Файл: Высшего образования московский технологический институт.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 08.11.2023
Просмотров: 630
Скачиваний: 28
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
; в этом режиме электрооборудование может работать длительно, так как период остановки электрооборудования настолько длителен, что оно практически успевает охладиться до температуры окружающей среды (например, электродвигатели электроприводов вспомогательных механизмов).
Показатели и нормы качества электрической энергии в точках передачи электрической энергии пользователям электрических сетей низкого, среднего и высокого напряжения систем электроснабжения общего назначения переменного тока частотой 50 Гц определены ГОСТ 32144-2013 «Электрическая энергия совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения».
Данным стандартом определены следующие показатели:
Продолжительные изменения характеристик напряжения:
отклонение частоты;
медленные изменения напряжения;
колебания напряжения и фликер;
несинусоидальность напряжения;
несимметрия напряжений в трехфазных системах;
напряжения сигналов, передаваемых по электрическим сетям.
Случайные события:
прерывания напряжения;
провалы напряжения и перенапряжения;
импульсные напряжения.
Медленные изменения напряжения электропитания (как правило, продолжительностью более 1 мин) обусловлены обычно изменениями нагрузки электрической сети. Показателями КЭ, относящимися к медленным изменениям напряжения электропитания, являются отрицательное и положительное отклонения напряжения электропитания в точке передачи электрической энергии от номинального/согласованного значения, %: ;
где , - значения напряжения электропитания, меньшие и большие соответственно, усредненные в интервале времени 10 мин в соответствии с требованиями ГОСТ 30804.4.30, подраздел 5.12; - напряжение, равное стандартному номинальному напряжению или согласованному напряжению .
В электрических сетях низкого напряжения стандартное номинальное напряжение электропитания равно 220 В (между фазным и нейтральным проводниками для однофазных и четырехпроводных трехфазных систем) и 380 В (между фазными проводниками для трех- и четырехпроводных трехфазных систем). В электрических сетях среднего и высокого напряжений вместо значения номинального напряжения электропитания принимают согласованное напряжение электропитания .
Для указанных выше показателей КЭ установлены следующие нормы: положительные и отрицательные отклонения напряжения в точке передачи электрической энергии не должны превышать 10% номинального или согласованного значения напряжения в течение 100% времени интервала в одну неделю. Примечание - Установленные нормы медленных изменений напряжения электропитания относятся к 1008 интервалам времени измерений по 10 минут каждый. Допустимые значения положительного и отрицательного отклонений напряжения в точках общего присоединения должны быть установлены сетевой организацией с учетом необходимости выполнения норм настоящего стандарта в точках передачи электрической энергии. В электрической сети потребителя должны быть обеспечены условия, при которых отклонения напряжения питания на зажимах электроприемников не превышают установленных для них допустимых значений при выполнении требований настоящего стандарта к КЭ в точке передачи электрической энергии. При оценке соответствия электрической энергии нормам КЭ, относящимся к медленным изменениям напряжения, установленным в настоящем стандарте, должны быть проведены измерения по ГОСТ 30804.4.30, подраздел 5.12, класс А, при этом маркированные данные не учитываются.
1. Технологические установки:
- При снижении напряжения существенно ухудшается технологический процесс, увеличивается его длительность. Следовательно, увеличивается себестоимость производства.
- При повышении напряжения снижается срок службы оборудования, повышается вероятность аварий.
- При значительных отклонениях напряжения происходит срыв технологического процесса.
2. Освещение:
- Снижается срок службы ламп освещения, так, при величине напряжения 1,1 U ном срок службы ламп накаливания снижается в 4 раза.
- При величине напряжения 0,9 U ном снижается световой поток ламп накаливания на 40 % и люминесцентных ламп на 15 %.
При величине напряжения менее 0,9 U ном люминесцентные лампы мерцают, а при 0,8 U ном просто не загораются.
3. Электропривод:
- При снижении напряжения на зажимах асинхронного электродвигателя на 15 % момент снижается на 25 %. Двигатель может не запуститься или остановиться.
- При снижении напряжения увеличивается потребляемый от сети ток, что влечёт разогрев обмоток и снижение срока службы двигателя. При длительной работе на напряжении 0,9 U ном срок службы двигателя снижается вдвое.
- При повышении напряжения на 1 % увеличивается потребляемая двигателем реактивная мощность на 3 – 7 %. Снижается эффективность работы привода и сети.
Согласно ГОСТ 32144 — 2013 пункт 4.2.2 предельно допустимое значение установившегося отклонения на зажимах электроприемников должно быть в пределах ± 10 % от номинала сети.
