Колебания напряжения в сети это

Колебание напряжения в сети (скачки, низкое/высокое напряжение)

Для того чтобы разобраться в причинах колебания напряжения в домашней сети, в том числе и при включении нагрузки, с начала надо понять какие процессы на это влияют. Большинство людей, не имеющих глубоких познаний в области электричества, считают, что у них в розетке ровно 220 Вольт и так оно и должно быть, ни меньше, ни больше. Попробуем разобраться во всем этом. Итак, по порядку…
Предположим, что у нас идеальный источник энергии, внутренним сопротивлением которого можно пренебречь, и к нему напрямую подсоединена нагрузка. Тогда можно смело утверждать, что напряжения на источнике энергии и на нагрузке равны и не меняются при изменении величины нагрузки
Uип=Uн.
Но на самом деле, между источником питания (трансформаторной подстанцией) и обычными потребителями электрической энергии большое количество различных элементов, которые участвуют в передаче энергии от источника до потребителя. К ним относятся сами линии электропередач (провода, шины), различные разъединители, автоматические выключатели, предохранители, счетчики и т.д. Все это в сумме создает дополнительную внутреннюю нагрузку в системе передачи электроэнергии, а, как известно, на каждой нагрузке возникает падение напряжения в зависимости от величины этой нагрузки. При отсутствии внутренней нагрузки ток в линии рассчитывался бы по формуле:
Iн=Uип/Rн, где Uип — напряжение источника питания, Rн — сопротивление нагрузки.
Тогда как с внутренней нагрузкой, ток уже рассчитывается по формуле:
Iн=Uип/Rвн+Rн, где Rвн — сопротивление внутренней нагрузки
Отсюда следует, что снижение напряжения ΔUвн на внутренней нагрузке Rвн равно:
ΔUвн=Iн х Rвн
А напряжение на нагрузке Uн рассчитывается по формуле второго закона Кирхгофа:
Uн=Uип-ΔUвн.
Из формулы видно, при подсоединении нагрузки напряжение снижается на величину падения напряжения на внутренней нагрузке передающей линии электропередач. Соответственно, с повышением нагрузки увеличивается и падение напряжения на внутренней нагрузке линии, что и является фактом снижения напряжения на нагрузке.
Теперь, когда понятно за счет чего происходит изменение напряжения в сети, рассмотрим конкретные причины:

1. Плохой контакт.
Эта причина является самой распространенной, поэтому если у вас вдруг начались проблемы с морганием света, особенно при включении какой-либо нагрузки, то в первую очередь необходимо провести профилактические работы по проверке и протяжке всех основных электрических соединений. Такую работу лучше доверить опытному электрику, т.к. причина может быть как в щите, так и в любой распределительной коробке или в общедомовой линии электропередач. При плохом контакте в соединении увеличивается нагрев контактирующих поверхностей, вследствие этого происходит окисление контакта, что в свою очередь еще хуже влияет на соединение. Это может привести к полной потере контакта (обрыву, разрушению) и даже к возгоранию изоляции проводников. То есть, по сути, плохой контакт не что иное, как дополнительное внутреннее сопротивление в линии, на котором и происходит падение напряжения, отражаясь, например, на мигании света.

2. Малое сечение электропроводки.
Данная причина возможна в старых зданиях, где при строительстве было заложено малое сечение электропроводки (толщина) ввиду отсутствия в то время мощных потребителей. И действительно, еще каких-то тридцать лет назад в быту не было ничего мощнее утюга, а сейчас у каждого огромное количество разных электроприборов: стиральные машины, микроволновые печи, духовки, пылесосы, чайники и т.д. При подключении большого числа энергоемких приборов к сети, которая не была рассчитана на большую мощность, также происходит проседание напряжения из-за сопротивления электропроводки. Омическое сопротивление проводника (электропроводки) обратно пропорционально сечению этого провода, соответственно, чем меньше сечение провода, тем больше его сопротивление. Сечение провода и текущий по нему ток можно сравнить с туннелем и идущим по нему человеком. Чем уже туннель, тем сложнее по нему продвигаться, так и току по проводам. Соответственно, чем больше ток нагрузки и меньше сечение проводов, тем больше падение на этих проводах. Такая причина возможна и в случае неправильно выбранного сечения провода при прокладке электропроводки.
В данной ситуации может помочь только замена электропроводки на провода с большим сечением (рассчитанным под данную нагрузку).

