Лекция 17-Качество эл.энергии

1.

ЛЕКЦИЯ № 16
По профессиональному модулю
МДК 01. 02 ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ
для специальности среднего профессионального образования
13.02.11 Техническая эксплуатация и обслуживание электрического и электромеханического
оборудования (по отраслям)
Раздел 9. Качество электроэнергии
Литература: Электроснабжение объектов: Учеб. пособие для студ. учреждений
сред. проф. Образования / Е.А. Конюхова – 9-е изд., исправ. - М.: Издательство
«Мастерство», 2013.-320 с: ил.

2. Учебные вопросы:

1. Влияние напряжения на работу элементов
электрической сети.
2. Показатели качества напряжения.

3.

1. Влияние напряжения на работу элементов эл.сети
Качество электроэнергии определяется совокупностью
характеристик эл.энергии (при которых эл.приемники могут
нормально работать) и рассматривается для конкретных
режимов работы сети:
нормальный режим – установившийся режим работы сети,
при котором работают все элементы сети, обеспечиващие
эл.снабжение подключенных к сети потребителей;
аварийный режим – установившийся режим сети,
возникающий при аварийном нарушении электроснабжения;
послеаварийный режим – установившийся режим сети,
возникающий после аварийного отключения поврежденного
элемента сети до восстановления электроснабжения в
нормальном режиме.
Качество
напряжения
в
эл.энергетических
системах
характеризуется свойствами эл.энергии:
– отклонениями напряжения – это отличие фактического
напряжения в установившемся режиме работы системы от его
номинального значения.

4.

Возникают в результате потери напряжения в элементах сети
при передаче по ней активной и реактивной мощностей,
обычно проявляются в местных сетях, зависят от режима
работы и параметров эл.приемников и сетей.
– колебаниями напряжения – это быстро меняющиеся
отклонения напряжения длительностью от полупериода до
нескольких секунд.
Возникают
из-за
резкопеременных
режимов
работы
эл.приемников (сварка, электролиз, прокатные станы, тяговые
подстанции).
– несимметрией трехфазной системы напряжений – это
неравномерная загрузка фазных линий, питающих однофазные потребители, что приводит к появлению больших
токов нулевой и обратной последовательностей.
Возникают
из-за
несимметричных
или
однофазных
эл.приемников (сварочные агрегаты, освещение, дуговые
сталеплавильные печи, однофазная коммунально-бытовая
нагрузка).

5.

– несинусоидальностью напряжения – это искажение
синусоидальной формы кривой напряжения (появление
вграфике напряжения высших гармоник).
Возникают из-за эл.приемников с нелинейной вольтамперной
характеристикой,
потребляющих
ток,
форма
кривой
напряжения которого отличается от синусоиды (полупроводниковые преобразователи).
2. Показатели качества напряжения
Показатели и нормы качества напряжения в эл.сетях
установлены межгосударственным стандартом ГОСТ-321442013 «Нормы качества электрической энергии в системах
электроснабжения общего назначения».
Нормы являются обязательными для всех режимов работы
эл. сетей, кроме особых режимов, обусловленных:
– исключительными погодными условиями и стихийными
бедствиями (ураган, землетрясение),
– непредвиденными ситуациями (пожар, война).
Оценка соответствия показателей качества напряжения нормам проводится в течение расчетного периода – 24 ч.
Дадим краткую характеристику некоторым нормам качества.

6.

1.Установившееся отклонение напряжения ( 10%)
определяют в процентах по формуле:
U у U ном
U у
100
%,
(9.1)
U ном
где U ном – номинальное междуфазное напряжение эл. сети;
U у – значение усредненного действующего междуфазного
(фазного) напряжения основной частоты за 1 мин.
Рисунок 9.1 Кривые отклонения
и колебания напряжения
Наиболее вероятным виновником выхода отклонений напряжения за допустимые значения является энергоснабжающая
организация (рисунок 9.1).

7.

2. Размах изменения напряжения и доза фликера
характеризуют колебания напряжения (причина – потребители
с резко переменной нагрузкой), отрицательно влияет на
работу осветительных установок.
Размах изменения напряжения определяется формулой:
U i U i 1
U1
100
%,
(9.2)
2U ном
где U i , U i 1 –значения следующих друг за другом экстремумов
огибающей амплитудных значений напряжения.
Фликер – субъективное восприятие человеком колебаний
светового потока искусственных источников освещения,
вызванных колебаниями напряжения в сети.
Доза фликера – мера восприимчивости глаза человека к
воздействию фликера за установленный промежуток времени
(для кратковременной – 10 мин., для длительной – 2 ч.).
3. Искажение синусоидальности кривой напряжения характеристика несинусоидалъности кривой напряжения
(рисунок 9.2). Основными виновниками являются потребители
с нелинейной нагрузкой (например, преобразователи тока).

8.

Рисунок 9.2 - Кривая несинусоидальности напряжения
Из-за несинусоидальности (высших гармоник) в элементах
сети появляются дополнительные потери мощности,
эл.энергии, напряжения, что вызывает повышенный износ и
сокращение сроков службы трансф-ров, кабелей, батарей
конденсаторов и эл.двигателей.
Снижение уровней высших гармоник до норм осуществляется с помощью фильтров высших гармоник.
4. Несимметрия напряжения по обратной и нулевой
последовательностям, основными виновниками являются:
– потребители с однофазными эл.приемниками;
– потребители с несимметричной нагрузкой.
Снижение несимметрии напряжений достигается:
– уменьшением сопротивления сети токам обратной и
нулевой последовательностей;

9.

а) за счет трансформаторов 10/0,38кВ со схемой соединения обмоток «звезда-зигзаг» «треугольник-звезда с нулем»;
б) за счет увеличения сечения нулевого проводника в сетях
0,38 кВ.
– снижением самих токов этих последовательностей:
а) в 4хпроводных сетях напряжением 0,38кВ с глухозаземленной нейтралью за счет перераспределения однофазных эл.приемников для выравнивания нагрузок фаз;
б) в сетях 6-10кВ с изолированной нейтралью, токи обратной последовательности снижают батареями конденсаторов
между фазами сети (создаваемый БК ток будет
противоположен току обратной последовательности).
5. Длительность провала напряжения - характеристика
провала напряжения, т.е. резкого спада напряжения ниже
номинального уровня с последующим восстановлением до
этого уровня. Причиной появления его является кратковременное короткое замыкание в эл. сети (рисунок 9.3).
Предельно допустимое значение длительности провала напряжения в сетях до 20 кВ равно 30с, устраняется автоматически в любой точке сети релейной защитой и автоматикой.

10.

Рисунок 9.3 - Кривая перенапряжения и провала напряжения

11.

6. Импульсное напряжение – максимальное значение напряжения при резком его изменении в результате грозовых
разрядов или ненормальной работы коммутационных
аппаратов (рисунок 9.4).
7.Временное перенапряжение:
при обрыве нулевого провода в
трехфазных сетях 0,38кВ с глухозаземленной нейтралью возникают временные перенапряжения между фазой и землей.
Уровень таких перенапряжений
при значительной несимметрии
фазных нагрузок может достигать Рисунок 10.4 - Кривая
значений междуфазного напря- импульсного напряжения
жения 220В!
Остальные характеристики см.
ГОСТ.