Расчеты отклонения потерь напряжения в промышленных сетях, их характеристика

14.

Электроэнергия является важнейшим сырьем, потребляемым в процессе материального производства. Ее качество существенно влияет на технико-экономические характеристики и надежность работы электрооборудования.

Качество электроэнергии (КЭ) определяется через качество работы электроприемников (ЭП), которые предназначены для функционирования при определенных номинальных параметрах. На КЭ заметное влияние оказывают параметры сетей, а также их изношенность. Например, значения напряжения на зажимах ЭП зависят от протяженности и схемы электросети. В свою очередь потребители влияют на КЭ, внося искажения напряжения.

Согласно ГОСТ 13109-97 наиболее вероятным виновником при отклонении, провале и импульсе напряжения, а также при отклонении частоты и временном перенапряжении является энергоснабжающая организация. В колебаниях напряжения виноват потребитель с переменной нагрузкой, в несинусоидальности - потребитель с нелинейной нагрузкой, а в несимметрии трехфазной системы – потребитель с несимметричной нагрузкой.

ГОСТ 13109-97 называет и дает характеристику основным ПКЭ.

1. Отклонение напряжения хар-ся показателем установившегося отклонения напряжения. Нормально и предельно допустимые нормы составляют ±5 и ±10% от номинального напряжения.

2. Колебания напряжения характеризуются размахом изменения напряжения и дозой фликера. Нормы размаха изменения напряжения определяется в ГОСТ 1310-97 по соответствующим графикам, например для 380В норма составляет ±10%. Предельно допустимые значения кратковременной и длительной дозы фликера (мера восприимчивости человека к воздействию колебаний светового потока, вызванных колебаниями напряжения) составляют 1,38 и 1,0.

3. Несинусоидальность напряжения хар-ся коэф-ом искажения синусоидальности кривой напряжения и коэф-ом n-ой гармонической составляющей напряжения. Нормы определяются по таблицам в ГОСТ 1310-97, для разных напряжений различны.

4. Несиммертия напряжений хар-ся коэф-тами напряжения несимметрии по обратной (нормально допустимое 2%, предельно – 4%) и нулевой (нормы такие же) последовательности.

5. Отклонение частоты хар-ся показателем отклонения частоты (нормально и предельно допустимые значения ±0,2 и ±0,4Гц)

6. Провал напряжения хар-ся длительностью провала напряжения (например, для сетей до 20кВ предельно допустимое значение 30с)

7. Импульс напряжения хар-ся показателем импульса напряжения. Нормы для грозовых и коммутационных импульсов различны, опр-ся по ГОСТ 1310-97.

8. Временное перенапряжение хар-ся коэф-ом временного перенапряжения (нормы для различных напряжений различны)

13. Влияние качества электроэнергии на работу электроприемников и потребителей электрической энергии.

Снижение значений параметров качества электроэнергии приводит к ряду отрицательных последствий технологического, электромагнитного и экономического характера:

- невозможность нормального хода технологических процессов потребителей;

- значительные финансовые потери;

- увеличение потерь активной мощности и электроэнергии;

- сокращение срока службы электрооборудования;

- увеличение капитальных вложений в электрическую систему.

Отклонения напряженияоказывают значительное влияние на работу АД, которые наиболее распространенны в промышленности. Вращающий момент двигателя пропорционален квадрату напряжения, следовательно, при снижении напряжения уменьшается вращающий момент и частота вращения ротора двигателя. Так же увеличивается ток, потребляемый из сети. При этом происходит более интенсивный нагрев обмоток двигателя и, соответственно, снижается срок его службы. При провалах напряжения двигатель может остановиться. Повышение напряжения на зажимах электродвигателя приводит к увеличению потребляемой им реактивной мощности, что приводит к увеличению потерь активной мощности в элементах электрической сети. В лампах накаливания происходит изменение светового потока, а, следовательно, и изменение освещенности рабочей поверхности. Это приводит к резкому снижению производительности труда, а также к сокращению срока службы ламп.