3. Большое количество потребителей на одной линии.
Довольно часто можно услышать такие жалобы, что когда сосед пользуется мощной нагрузкой (например – электро сауна, мощный станок), то у другого соседа свет то притухает, то ярко вспыхивает. Стоит понимать, что все потребители (дома) подключены к линии электропередач параллельно, поэтому если кто то из соседей включает мощную нагрузку, то напряжение начинает проседать не только у него, но и у всех, кто подключен к этой линии. Величина изменения напряжения в сети также зависит и от времени суток. Чаще всего колебания напряжения возникают в час пик, когда большая часть потребителей пользуются электроприборами (вечернее время и выходные).

4. Несимметричная нагрузка.
В бытовых электросетях, где в основном преобладает однофазная нагрузка (ТВ, ПК, стиральные машины, холодильники и т.д.), энергетикам зачастую сложно распределить равномерно потребителей по всем трем фазам линии электропередач, т.к. они самостоятельны и включаются в разное время. Основной причиной увеличения потерь в данном случае является несимметричная нагрузка, из-за которой сильно возрастают потери в трансформаторе подстанции.
Устранить причины колебаний напряжения, описанных в пунктах 3 и 4, поможет стабилизатор напряжения переменного тока. При подборе стабилизатора нужно учесть диапазон его входного напряжения, который должен быть шире значения колебаний напряжения в вашей электросети. Мощность выбираемого стабилизатора напряжения всегда лучше рассчитывать с запасом на 25-30%. Подробнее как выбрать стабилизатор здесь: ссылка.

12 причин появления скачков в сети

Анализ различных причин возникновения скачков напряжения в сети. Рассматриваются аварийные и технологические причины, приводящие к резким скачкам напряжения

Скачки напряжения. Определения и понятия

Скачки напряжения

Скачками напряжения в повседневной речи принято называть резкое (быстрое) значительное изменение значения напряжения. Как правило, под скачком напряжения понимается быстрое значительное увеличение напряжения. Юридически точного определения понятия «скачок напряжения» у нас не существует. Обычно юристы понимают под «скачком напряжения» отклонения качества поставляемой электроэнергии от требований нормативной документации.

Как правило, в судебной практике речь идет о таких скачках напряжения, которые стали причиной нанесения ущерба.

Четкого определения «скачка напряжения» в нормативной документации тоже не найти. Отраслевая нормативная документация различает следующие отклонения параметров электроснабжения от нормы: отклонения и колебания напряжения, перенапряжение.

Отклонение напряжения

«Отклонение напряжения» — это изменение амплитуды длительностью более 1 минуты. Различают нормально допустимое отклонение напряжения и предельно допустимое отклонение напряжения. При этом предельно допустимым является отклонение в 10% от номинального.

Колебание напряжения

«Колебание напряжения» — это изменение амплитуды длительностью менее 1 минуты. Различают нормально допустимое колебание напряжения и предельно допустимое колебание напряжения. При этом предельно допустимым является отклонение в 10% от номинального.

Перенапряжение

«Перенапряжение» — это значительное по амплитуде увеличение параметров тока. Перенапряжением считается повышение напряжения свыше 242 Вольт. Перенапряжение может проходить с длительностью и менее 1 секунды.

Таким образом, объединяя нормативные определения скачка электрического напряжения и юридическое понимание этого понятия, можно сказать, что скачками могут называться как не очень большие, но длительные изменения значения напряжения, так и кратковременные, но значительные превышения этого параметра. Последние ещё могут называться «импульсными скачками».

С точки зрения физики, важным является общая излишняя энергия, воздействующая на приборы — потребители тока. Именно эта энергия, вызванная скачком в сети, и приводит к нанесению ущерба подключенным электрическим приборам.

Причины появления скачков напряжения

Существует достаточное количество объективных и субъективных причин природного, аварийного и техногенного характера для появления скачков напряжения в электрических сетях. Ниже постараемся перечислить основные.