Последствия отклонения от стандартов
Отклонение от номинальных напряжений может вызвать много нежелательных последствий, начиная от сбоев в работе бытовой техники и заканчивая нарушениями производственных техпроцессов и созданием аварийных ситуаций. Приведем несколько примеров:
Мы привели только несколько примеров, но и их вполне достаточно, чтобы стало понятно насколько важно придерживаться норм, указанных в настоящих стандартах и ПУЭ.
Контроль за отклонениями напряжения проводится тремя способами: 1) по уровню – ведется путем сравнения реальных отклонений напряжения с допустимыми значениями; 2) по месту в электрической системе – ведется в определенных точках сети, например в начале или конце
линии, на районной подстанции; 3) по длительности существования отклонения напряжения.
Регулированием напряжения называют процесс изменения уровней напряжения в характерных точках электрической системы с помощью специальных технических средств. Исторически развитие методов и способов регулирования напряжения и реактивной мощности происходило
от низших иерархических уровней управления энергосистемами к высшим. В частности, вначале использовалось регулирование напряжения в центрах питания распределительных сетей — на районных подстанциях, где изменением коэффициента трансформации поддерживалось напря-
жение у потребителей при изменении режима их работы. Регулирование напряжения вначале применялось также непосредственно у потребителей и на энергообъектах (электростанциях, подстанциях).
Каждый приемник электроэнергии имеет наилучшие технико-экономи- ческие показатели при определенном оптимальном напряжении на его зажимах. Отклонение напряжения от оптимального приводит к изменению техникоэкономических показателей приемников электрической энергии. При изменении напряжения меняются также показатели самой сети –– в основном за счет изменения потерь мощности и энергии. Таким образом, отклонения напряжения в отдельных точках сети оказывают влияние на всю систему электроснабжения промышленного предприятия.
Рассмотрим примеры влияния отклонений напряжения в системе электроснабжения на работу отдельных приемников электрической энергии и на протекание технологических процессов.
В настоящее время наиболее распространенными приемниками электрической энергии в промышленности являются асинхронные двигатели, которые используются для привода самых разнообразных механизмов. При отклонении напряжения сети от номинального активная мощность на валу асинхронного двигателя остается практически постоянной, однако изменяются потери активной мощности в нем, что может вызвать перерасход электрической энергии. Реактивная мощность двигателя при этом существенно меняется, в среднем повышение напряжения на 1 % приводит к росту потребления реактивной мощности на 5 %. При снижении напряжения на шинах загруженных асинхронных двигателей снижается их срок службы.
Находится усреднённое значение частоты за период изменений, равный одним суткам. Отклонение частоты f– это разность между действительным и номинальным значением частоты:δf=fу–fном , fу – установившаяся. В нормальном режиме допустимое отклонение частоты составляет ±0,2 Гц. Предельно допустимое ±0,4 Гц. Если частота выходит за рамки установленных пределов особенно в сторону уменьшения). То это означает, что в энергосистеме нарушен баланс между мощностью генераторов и потребителей, что привело к снижению частоты.
Длительная работа на пониженной частоте может привести к таким неблагоприятным последствиям, как:
Для предотвращения процесса снижения частоты в энергосистеме должен иметься резерв мощности генераторов. При выборе резервной мощности следует учитывать тот факт. Что турбогенераторы тепловых и атомных станций не могут быть быстро запущены из резервного состояния. Поэтому в качестве резервных мощностей целесообразно иметь гидрогенераторы или газотурбинные установки.
В каждый момент времени в систему должно поступать от генераторов электростанций столько электроэнергии, сколько в этот момент необходимо всем потребителям с учетом потерь при передаче, то есть баланс по активным мощностям при неизменной частоте записывается как
,
где – суммарная генерируемая активная мощность электростанций;
– суммарное потребление мощности.
Баланс активной мощности рассматривается для режима максимальных нагрузок (
-
Требования к показателям качества электрической энергии
Показатели и нормы качества электрической энергии в точках передачи электрической энергии пользователям электрических сетей низкого, среднего и высокого напряжения систем электроснабжения общего назначения переменного тока частотой 50 Гц определены ГОСТ 32144-2013 «Электрическая энергия совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения».
Данным стандартом определены следующие показатели:
Продолжительные изменения характеристик напряжения:
отклонение частоты;
медленные изменения напряжения;
колебания напряжения и фликер;
несинусоидальность напряжения;
несимметрия напряжений в трехфазных системах;
напряжения сигналов, передаваемых по электрическим сетям.
Случайные события:
прерывания напряжения;
провалы напряжения и перенапряжения;
импульсные напряжения.
-
Общая характеристика медленных изменений напряжения. Причины возникновения. Показатели, характеризующие медленные изменения напряжения
Медленные изменения напряжения электропитания (как правило, продолжительностью более 1 мин) обусловлены обычно изменениями нагрузки электрической сети. Показателями КЭ, относящимися к медленным изменениям напряжения электропитания, являются отрицательное и положительное отклонения напряжения электропитания в точке передачи электрической энергии от номинального/согласованного значения, %: ;
где , - значения напряжения электропитания, меньшие и большие соответственно, усредненные в интервале времени 10 мин в соответствии с требованиями ГОСТ 30804.4.30, подраздел 5.12; - напряжение, равное стандартному номинальному напряжению или согласованному напряжению . В электрических сетях низкого напряжения стандартное номинальное напряжение электропитания равно 220 В (между фазным и нейтральным проводниками для однофазных и четырехпроводных трехфазных систем) и 380 В (между фазными проводниками для трех- и четырехпроводных трехфазных систем). В электрических сетях среднего и высокого напряжений вместо значения номинального напряжения электропитания принимают согласованное напряжение электропитания .
Для указанных выше показателей КЭ установлены следующие нормы: положительные и отрицательные отклонения напряжения в точке передачи электрической энергии не должны превышать 10% номинального или согласованного значения напряжения в течение 100% времени интервала в одну неделю. Примечание - Установленные нормы медленных изменений напряжения электропитания относятся к 1008 интервалам времени измерений по 10 минут каждый. Допустимые значения положительного и отрицательного отклонений напряжения в точках общего присоединения должны быть установлены сетевой организацией с учетом необходимости выполнения норм настоящего стандарта в точках передачи электрической энергии. В электрической сети потребителя должны быть обеспечены условия, при которых отклонения напряжения питания на зажимах электроприемников не превышают установленных для них допустимых значений при выполнении требований настоящего стандарта к КЭ в точке передачи электрической энергии. При оценке соответствия электрической энергии нормам КЭ, относящимся к медленным изменениям напряжения, установленным в настоящем стандарте, должны быть проведены измерения по ГОСТ 30804.4.30, подраздел 5.12, класс А, при этом маркированные данные не учитываются.
-
Влияние медленных изменений напряжения на работу электроприемников
1. Технологические установки:
- При снижении напряжения существенно ухудшается технологический процесс, увеличивается его длительность. Следовательно, увеличивается себестоимость производства.
- При повышении напряжения снижается срок службы оборудования, повышается вероятность аварий.
- При значительных отклонениях напряжения происходит срыв технологического процесса.
2. Освещение:
- Снижается срок службы ламп освещения, так, при величине напряжения 1,1 U ном срок службы ламп накаливания снижается в 4 раза.
- При величине напряжения 0,9 U ном снижается световой поток ламп накаливания на 40 % и люминесцентных ламп на 15 %.
При величине напряжения менее 0,9 U ном люминесцентные лампы мерцают, а при 0,8 U ном просто не загораются.
3. Электропривод:
- При снижении напряжения на зажимах асинхронного электродвигателя на 15 % момент снижается на 25 %. Двигатель может не запуститься или остановиться.
- При снижении напряжения увеличивается потребляемый от сети ток, что влечёт разогрев обмоток и снижение срока службы двигателя. При длительной работе на напряжении 0,9 U ном срок службы двигателя снижается вдвое.
- При повышении напряжения на 1 % увеличивается потребляемая двигателем реактивная мощность на 3 – 7 %. Снижается эффективность работы привода и сети.
-
Отрицательные и положительные отклонения напряжения
Согласно ГОСТ 32144 — 2013 пункт 4.2.2 предельно допустимое значение установившегося отклонения на зажимах электроприемников должно быть в пределах ± 10 % от номинала сети.
Последствия отклонения от стандартов
Отклонение от номинальных напряжений может вызвать много нежелательных последствий, начиная от сбоев в работе бытовой техники и заканчивая нарушениями производственных техпроцессов и созданием аварийных ситуаций. Приведем несколько примеров:
-
Долгосрочные отклонения напряжения сверх установленной нормы приводят к снижению срока эксплуатации электрооборудования. -
Броски с большой вероятностью могут вывести из строя электронные приборы и другую технику, подключенную к сети. -
При провалах происходят сбои в работе вычислительных мощностей, что увеличивает риски потери информации. -
Перекос фаз приводит к критическому повышению напряжения, что вызовет, в лучшем случае, срабатывание защиты в оборудовании, а в худшем – полностью выведет его из строя. -
Изменение частоты моментально отразится на скорости вращения асинхронных двигателей, а также приведет к снижению активной мощности. Помимо отклонения приведут к изменению ЭДС генераторов, что вызовет лавинный процесс.
