При проектуванні електроприладів, в тому числі і побутової техніки, враховуються номінальні характеристики мережі, від якої вони будуть працювати. Але в системах електропостачання можуть відбуватися процеси, що викликають відхилення від номінальних параметрів. Допустиме відхилення напруги в мережі, частоти, а також інших характеристик, регулюється вимогами ГОСТ 13109-97 (міжнародний стандарт, прийнятий в Росії, Республіці Білорусь, Україні та в більшості інших країн СНД). Наведемо інформацію про допустимі норми відхилень і викликають їх причини.

Норми напруги в електромережі по ГОСТу

У нормативному документі визначено декілька показників, що дозволяють характеризувати якість електроенергії в точках приєднання (введення в мережі споживачів). Перелічимо найбільш значимі параметри і наведемо допустимі діапазони відхилень для кожного з них:

  • Для сталого відхилення напруги не більше 5, 0% від номіналу (допустима норма) при тривалому часовому проміжку і до 10% для короткострокової аномалії (гранично допустима норма). Зауважимо, що дані показники повинні бути прописані в договорі про надання послуг, при цьому зазначені норми повинні відповідати чинним нормам. Наприклад, для побутових мереж (220 В) бути в межах 198, 0-220, 0 В, а для трифазних (0, 40 кВ) - не менше 360, 0 В і не більше 440 Вольт.
  • Перепади напруги, такі відхилення характеризуються амплітудою, тривалістю і частотою інтервалів. Нормально допустимий розмах амплітуди не повинен перевищувати 10, 0% від норми. До перепадів також відносять дозу флікера (мерехтіння світла в слідстві перепадів напруги, викликають втому), це параметр вимірюється спеціальним приладом (флікометром). Допустима короткострокова доза - 1, 38, тривала - 1.
    Приклад усталеного відхилення і коливання напруги
  • Кидки і провали. До перших відносяться короткострокові збільшення амплітуди напруги, що перевищують 1, 10 номіналу. Під другим явищем мається на увазі зменшення амплітуди на величину більше 0, 9 від норми, з подальшим поверненням до нормальних параметрів. Зважаючи на особливості природи процесів дані відхилення не нормуються. При частому прояві рекомендується встановити обмежувач напруги (для захисту від кидків) і ДБЖ (при частих провалах).
  • Перенапруження електричної мережі, під цим визначенням мається на увазі перевищення номіналу на величину більше 10% триває понад 10-ти мілісекунд.
    Приклади перенапруги і провалу (А), кидків (В)
  • Несиметрія напруги. Допустиме відхилення коефіцієнта несиметрії від норми - 2, 0%, граничне - 4, 0%.
  • Несинусоїдальність напруги. Визначається шляхом розрахунку коефіцієнта спотворення, після чого отримане значення порівнюють з нормативними значеннями.
    Приклад порушення синусоидальности напруги
  • Відхилення частоти. Згідно з чинними вимогами нормально допустиме відхилення цього параметра 0, 20 Гц, гранично допустимий - 0, 40 Гц.

Основні причини виникнення відхилення напруги в мережі

Тепер розглянемо, що могло викликати зміну пропускної здатності мережі:

  • Сталі відхилення напруги пов'язують з наступними причинами:
  1. Збільшення величини навантаження через підключення одного або декількох потужних споживачів. Характерний приклад - сезонне збільшення навантаження на енергосистеми через підключення обігрівального обладнання, а також добові піки.
  2. Збільшення числа споживачів без модернізації енергосистеми.
  3. Обрив або недостатню якість контакту нульового кабелю в трифазних системах.

При ситуаціях, описаних в першому пункті, постачальник нормалізує емоційну напругу, використовуючи спеціальні засоби регулювання. В інших випадках проводяться ремонтні роботи.

  • Причина перепадів напруги пов'язана з споживачами електричної енергії, з різко змінюється навантаженням (як правило, при цьому змінюється і реактивна потужність). Як приклад можна привести металургійні підприємства, обладнані дуговими печами. Подібний ефект можна спостерігати при роботі зварювального електрообладнання або поршневих компресорних установок.
  • Причини мінімальної напруги (провали) в більшості випадків пов'язані з КЗ, які можуть виникнути в мережі будинку, на лініях введення або ЛЕП. Тривалість провалів варіюється від мілісекунд до секунд, при цьому напруга може зменшуватися до 90% від норми. Найбільш чутлива до таких змін електроніка, нормалізувати її роботу можна за допомогою ДБЖ.
  • Виникнення імпульсних напруг може бути викликано комутаційними процесами, ударом блискавки в ПЛ, а також іншими причинами. При цьому величина імпульсу може багаторазово перевищувати стандартну напругу в квартирі по ГОСТу. Природно, що істотне збільшення максимальних значень цього параметра призведе до виходу з ладу підключеного до мережі обладнання, щоб не допустити цього, слід використовувати обмежувач перенапруги. Принцип роботи цього захисного пристрою і схему установки можна знайти на нашому сайті.
    Конструкція обмежувача перенапруги (ОПН)
  • При короткочасних перевантаженнях рівень відхилень значно нижче, ніж при кидках, але, тим не менш, це може стати причиною виходу з ладу обладнання, включеного в розетки. ОПН в цьому випадку не врятує, але допоможе реле напруги, яке справить захисне відключення і після нормалізації ситуації відновить підключення. Межі зміни спрацьовування (діапазон регулювання) можна задати самостійно або використовувати стандартні параметри. Що стосується причин, що викликають перенапруження, то вони пов'язані з комутаційними процесами і КЗ.
  • Несиметрія відбувається внаслідок перекосу навантаження між фазами. Ситуація виправляється шляхом транспозиції живильних ліній.
  • Порушення синусоидальности виникає в тих випадках, коли до енергосистеми підключається потужне обладнання, для якого характерна нелінійна ВАХ. У цій іпостасі можна привести промислові перетворювачі напруги з тиристорн елементами.
  • Частота мережі безпосередньо пов'язана з рівновагою активних потужностей джерела та споживача. Якщо відбувається дисбаланс, пов'язаний з недостатньою потужністю генераторів, спостерігається зниження частоти в енергосистемі до тих пір, поки не буде встановлено нову рівновагу. Відповідно, при надлишкових потужностях, відбувається зворотний процес, що викликає підвищення частоти.

Наслідки відхилення від стандартів

Відхилення від номінальних напруг може викликати багато небажаних наслідків, починаючи від збоїв в роботі побутової техніки і закінчуючи порушеннями виробничих технологічних процесів і створенням аварійних ситуацій. Наведемо кілька прикладів:

  • Довгострокові відхилення напруги понад встановлену норму призводять до зниження терміну експлуатації електрообладнання.
  • Кидки з великою ймовірністю можуть вивести з ладу електронні прилади та іншу техніку, підключену до мережі.
  • При провалах відбуваються збої в роботі обчислювальних потужностей, що збільшує ризики втрати інформації.
  • Перекіс фаз призводить до критичного підвищення напруги, що викличе, в кращому випадку, спрацьовування захисту в обладнанні, а в гіршому - повністю виведе його з ладу.
  • Зміна частоти моментально відіб'ється на швидкості обертання асинхронних двигунів, а також призведе до зниження активної потужності. Крім відхилення призведуть до зміни ЕРС генераторів, що викличе лавинний процес.

Ми навели лише кілька прикладів, але і їх цілком достатньо, щоб стало зрозуміло наскільки важливо дотримуватися норм, зазначених у цих стандартах і ПУЕ.

Категорія:

Електрик