Вплив якості електроенергії на роботу електроприймачів і електричних апаратів

Якість електроенергії характеризується певними показниками. Основними є частота змінного струму (f) і напруга (U). Якість електроенергії впливає на роботу електроприймачів і на роботу електричних апаратів, приєднаних до електричних мереж. Всі електричні приймачі та апарати характеризуються певними номінальними параметрами (fHOM. UHOM. IHOM і т.д.). Зміна частоти і напруги викликають зміна технічних і економічних показників роботи електричних приймачів і апаратів.

Розрізняють електромагнітне і технологічний вплив відхилення частоти на роботу електроприймачів. Електромагнітна складова обумовлюється збільшенням втрат активної потужності і зростанням споживання активної та реактивної потужностей. Можна вважати, що зниження частоти на 1% збільшує втрати в мережах на 2%. Технологічна складова викликана в основному недовипуска промисловими підприємствами продукції. Згідно з експертними оцінками, значення технологічного збитку на порядок вище електромагнітного.

Технологічна складова пов'язана з істотним впливом (f) частоти на число обертів електродвигунів, а, отже, і на продуктивність механізмів. Більшість технологічних ліній обладнано механізмами, де в якості приводів служать асинхронні двигуни. Частота обертання цих двигунів пропорційна зміні частоти мережі, а продуктивність технологічних ліній залежить від частоти обертання двигуна. При значному підвищенні частоти в енергосистемі, що може бути, наприклад, в разі зменшення (скидання) навантаження, можуть виникнути матеріальні збитки.

Крім того, знижена частота в електричній мережі впливає на термін служби обладнання, що містить елементи зі сталлю (електродвигуни, трансформатори), за рахунок збільшення струму намагнічування в таких апаратах і додаткового нагріву сталевих елементів.

При проектуванні в розрахунках електромереж вплив зміни (f) частоти не розглядається. Передбачається, що електрична система забезпечує підтримку стандартної частоти f = 50 Гц.

Зміна U справляє негативний вплив на роботу освітлювальних ламп і асинхронних двигунів, які складають значну частину всіх електроприймачів в енергосистемі. Небажано як підвищення U, так і його зниження на затискачах електроприймачів. Зниження U викликає різке зменшення () світлового потоку ламп розжарювання і їх ККД При зниженні U на 5% світловий потік зменшується на 18%. а зниження U на 10% призводить до зменшення потоку вже більш ніж на 30%. Це призводить до значного зменшення освітленості робочих місць на виробництві та до зниження продуктивності праці і погіршення його якості, може збільшитися число нещасних випадків.

При збільшенні U світловий потік помітно підвищується, але значно зменшується термін служби ламп. Так при підвищенні U на 10% світловий потік ламп збільшується приблизно на 30%. а термін служби ламп скорочується майже в 3 рази.

Зниження U в мережі енергосистеми може стати причиною масового зупинення асинхронних двигунів і може привести до виникнення важкої системної аварії. При зниженні крутного моменту асинхронних двигунів, пропорційного квадрату напруги на затискачах двигунів, може статися зупинка або неможливість запуску двигунів. При зниженій напрузі у двигунів погіршується к.к.д. і відбувається процес більш інтенсивного старіння ізоляції через збільшення струму, що проходить по обмотках. Одночасно збільшується ковзання і зменшується число обертів двигуна. При цьому може знизитися продуктивність з'єднаних з двигуном механізмів.

Збільшення U на затискачах асинхронних двигунів несприятливо позначається на умовах їх роботи. Істотно збільшується їх струм, що викликає перевантаження обмотки статора. Може помітно зрости споживання реактивної потужності двигунами.

Зміна напружень на затискачах електроприймачів технологічних установок промислових підприємств також є несприятливим фактором, який призводить до зниження техніко-економічних показників роботи цих установок, тобто при зниженні U зменшується продуктивність установок, дорожчає продукція, що випускається, збільшується витрата електроенергії на одиницю продукції.

Аналізуючи вплив зміни U у споживачів в якості споживачів повинні розглядатися і трансформатори (автотрансформатори), що встановлюються на підстанції. Зниження U у трансформаторів при незмінній потужності призводить до збільшення струму в обмотках. У багатьох випадках це не становить небезпеки для трансформаторів, тому що їх SНОМ часто перевищує навантаження, і конструкція трансформаторів дозволяє допускати деяку перевантаження. Однак при оцінці можливості перевантаження необхідно правильно визначати очікуваний максимальний струм, на величину якого може вплинути зниження напруги на затискачах трансформатора.

Більш небезпечним для трансформатора може виявитися підвищення підводиться до нього напруги. Пов'язано це з істотним збільшенням намагнічує струму, яке у трансформаторів більш помітно внаслідок різкого збільшення реактивного опору намагнічування. Це характерно при перевищенні номінального напруги регулювального відгалуження обмотки. Значне зростання струму намагнічування (I) при збільшенні напруги на відгалуженні пояснюється роботою трансформаторів в області нелінійної характеристики намагнічування, а це призводить до спотворення кривої струму намагнічування (I) і появи вищих гармонік, які обумовлюють збільшення втрат активної потужності (Р) в муздрамтеатрі і його додатковий нагрів.

Істотна зміна характеристик навантаження при відхиленнях напруги від номінального на її затискачах призводить до необхідності обмежувати ці відхилення гранично допустимими значеннями. Досвід показує, що допустимі відхилення від номінальної напруги повинні бути відносно малими. Тому електромережу повинна бути побудована таким чином, щоб напруги в її окремих пунктах (вузлах) істотно не відрізнялися один від одного і від напруги джерела живлення. При цьому часто доводиться застосовувати спеціальні пристрої для регулювання напруги.

Схожі статті