Мы привели только несколько примеров, но и их вполне достаточно, чтобы стало понятно насколько важно придерживаться норм, указанных в настоящих стандартах и ПУЭ.
-
Способы управления отклонением напряжения в электрических сетях.
Контроль за отклонениями напряжения проводится тремя способами: 1) по уровню – ведется путем сравнения реальных отклонений напряжения с допустимыми значениями; 2) по месту в электрической системе – ведется в определенных точках сети, например в начале или конце
линии, на районной подстанции; 3) по длительности существования отклонения напряжения.
Регулированием напряжения называют процесс изменения уровней напряжения в характерных точках электрической системы с помощью специальных технических средств. Исторически развитие методов и способов регулирования напряжения и реактивной мощности происходило
от низших иерархических уровней управления энергосистемами к высшим. В частности, вначале использовалось регулирование напряжения в центрах питания распределительных сетей — на районных подстанциях, где изменением коэффициента трансформации поддерживалось напря-
жение у потребителей при изменении режима их работы. Регулирование напряжения вначале применялось также непосредственно у потребителей и на энергообъектах (электростанциях, подстанциях).
-
Влияние отклонения напряжения на работу электроприемников.
Каждый приемник электроэнергии имеет наилучшие технико-экономи- ческие показатели при определенном оптимальном напряжении на его зажимах. Отклонение напряжения от оптимального приводит к изменению техникоэкономических показателей приемников электрической энергии. При изменении напряжения меняются также показатели самой сети –– в основном за счет изменения потерь мощности и энергии. Таким образом, отклонения напряжения в отдельных точках сети оказывают влияние на всю систему электроснабжения промышленного предприятия.
Рассмотрим примеры влияния отклонений напряжения в системе электроснабжения на работу отдельных приемников электрической энергии и на протекание технологических процессов.
В настоящее время наиболее распространенными приемниками электрической энергии в промышленности являются асинхронные двигатели, которые используются для привода самых разнообразных механизмов. При отклонении напряжения сети от номинального активная мощность на валу асинхронного двигателя остается практически постоянной, однако изменяются потери активной мощности в нем, что может вызвать перерасход электрической энергии. Реактивная мощность двигателя при этом существенно меняется, в среднем повышение напряжения на 1 % приводит к росту потребления реактивной мощности на 5 %. При снижении напряжения на шинах загруженных асинхронных двигателей снижается их срок службы.
-
Отклонение частоты
Находится усреднённое значение частоты за период изменений, равный одним суткам. Отклонение частоты f– это разность между действительным и номинальным значением частоты:δf=fу–fном , fу – установившаяся. В нормальном режиме допустимое отклонение частоты составляет ±0,2 Гц. Предельно допустимое ±0,4 Гц. Если частота выходит за рамки установленных пределов особенно в сторону уменьшения). То это означает, что в энергосистеме нарушен баланс между мощностью генераторов и потребителей, что привело к снижению частоты.
Длительная работа на пониженной частоте может привести к таким неблагоприятным последствиям, как:
-
Снижение производительности технологических установок вследствие уменьшения частоты вращения приводных электродвигателей. -
Появление погрешности в работе индукционных счётчиков электроэнергии. -
Снижение производительности механизмов собственных нужд на электростанциях, что приводит к снижению мощности генераторов. Этот процесс неприятен тем, что в системе и так существует дефицит мощности генераторов и наложение на него процесса снижения мощности собственных нужд может привести к возникновению тяжёлой системной аварии, выражающейся в резком снижении частоты и прекращении нормальной работы энергосистемы.
Для предотвращения процесса снижения частоты в энергосистеме должен иметься резерв мощности генераторов. При выборе резервной мощности следует учитывать тот факт. Что турбогенераторы тепловых и атомных станций не могут быть быстро запущены из резервного состояния. Поэтому в качестве резервных мощностей целесообразно иметь гидрогенераторы или газотурбинные установки.
-
Баланс активной и реактивной мощностей в энергосистеме
В каждый момент времени в систему должно поступать от генераторов электростанций столько электроэнергии, сколько в этот момент необходимо всем потребителям с учетом потерь при передаче, то есть баланс по активным мощностям при неизменной частоте записывается как
,
где – суммарная генерируемая активная мощность электростанций;
– суммарное потребление мощности.
Баланс активной мощности рассматривается для режима максимальных нагрузок (