1 причина появления «скачка напряжения» — одновременное отключение мощных бытовых приборов

Причина появления скачка параметров тока кроется у нас дома. Сегодня современный дом очень насыщен мощными электрическими приборами. В домах со старой проводкой это очень опасно. Но и в новых домах часто бывает, что нагрузка не может быть рассчитана на использование очень мощных приборов по причине подключения всего нового дома к «старым электрическим сетям». На практике часто происходит следующее. В доме включаются несколько мощных электрических приборов, это приводит к падению параметров тока в сети. При резком отключении мощного прибора или нескольких мощных электрических приборов происходит резкий скачок.

Читайте также  Изменение напряжения импульсного блока питания

2 причина появления «скачка напряжения» — нестабильность в работе трансформаторной подстанции

Большинство трансформаторных подстанций, осуществляющих электроснабжение в распределительных и транспортирующих сетях, было построено достаточно давно. Оборудование, установленное на этих подстанциях, имеет сегодня значительный износ. Кроме того, многие подстанции работают с большой перегрузкой ввиду увеличения потребления электроэнергии. В результате на подстанциях случаются сбои в работе оборудования, приводящие к возникновению скачков.

3 причина появления «скачков напряжения» — аварии в передающих электрических сетях

Сотни тысяч километров линий электропередач окутывают все города и поселки нашей страны. К каждому дому, к каждому участку подходит линия электроснабжения. Перефразировав известную фразу из популярного фильма, можно сказать, что без электричества сегодня и «не туда», «и не сюда». Линии электропередач построенные десятки лет назад, не молодеют и сегодня. А значит, вероятность обрывов и замыкания на линиях передач существует. Такие аварии могут спровоцировать большие скачки электрического напряжения.

4 причина появления «скачков напряжения» — обрыв «нуля»

Это, пожалуй, самый частый и опасный вид аварии, вызывающий очень большое перенапряжение. Ежегодно тысячи человек несут ущерб по причине примитивного «обрыва нуля». В случае обрыва «нуля» может произойти появление напряжения на контакте «ноль» во всех розетках дома. Это приводит к тому, что все электрические приборы, включенные в розетку, сгорают. При этом сгорают даже «выключенные» с помощью дистанционного пульта приборы. Причина банальная — ослабление контакта «ноль» в общем коммутационном щитке дома. При этом, если контакт не постоянный, то появляется, то пропадает, то возникают очень сильные скачки.

5 причина появления «скачков напряжения» — ослабление заземления

Заземление электрических приборов играет важную роль в обеспечении безопасности использования устройств. В случае нарушения изоляции электрических приборов, напряжение часто передается на корпус прибора. В этом случае «заземление» играет роль отвода этого аварийного тока. В случае ухудшения качества заземления вероятность появления скачков параметров тока существенно вырастает.

6 причина появления «скачков напряжения» — значительная перегрузка сети

Электрооборудование, смонтированное на электрических подстанциях, рассчитано на конкретное максимальное значение мощности подключаемой нагрузки. В настоящее время идет очень большой рост потребления электроэнергии в наших домах. Первая причина здесь — это строительство новых больших зданий на месте старых маленьких домиков. Вместо 10 квартир получается сразу 100 квартир в одном большом доме. Вторая причина — рост числа используемых мощных электрических приборов. Посмотрите на фасад современно многоквартирного дома, на нем 200 сплит-систем. А это дополнительно 400 кВт мощности. Плюс 100 микроволновых печей, плюс 100 электрических калориферов, плюс 100 стиральных машин, плюс 100 электрических нагревателей воды, набегает очень большая суммарная мощность дома. При этом подстанции испытывают значительные перегрузки, и скачки в таком районе города неизбежны.

7 причина появления «скачков напряжения» — плохое качество монтажа и материалов электрической домовой разводки

Если что-то не работает в электрической цепи, то нужно искать плохой контакт. Это первое правило электриков. Плохой контакт в розетке или в электрическом патроне может возникнуть из-за плохого монтажа этих устройств или по причине использования дешевых сплавов для контактных пластин этих приборов. Плохой контакт вызывает искрение. А искрение — это эпицентр появления скачков электрического напряжения и сильных импульсных помех. Было бы хорошо для исключения появления скачков напряжения не использовать розетки вовсе, но так не бывает. А значит, каждое включение или выключение мощного электрического прибора — это новый скачок напряжения в сети.

