Електроенергія є найважливішим сировиною, що споживаються в процесі матеріального виробництва. Її якість істотно впливає на техніко-економічні характеристики і надійність роботи електрообладнання.
Якість електроенергії (КЕ) визначається через якість роботи електроприймачів (ЕП), які призначені для функціонування при певних номінальних параметрах. На КЕ помітний вплив чинять параметри мереж, а також їх зношеність. Наприклад, значення напруги на затискачах ЕП залежать від протяжності та схеми електромережі. У свою чергу споживачі впливають на КЕ, вносячи спотворення напруги.
Згідно ГОСТ 13109-97 найбільш імовірним винуватцем при відхиленні, провал і імпульсі напруги, а також при відхиленні частоти і тимчасовому перенапруженні є енергопостачальна організація. У коливаннях напруги винен споживач зі змінним навантаженням, в несинусоидальности - споживач з нелінійним навантаженням, а в несиметрії трифазної системи - споживач з несиметричним навантаженням.
ГОСТ 13109-97 називає і дає характеристику основним ПКЕ.
1. Відхилення напруги хар-ся показником усталеного відхилення напруги. Нормально і гранично допустимі норми становлять ± 5 і ± 10% від номінальної напруги.
2. Коливання напруги характеризуються розмахом зміни напруги і дозою флікера. Норми розмаху зміни напруги визначається в ГОСТ 1310-97 за відповідними графіками, наприклад для 380В норма становить ± 10%. Гранично допустимі значення короткочасної і тривалої дози флікера (міра сприйнятливості людини до впливу коливань світлового потоку, викликаних коливаннями напруги) складають 1,38 і 1,0.
3. Несинусоїдальність напруги хар-ся коеф-му спотворення синусоидальности кривої напруги і коеф-му n-ой гармонійної складової напруги. Норми визначаються за таблицями в ГОСТ 1310-97, для різних напруг різні.
4. Несіммертія напруг хар-ся коеф-тами напруги несиметрії по зворотній (нормально допустиме 2%, гранично - 4%) і нульовий (норми такі ж) послідовності.
5. Відхилення частоти хар-ся показником відхилення частоти (нормально і гранично допустимі значення ± 0,2 і ± 0,4Гц)
6. Провал напруги хар-ся тривалістю провалу напруги (наприклад, для мереж до 20кВ гранично допустиме значення 30с)
7. Імпульс напруги хар-ся показником імпульсу напруги. Норми для грозових і комутаційних імпульсів різні, опр-ся по ГОСТ 1310-97.
8. Тимчасове перенапруження хар-ся коеф-му тимчасового перенапруги (норми для різних напруг різні)
13. Вплив якості електроенергії на роботу електроприймачів і споживачів електричної енергії.
Зниження значень параметрів якості електроенергії призводить до ряду негативних наслідків технологічного, електромагнітного і економічного характеру:
- неможливість нормального ходу технологічних процесів споживачів;
- значні фінансові втрати;
- збільшення втрат активної потужності і електроенергії;
- скорочення терміну служби електроустаткування;
- збільшення капітальних вкладень в електричну систему.
Відхилення напруги роблять значний вплив на роботу АТ, які найбільш розповсюджені в промисловості. Момент, що обертає двигуна пропорційний квадрату напруги, отже, при зниженні напруги зменшується крутний момент і частота обертання ротора двигуна. Так само збільшується струм, споживаний з мережі. При цьому відбувається більш інтенсивний нагрів обмоток двигуна і, відповідно, знижується термін його служби. При провалах напруги двигун може зупинитися. Підвищення напруги на затискачах електродвигуна призводить до збільшення споживаної ним реактивної потужності, що призводить до збільшення втрат активної потужності в елементах електричної мережі. У лампах розжарювання відбувається зміна світлового потоку, а, отже, і зміна освітленості робочої поверхні. Це призводить до різкого зниження продуктивності праці, а також скоротити термін служби ламп.
Коливання напруги роблять значний вплив на освітлювальні прилади: миготіння джерел освітлення викликає стомлення зору й організму в цілому. Це веде до зниження продуктивності праці, а в ряді випадків і до травматизму. Так само порушується робота і скорочується термін служби електронної апаратури.
При несиметрії напруг виникають магнітні поля, що обертаються не тільки з синхронної швидкістю в напрямку обертання ротора, а й в протилежному. В результаті виникає гальмівний електромагнітний момент, а також додатковий нагрів активних частин машини, головним чином, ротора за рахунок струмів подвійний частоти, отже зменшується термін служби ізоляції.
Несинусоїдальність викликає: прискорене старіння ізоляції; погіршення cos # 966 ;; погіршення або порушення роботи пристроїв автоматики, телемеханіки, комп'ютерної техніки та ін
Зниження частоти має найбільший вплив на двигуни власних потреб електростанцій. Призводить до зменшення їх продуктивності, що супроводжується зниженням располагаемой потужності генераторів і подальшим дефіцитом активної потужності і зниженням частоти (має місце лавина частоти). Крім цього, знижена частота в електричній мережі впливає і на термін служби обладнання, що містить елементи зі сталлю, за рахунок збільшення струму намагнічування в таких апаратах і додаткового нагріву сталевих сердечників.
14 ,. Методи і засоби регулювання показників якості електроенергії.
Характерною особливістю пром. підприємств є збільшення питомої ваги електроприймачів з резкопеременной характером навантаження, що надають специфічний вплив на якість ел.енергії в мережі живлення. Ця специфічність характеризується відносно високою частотою змін рівнів вищих гармонік, нессіметріей і появою коливань U. Під терміном "якість електричної енергії" розуміється відповідність основних параметрів енергосистеми встановленим нормам виробництва, передачі і розподілу ел. енергії.
Способи регулювання U. а) Регулювання на шинах електростанцій і ПС. На шинах ел.станцій зміною струму збудження генераторів підвищують U в години максимуму навантаження і знижують U в годинник мінімуму навантажень. Регулювання U на шинах понизительной п / cт 6-10 кВ може здійснюватися за допомогою трансформаторів, статистичних конденсаторів, синхронних компенсаторів і т.д. б) Регулювання на лініях, що відходять. Індивідуальне регулювання U на кожній відходить від шин п / ст лінії є ефективним способом. Використовуються трансформатори з РПН і конденсатори для поздовжньої компенсації.
в) Спільне регулювання U включає в себе перший і другий способи регулювання
г) Додаткове регулювання U застосовується в тому випадку, коли не вдається забезпечити необхідну якість напруги у деякої частини споживачів ел.енергії. д) Регулювання зміною схеми електропостачання. У схемі ел.снабжен. здійснюють заходи дозволяють змінити величину і напрям реактивної потужності і опору окремих ділянок, в результаті чого змінюються рівні напруги в окремих точках мережі.
Для підтримки рівнів U в допустимих межах використовують методи, які можна розділити на 2 групи: які не потребують витрат на установку спеціальних регулюючих пристроїв і пов'язані з установкою таких пристроїв. Перша група заходів включає в себе: Раціональне побудова системи електропостачання (застосування підвищеної напруги для ліній, що живлять підприємство, застосування глибоких вводів, застосування трансформаторів з оптимальним коефіцієнтом завантаження, застосування струмопроводів для розподільних мереж). Правильний вибір відгалужень обмоток у трансформаторів, що мають пристрій перемикання обмоток без збудження (ПБЗ). Використання перемичок на напругу до 1 кВ між цеховими трансформаторами. Зниження опору системи внутрішньозаводського електропостачання включенням на паралельну роботу транс-рів ДПП. Регулювання U генераторів власних джерел харчування підприємства. Використання регулювальних можливостей синхронних електродвигунів.
Заходи щодо обмеження коливань U. В першу чергу передбачаються оптимальні рішення схеми електропостачання з мінімальними додатковими витратами, до числа яких відносяться:
- наближення джерел вищого U до електроприймачів з резкопеременной навантаженням
- харчування різкозмінних і спокійних навантажень від окремих трансформаторів
- дотримання оптимального рівня потужності к.з. в мережах, що живлять електроріемнікі з резкопеременной навантаженням в межах 750ч10000 МВА.
