- Що таке провал напруги?
- характеризують показники
- Причини появи провалів
- Допустимі провали напруги по ГОСТ
- Вплив провалів на роботу електрообладнання
- Фінансова сторона питання
- Як боротися з провалами напруги?
Допоможіть розробці сайту, ділитися статтею з друзями!
Забезпечення якості електроенергії, що відповідає нормам ГОСТ 13109-97, є основним завданням при електропостачанні споживачів. Відхилення від номінальних значень, зокрема, провали напруги, негативно відбиваються на роботі електроустаткування і можуть стати причиною серйозного матеріального збитку. У даній статті ми відповімо на ключові питання, пов'язані з короткочасним зниженням напруги, розглянемо природу цього явища і причини його прояви.
Що таке провал напруги?
Відповідно до визначення, наведеного в ГОСТ 13109-97, під даним явищем мається на увазі раптове зниження амплітуди напруги з подальшим динамічним відновленням харчування в межах номінального значення. Приклад осцілограмми падіння напруги представлений нижче.
характеризують показники
Для опису зниження амплітуди напруги використовуються наступні показники:
δU п - глибина провалів, для обчислення застосовується наступна формула: δU п = (U ном - U хв) / U ном, де U ном - номінальна величина амплітуди напруги живлення, U хв - значення залишкової напруги;
Δt - тривалість, дана величина визначається як різниця між моментом відновлення напруги до номінального значення t до і тимчасовим параметром фіксації початковій стадії відхилення t н. Формула розрахунку тривалості матиме такий вигляд: Δt = t до - t н
F п - частотність повторень (частота виникнення провалів), наведемо формулу, використовувану для розрахунку цього параметра: F п = 100% * m * (δU п * Δt п) / M, де чисельник дробу описує кількість відхилень, визначеної глибини і тривалості, що відбулися протягом вимірюваного періоду. Знаменник - загальна кількість відхилень, виявлених в ході вимірювань.
Наведені вище показники використовуються для визначення якості електроенергії в тій чи іншій системі електропостачання.
Причини появи провалів
Незважаючи на те, що прояви відхилення напруги мають випадковий характер, ймовірність цієї події залежить від цілком певних причин. До таких належать:
- Пускові струми.
- Коливання напруги при короткому замиканні.
- Раптове значне збільшення навантаження.
- Інші причини мережевого походження.
Розглянемо докладніше кожен із перерахованих факторів.
Токи включення
Освіта струмів включення, наприклад, при старті потужних електродвигунів або іншого пристрою - найпоширеніша причина подібних провалів. На малюнку нижче представлений приклад, коли потужний двигун підключений до єдиного введення харчування з іншими споживачами.
позначення:
- Т1 - Понижуючий трансформатор.
- RZ - Опір на вводі живлення.
- RZ1-RZ3 - Повні опору ланцюгів споживачів.
- М - потужний асинхронний двигун.
З включенням двигуна М утворюється пусковий струм I пуск, величина якого перевищує номінальний за значенням (I пуск> I ном). Це призводить до утворення зони провалу c істотним зниженням напруги в ланцюзі RZ1 і незначним відхиленням на головному розподільнику інших ланцюгів споживачів.
короткі замикання
Виникнення в електромережі струмів коротких замикань також викликають відхилення напруги від норми. Розглянемо, як протікає і визначається процес в мережах з різним класом напруги.
КЗ в мережах з низькою напругою.
Приклад такої ситуації проілюстрований на малюнку нижче. В даному випадку на величину струму КЗ впливають повні опору RZ і RZ2.
Виходячи з цього, можна сказати, що чим більше буде величина повного опору в мережі низької напруги, тим меншим буде значення струму КЗ.
На практиці, в разі КЗ в ланцюзі споживача 2 повинно статися спрацьовування захисту цієї групи. Наприклад, якщо відключення ланцюга відбудеться через 50 мс, то на головному розподільнику утворюється зона провалу тривалістю 50 мс. Тобто, даний параметр залежить від швидкості спрацьовування захисту. При цьому глибина провалу буде зменшуватися в міру віддалення від пошкодженої ділянки, відповідно, чим ближче навантаження, тим більше відхилення. Ці правила працюють як в мережах з низьким, середньому і високою напругою.
КЗ в мережах з напругою середнього класу.
Найбільше проблем виникає, коли КЗ відбувається в трифазних мережах середнього класу напруги. Незважаючи на випадковий характер цього явища, ймовірність виникнення аварійної ситуації досить велика, оскільки не можна виключати вплив сторонніх чинників. До таких можна віднести:
- Різні види земляних робіт, в ході яких може бути нанесено ушкодження кабельної лінії.
- Пробої в місцях з'єднань.
- Старіння ізоляційного покриття.
- Вплив природних і техногенних факторів.
При утворенні струму КЗ він буде протікати, поки пристрої автоматичного захисного відключення на розподільчій підстанції не ізолюйте аварійну ділянку. Поки цього не станеться, в мережі розподільчої підстанції буде спостерігатися значне зниження лінійних напруг.
КЗ в високовольтних лініях.