Колебания напряженияоказывают значительное влияние на осветительные приборы: мигание источников освещения вызывает утомление зрения и организма в целом. Это ведет к снижению производительности труда, а в ряде случаев и к травматизму. Так же нарушается работа и сокращается срок службы электронной аппаратуры.

При несимметрии напряжений возникают магнитные поля, вращающиеся не только с синхронной скоростью в направлении вращения ротора, но и в противоположном. В результате возникает тормозной электромагнитный момент, а также дополнительный нагрев активных частей машины, главным образом, ротора за счет токов двойной частоты, следовательно уменьшается срок службы изоляции.

Несинусоидальностьвызывает: ускоренное старение изоляции; ухудшение cosφ; ухудшение или нарушение работы устройств автоматики, телемеханики, компьютерной техники и др

Снижение частоты оказывает наибольшее влияние на двигатели собственных нужд электростанций. Приводит к уменьшению их производительности, что сопровождается снижением располагаемой мощности генераторов и дальнейшим дефицитом активной мощности и снижением частоты (имеет место лавина частоты). Кроме этого, пониженная частота в электрической сети влияет и на срок службы оборудования, содержащего элементы со сталью, за счет увеличения тока намагничивания в таких аппаратах и дополнительного нагрева стальных сердечников.

14, . Методы и средства регулирования показателей качества электроэнергии.

Характерной особенностью пром. предприятий является увеличение удельного веса электроприемников с резкопеременным характером нагрузки, оказывающих специфическое влияние на качество эл.энергии в питающей сети. Эта специфичность характеризуется относительно высокой частотой изменений уровней высших гармоник, нессиметрией и появлением колебаний U. Под термином "качество электрической энергии" понимается соответствие основных параметров энергосистемы установленным нормам производства, передачи и распределения эл. энергии.

Способы регулирования U: а) Регулирование на шинах электростанций и ПС. На шинах эл.станций изменением тока возбуждения генераторов повышают U в часы максимума нагрузки и снижают U в часы минимума нагрузок. Регулирование U на шинах понизительной п/cт 6-10 кВ может осуществляться при помощи трансформаторов, статистических конденсаторов, синхронных компенсаторов и т.д. б) Регулирование на отходящих линиях. Индивидуальное регулирование U на каждой отходящей от шин п/ст линии является эффективным способом. Используются трансформаторы с РПН и конденсаторы для продольной компенсации.

в) Совместное регулирование U включает в себя первый и второй способы регулирования

г) Дополнительное регулирование U применяется в том случае, когда не удается обеспечить требуемое качество напряжения у некоторой части потребителей эл.энергии. д) Регулирование изменением схемы электроснабжения. В схеме эл.снабжен. осуществляют мероприятия позволяющие изменить величину и направление реактивной мощности и сопротивления отдельных участков, в результате чего изменяются уровни напряжения в отдельных точках сети.

Для поддержания уровней U в допустимых пределах используют методы, которые можно разделить на 2 группы: не требующие затрат на установку специальных регулирующих устройств и связанные с установкой таких устройств. Первая группа мероприятий включает в себя: Рациональное построение системы электроснабжения (применение повышенного напряжения для линий, питающих предприятие, применение глубоких вводов, применение трансформаторов с оптимальным коэффициентом загрузки, применение токопроводов для распределительных сетей). Правильный выбор ответвлений обмоток у трансформаторов, имеющих устройство переключения обмоток без возбуждения (ПБВ). Использование перемычек на напряжение до 1 кВ между цеховыми трансформаторами. Снижение сопротивления системы внутризаводского электроснабжения включением на параллельную работу транс-ров ГПП. Регулирование U генераторов собственных источников питания предприятия. Использование регулировочных возможностей синхронных электродвигателей.

Мероприятия по ограничению колебаний U.В первую очередь предусматриваются оптимальные решения схемы электроснабжения с минимальными дополнительными затратами, к числу которых относятся:

- приближение источников высшего U к электроприемникам с резкопеременной нагрузкой

- питание резкопеременных и спокойных нагрузок от отдельных трансформаторов

- соблюдение оптимального уровня мощности к.з. в сетях, питающих электрориемники с резкопеременной нагрузкой в пределах 750ч10000 МВА.