Якщо ці заходи виявляються недостатніми, то передбачаються спеціальні пристрої і установки для зменшення розмахів змін напруги.
Спеціальні швидкодіючі синхронні компенсатори, синхронні двигуни, статичні джерела реактивної потужності.
Способи зменшення несинусоїдальності U в електричних мережах 1) Збільшення числа фаз випрямлення. Зі збільшенням числа фаз випрямлення форма первинного струму перетворювача наближається до току випрямляча і, отже, U Мережі, зменшується. 2) багатофазного еквівалентний режим роботи перетворювачів. 3) Зниження рівнів гармонік засобами мережі живлення досягається в основному раціональним побудовою схеми електропостачання, при якому забезпечується допустимий рівень гармонік напруги на шинах споживача. 4) Фільтри вищих гармонік. Ланка фільтра являє собою контур з послідовно з'єднаних індуктивності і ємності, налаштований на частоту певної гармоніки.
Якість ел.енергії в значній мірі пов'язано з процесами її передачі і розподілу. Воно є критичним параметром для сучасного виробництва.
Розрахунки відхилення втрат напруги в промислових мережах, їх характеристика.
Відхиленням напруги називається повільно протікає зміна напруги, коли швидкість зміни напруги менше 1% в секунду. Відхилення напруги від встановлених рівнів як у бік підвищення, так і в бік зниження призводять до погіршення роботи електрообладнання, а в деяких випадках до передчасного його зносу і виходу з ладу.
Причиною відхилень напруги у споживачів даного підприємства є зміна режиму роботи його електроприймачів і електроприймачів інших споживачів, які живляться від тієї ж мережі, а також режиму живильної енергосистеми. В результаті змінюються струми в мережі і, отже, втрати напруги в ній.
відхилення напруги # 948; Uс мережі являє собою різницю між фактичним Uc і номінальним Uном напруженнями, Вира-женную в процентах:
Відхилення напруги будуть позитивними при Uс> Uном і негативними при Uc Якщо для даного моменту часу відхилення напря-вання на початку лінії становить # 948; U1t. а втрата напруги в ній дорівнює # 916; Ut то відхилення напруги в кінці лінії для цього ча-мени: Якщо ланцюг складається з декількох ланок, то відхилення напря-вання в кінці ланцюга: Якщо в ланцюг включено регулюючі пристрої, то до отклоне-нию напруги на початку ланцюга необхідно алгебраїчно додати додаткові напруги, створювані регулюючими пристроями. Тоді для відхилення напруги в будь-якій точці мережі можна записати наступне: де # 931; # 948; Ut - алгебраїчна сума додаткових напружень, создавае-травня центром харчування і регулюючими пристроями; # 931; # 916; Ut - сума втрат на-напруги в усіх ланках розрахункової ланцюга в розрахунковий момент ча-мени. Напруга на затискачах приймача електроенергії, найближчого до джерела живлення, не повинно перевищувати номінальну напругу більше ніж на задану величину. Тоді для найбільш близьких і найбільш віддалених приймачів, підключених до мережі, отримаємо для режиму максимальних навантажень відповідно значення верхнього та нижнього меж відхилення: де # 948; Uш - відхилення напруги на шинах пункту харчування мережі,%; # 916; Uнм - втрата напруги (найменша) до найближчого приймача,%; # 916; Uнб - втрата напруги (найбільша) до найбільш віддаленого приймача,%. Значення верхньої межі відхилення зазвичай позитивно, зна-чення нижнього - негативно. З цих виразів випливає, що Якщо найближчий приймач приєднаний до шин пункту харчування або втрата напруги до нього незначна, то можна прийняти # 916; Uнм = 0, тоді Це положення показано на малюнку 1.
Малюнок 1 - Схема і графік відхилень і втрат напруги
Так, наприклад, при допустимих відхиленнях напруги на затискачах приймача ± 5% величина втрати напруги в мережі не повинна перевищувати.