8 причина появления «скачков напряжения» — включение промышленного оборудования в смежной сети электропередач

Большие и систематические скачки напряжения в сети наблюдаются вблизи крупных промышленных объектов. Включение мощного электродвигателя порождает большие пусковые токи. Эти токи могут «вернуться» в электрическую сеть в виде большой реактивной нагрузки. И хотя на таком оборудовании должны устанавливаться специальные пускатели и дополнительные сетевые фильтры, порождения электрических скачков избежать нельзя. И вовсе не обязательно жить рядом с большим металлургическим заводом, чтобы получить неприятные электрические сюрпризы. Для порождения хорошего скачка напряжения будет достаточно соседства с насосной станцией, с мощным вентиляционным оборудованием, с автомобильной мастерской или с большим супермаркетом.

9 причина появления «скачков напряжения» — «мерцающий эффект»

Скачки напряжения могут иметь систематический характер. Возможной причиной таких скачков может быть некорректная работа регулирующего оборудования в электрических приборах. Регуляторы электрических приборов должны осуществлять включение и выключение прибора или его части для контроля определенных параметров. Пример самого простого регулятора — это регулятор температуры отопительного прибора или электрического утюга. При достижении нужной температуры элемента прибор должен отключится. Часто бывает, что регулятор срабатывает очень часто, это приводит к износу контактов коммутирующего устройства. Изношенные контакты начинают порождать скачки тока. В этом случае можно видеть на графике напряжения скачки периодического характера.

10 причина появления «скачков напряжения» — попадание молнии в линии передач

Самая эффектная и самая мощная причина, порождающая гигантские перенапряжения и скачки — это попадание молнии в линии электропередач. Я думаю, каждый человек видел, как молния попадает в линии электропередач и в металлические опоры линий передач. Нужно сказать, что история создания электрических приборов тесно связана с молнией. Первые опыты по использованию электричества проводились с энергией молнии. Современные системы электропередач имеют защиту от молнии, однако, полностью избежать появления больших импульсов в сети не удается. Мощные разряды молний порождают большое перенапряжение, которое распространяется вдоль линии передач и может дойти до конечного потребителя. И хотя импульс от удара молнии длиться сотые или тысячные доли секунды, но этой бешеной энергии в тысячи вольт достаточно для нанесения большого ущерба электрооборудованию.

11 причина появления «скачков напряжения» — попадание высокого напряжения с линий трамвайных и троллейбусных контактных линий

Ситуация, когда происходит обрыв контактной трамвайной или троллейбусной линии электропередач, случается в городе несколько раз в месяц. Причиной может быть сильный порыв ветра или выполнение строительных работ, падение дерева на линию передач. При этом один из проводов контактной линии может зацепить или полностью упасть на линии обычных электропередач. В этом случае в сети можно наблюдать скачки напряжения в сотни вольт. Бывают случаи, когда такая авария приводит к сгоранию всех электрических приборов в нескольких домах рядом с аварией. При этом, если не происходит защитного отключения, то перенапряжение может вызвать даже возгорание приборов.

12 причина появления «скачков напряжения» — проведение сварочных работ

Проведение сварочных работ с помощью электрической сварки всегда приводит к появлению больших скачков напряжения во всей сети. И если в городе такое явление редко, то в деревнях и поселках встречается с завидной постоянностью. Кто-то варит забор, кто-то выбрасывает холодильник, сгоревший от большого скачка напряжения. При этом часто сварочные аппараты подключают прямо на вход проводов в дом, то есть минуя все защиты. Каждая дуга сварки в этом случае порождает большой скачок параметров тока в сети.

Таким образом, можно выделить несколько групп причин порождения скачков напряжения:

  • скачки напряжения порождаются по причине плохого качества оборудования и монтажа электрооборудования и электрической разводки;
  • скачки напряжения появляются по причине включения или выключения мощного оборудования или мощных электрических приборов;
  • скачок напряжения обусловлен природными факторами, ударами молнии, сильным ветром, наводнением;
  • скачки напряжения порождены нарушениями правил эксплуатации приборов и оборудования или недостаточного объема проведенных профилактических работ;
  • скачок электрического напряжения обусловлен нарушениями при проведении строительных и сварочных работ;
  • скачок напряжения появился из-за аварий техногенного характера.
Читайте также  Мост ларионова выходное напряжение

Как бороться со скачками напряжения в сети

Важность защиты электрической сети и приборов в электрической сети от воздействия больших скачков напряжения трудно переоценить. Защита от скачков напряжения в электрической сети может строиться на применении специальных устройств для защиты от скачков напряжения, сетевых фильтров. Для защиты сети и потребителей от скачков могут использоваться и стабилизаторы напряжения со встроенной защитой от скачков напряжения. Устройства защиты от скачков напряжения могут монтироваться в коммутационные электрические шкафы или включаться непосредственно в розетку. Отдельным способом защиты от скачков является использование устройства защиты от скачков, монтируемых внутри электрического прибора.