У більшості випадків замикання в ПЛ відбуваються внаслідок впливу природних факторів (грозові розряди, ураган тощо) або через хибних комутацій і помилкових спрацьовувань автоматичного захисту.
великі навантаження
При підключенні до електромережі великого навантаження, може привести до утворення пускових струмів, що перевищують номінальні в кілька разів. У тих випадках, коли електроланцюг розрахована під номінальний струм, перевищення цього параметра стане причиною зниження амплітуди джерела живлення. Масштабність даного прояви безпосередньо залежить від запасу потужності електричної мережі і величини повного опору.
Провали мережевого походження
З огляду на складність розподільних кіл, слід взяти до уваги, що при пошкодженні одного з ділянок ланцюга буде надаватися вплив на інші частини. При цьому на глибину і тривалість провалів буде впливати наступні фактори:
- топологія ланцюга;
- величина повного опору проблемної ділянки;
- поточна потужність навантаження і джерела електричної енергії (генератора).
Для більш детального уявлення, розглянемо приклад, представлений на малюнку нижче.
Припустимо, сталося фазное замикання в точці Р2, це призведе до того, що у споживача 1 відхилення напруги спостерігатися не будуть, у споживача 2 глибина провалу складе 63%, а у споживача 3 - 97%.
Якщо однофазне замикання виникне в точці Р1, то глибина провалу буде 50% від номіналу у всіх споживачів, за винятком споживача 1. Тобто, як ми бачимо, чим вище рівень топології, де сталося пошкодження, тим більше число споживачів потрапляє в зону провалу напруги . Відповідно, у споживачів, підключених до рівня 3 ризик появи провалу значно вище, ніж у споживачів, які живляться від першого і другого рівня.
Допустимі провали напруги по ГОСТ
Згідно ГОСТ 32144 2013 для визначення показників якості електроенергії провали слід класифікувати за двома критеріями:
- Величина залишкової напруги.
- Тривалість.
Оскільки поява провалів носить випадковий характер, для наведених вище критеріїв не встановлені чисельні значення. Проте, вимірювання амплітуди і тривалості повинні проводитися з метою створення статистичного масиву, що дозволяє встановити ймовірність випадкової події для певної електромережі, з метою характеризувати КЕ.
Що стосується «допустимих за ГОСТом провалів», то дане словосполучення не має сенсу, оскільки під провалом мається на увазі відхилення від встановленої ГОСТом норми (0, 9U ном). Якщо бути точним, то можна назвати нормуванням допустиму тривалість провалу (30 с), при перевищенні якого відхилення вважається зниженою напругою.
Вплив провалів на роботу електрообладнання
Дане явище вважається менш небезпечним відхилення частоти і імпульсів напруги, але, тим не менш, провали можуть призвести до таких наслідків:
- Зниженню інтенсивності світлового потоку, виробленого джерелами з ниткою розжарення.
- Зниженню чутливості радіо- і телеприймачів.
- Нестабільності роботи рентгенівських установок.
- Помилкових спрацьовувань електронних систем управління.
- Зниження рівня постійного струму в контактній мережі електротранспорту негативно відбивається на роботі рухомого складу.
- Зміни характеристик перетворювачів напруги.
- Падіння потужності електродвигунів, що призводить до електропотерям і зносу.
Глибина провалу більше 10% від допустимого відхилення з великою ймовірністю викличе відключення газорозрядних джерел освітлення. При низькій напрузі, більше 15% від допустимої норми, відбудеться розмикання пускачів, що викличе відключення електрообладнання і, як наслідок, призведе до порушення техпроцесу.
Характерно, що на дугову електрозварювання провали не роблять істотного впливу на увазі великий термічної інерційності процесу, в той час як якість точкового зварювання істотно знижується.
Фінансова сторона питання
Говорячи про вплив провалів на електрообладнання, ми випустили з уваги фінансові втрати, які складаються з наступних складових:
- Втрачений прибуток через простій обладнання і втрати часу на відновлення технологічного циклу.
- Ремонт вийшло з ладу.
- Втрати сировини і т.д.
Як боротися з провалами напруги?
Як ми з'ясували, провали є випадковим явищем, тривалість якого залежить від спрацювання захисних систем, а глибина - віддаленістю від проблемної ділянки. Оскільки змінити ймовірність прояви не представляється можливим, то залишається тільки вплив на масштаб провалу і усунення наслідків.
Зробити це можна шляхом оптимізації мережі, щоб проводилася компенсація провалів при різких змінах навантаження, а також установки спеціальних приладів для контролю фазних напруг на відповідність номінальному рівню та виключенню несиметрії. Не менш ефективно діє стабілізуючий обладнання, встановлене у споживача електроенергії. Серйозніші прилади можуть виступати в ролі регулятора напруги і перетворювача основної частоти.
Якщо проблема викликається замиканнями, то установка системи АПВ, а при критичних провалах і АВР, може скоротити гранично допустиму тривалість відхилення до короткого переривання. Тобто, автоматична система зробить повторне включення і якщо це не дасть результату, відбудеться введення резерву.
Радимо ознайомитися і прочитати:
- Пристрій захисту від перенапруги в квартирі
- Мостова схема двухполуперіодного випрямляча