Если эти мероприятия оказываются недостаточными, то предусматриваются специальные устройства и установки для уменьшения размахов изменений напряжения.

Специальные быстродействующие синхронные компенсаторы, синхронные двигатели, статические источники реактивной мощности.

Способы уменьшения несинусоидальности U в электрических сетях 1)Увеличение числа фаз выпрямления. С увеличением числа фаз выпрямления форма первичного тока преобразователя приближается к току выпрямителя и, следовательно, U cети, уменьшается. 2)Многофазный эквивалентный режим работы преобразователей. 3)Снижение уровней гармоник средствами питающей сети достигается в основном рациональным построением схемы электроснабжения, при котором обеспечивается допустимый уровень гармоник напряжения на шинах потребителя. 4)Фильтры высших гармоник. Звено фильтра представляет собой контур из последовательно соединенных индуктивности и ёмкости, настроенный на частоту определенной гармоники.

Качество эл.энергии в значительной степени связано с процессами её передачи и распределения. Оно является критическим параметром для современного производства.

Расчеты отклонения потерь напряжения в промышленных сетях, их характеристика.

Отклонением напряжения называется медленно протекающее изменение напряжения, когда скорость изменения напряжения меньше 1% в секунду. Отклонения напряжения от установленных уровней как в сторону повышения, так и в сторону понижения приводят к ухудшению работы электрооборудования, а в некоторых случаях к преждевременному его износу и выходу из строя.

Причиной отклонений напряжения у потребителей данного предприятия является изменение режима работы его электроприемников и электроприемников других потребителей, питающихся от той же сети, а также режима питающей энергосистемы. В результате изменяются токи в сети и, следовательно, потери напряжения в ней.

Отклонение напряжения δUс сети представляет собой разность между фактическим Uc и номинальным Uном напряжениями, выра­женную в процентах:

Отклонения напряжения будут положительными при U_с>U_ном и отрицательными при U_c<U_ном.

Если для рассматриваемого момента времени отклонение напря­жения в начале линии составляет δU_1t, а потеря напряжения в ней равна ΔU_t то отклонение напряжения в конце линии для этого вре­мени:

Если цепь состоит из нескольких звеньев, то отклонение напря­жения в конце цепи:

Если в цепь включены регулирующие устройства, то к отклоне­нию напряжения в начале цепи необходимо алгебраически прибавить добавочные напряжения, создаваемые регулирующими устройствами. Тогда для отклонения напряжения в любой точке сети можно записать следующее:

где ΣδUt — алгебраическая сумма добавочных напряжений, создавае­мая центром питания и регулирующими устройствами;

ΣΔUt — сумма потерь на­пряжения во всех звеньях расчетной цепи в расчетный момент вре­мени.

Напряжение на зажимах приемника электроэнергии, ближайшего к источнику питания, не должно превышать номинальное напряжение больше чем на заданную величину. Тогда для наиболее близких и наи­более удаленных приемников, подключенных к сети, получим для режима максимальных нагрузок соответственно значения верхнего и нижнего пределов отклонения:

где δU_Ш — отклонение напряжения на шинах пункта питания сети, %;

ΔUнм — потеря напряжения (наименьшая) до ближайшего приемника, %;

ΔUнб — потеря напряжения (наибольшая) до наиболее удаленного приемника, %.

Значение верхнего предела отклонения обычно положительно, зна­чение нижнего — отрицательно.

Из этих выражений следует, что

Если ближайший приемник присоединен к шинам пункта питания или потеря напряжения до него незначительна, то можно принять ΔU_нм = 0, тогда

Это положение показано на рисунке 1.

Рисунок 1 – Схема и график отклонений и потерь напряжения

Так, например, при допустимых отклонениях напряжения на зажимах приемника ±5% величина потери напряжения в сети не должна превышать .

Поиск по сайту: