когда Мэл < Ммех.
Повышение напряжения приводит к увеличению потребляемой реактивной мощности и соответствующим потерям в распределительной сети. В среднем при повышении напряжения на 1 % потребляемая реактивная мощность (регулирующий эффект) возрастает на 3 % для АД мощностью 20—100 кВт и на 5—7 % для АД меньшей мощности.
При работе ламп накаливания на пониженном по отношению к номинальному напряжении происходит уменьшение светового потока, а следовательно, снижение освещенности рабочей поверхности. При напряжении, равном 0,9Uном, световой поток снижается на 40 %. Это приводит к резкому снижению производительности труда персонала, работающего в помещениях, где используются лампы накаливания. При увеличении напряжения до 1,1UHОM световой поток возрастает примерно на 40 %, однако это сопровождается сокращением срока службы ламп в 4 раза [5.1]. Регулирующий эффект ламп накаливания равен 1,6 %.
Газоразрядные и люминесцентные лампы менее чувствительны к изменению напряжения. При уменьшении напряжения до 0,93—0,95 UHОM освещенность рабочего места снижается на 10—15 %. Но при уменьшении напряжения до 0,8UHОM и ниже зажигание газоразрядных ламп становится невозможным. Регулирующий эффект по активной мощности люминесцентных ламп, включенных по схеме с расщепленной фазой, составляет 1,9%, а по реактивной мощности — 1,5 %. Для ламп ДРЛ с пускорегулирующей аппаратурой регулирующие эффекты соответственно равны 1,6 и 4,5 %.
Уровень напряжения существенно влияет на качество сварки. При U= 0,9UHОM время сварки увеличивается на 20 %. Полный брак сварных швов при сварке обычных металлов наступает при выходе напряжения за пределы +15 %, а при сварке жаропрочных сталей — при 10 % UHОM. В показано, что технологический и экономический ущерб при сварке существенно зависит от среднего значения напряжения, поддерживаемого в технологическом цикле производства, а также от его среднеквадратического отклонения. Обеспечить требуемый диапазон изменения этих статистических характеристик можно, используя для этого известные средства регулирования напряжения, например РПН и ПБВ, или регулируемые средства компенсации реактивной мощности.
Мероприятия по улучшению качества электрической энергии по отклонению напряжения описаны в статье на примере сельских электрических сетей, для которых проблема отклонение напряжения стоит достаточно остро. Это связано и с большой протяженностью линий 10 кВ и с несимметрией по фазам для таких сетей. Поэтому рассмотрим на примере них мероприятия по улучшению качества электрической энергии.
- Электромонтажные работы до 10 кВ
- Монтаж систем вентиляции
- Монтаж систем отопления и водоснабжения
- Вентиляторы промышленные
- Электрощитовое оборудование
- Оборудование для трансформаторных подстанций
- Вводно-распределительные устройства
- Устройства управления электродвигателями
- Энергоаудит
- Контроль качества