Как защитить свой дом от скачков напряжения, смотрите в разделах Защита от скачков напряжения и Стабилизаторы напряжения.

Колебания напряжения в сети

Разобраться в явлении, именуемом «скачками», «прыжками» и «проседанием», следует для понимания последствий, которые могут наступить вследствие этих процессов. Любое колебание напряжение в сети – это отклонение от стандартов качества потребления. Разобраться в причинах происходящего довольно сложно, но необходимо для максимальной нейтрализации вредного фактора.

Основные показатели качества

Описать порядок всех норм официальных измерений и существующие требования к стандартам параметров электроэнергии не представляется возможным в рамках одного обзора. Для непосвященного читателя очень сложно разобраться в хитросплетениях огромного количества сложных и объемных формул и прочесть десятки страниц текстов, размещенных в ГОСТах. Рассмотрим только обобщенные понятия существующих норм по качественным характеристикам и некоторые, часто встречающиеся, виды отклонений.

  • отклонение напряжения на конкретном отрезке времени;
  • выявленный размах имеющегося изменения;
  • специальный коэффициент трансформации синусоидальности графического изображения кривой напряжения;
  • коэффициент, характеризующий гармоническую составляющую n-ого порядка;
  • номинальная доза фликера;
  • коэффициент для определения несимметрии напряжения в случае обратной последовательности;
  • появившееся отклонение частоты;
  • показатель несимметрии для варианта с нулевой последовательностью;
  • выявленная длительность имеющегося провала напряжения;
  • наличие импульсного напряжения;
  • характеристики перенапряжения временного типа.

Ознакомившись с основной информацией об этих показателях и их особенностями, вы приобретаете надежный инструмент для борьбы с плохим качеством и сможете вовремя предотвратить все его негативные последствия для вашего дома.

Явление отклонения напряжения

К числу самых главных параметров качества относится имеющееся в сети отклонение рабочего напряжения.

Рассмотрим нормы, которые установлены для данного значения. К ним относятся нормальные и предельно допустимые показатели установившегося отклонения. Определяются они на выводах в зонах приема энергии. Обычно на практике данная величина равняется +5, +10 % от рабочих стандартов напряжения в нашей сети. Для замеров существует строгое правило – выполнять их на протяжении, как минимум одной минуты.

В перечень нормальных отклонений входят все параметры, укладывающиеся в диапазон 5 %, то есть: +/-5 % (от 209 В до 231 В). А вот в случае с предельными показателями применяется следующая раскладка – диапазон в 5 %, то есть: +/-5 % (от 209 В до 231 В).

Есть четко регламентируемая норма обозначить качество потребляемого электричества. Все имеющиеся отклонения отрицательного и положительного вида в конкретной точке передачи находятся в рамках 10 % от известных потребителю согласованных параметров напряжения на протяжении всего времени в течение недели.

Колебания

Вторым по важности моментом является этот показатель. Для колебания характерны такие показатели, как доза фликера и размах изменения.

Во многом все значения идентичны стандартам отклонения с одной особенностью – длительность процесса составляет меньше минуты. Для нормально допустимого колебания существует такая норма – диапазон в 5 %, то есть: +/-5 % (от 209 В до 231 В). Для предельного принято такое значение – 10 %, то есть: +/-10 % (от 198 В до 242 В).

Не упускайте из внимания важный нюанс – не следует путать положения двух ГОСТов, которые определяют нормы качества для сетей и для питания. Первый из них регламентирует правила для поставщиков энергии, а второй – к приборам по параметрам нормальной работы.

Провал

Эта величина характеризуется временем своего проявления. В сетях с номиналом до 20 000 В предельным числом для данного показателя является 30 секунд. Выдержки сроков релейной защиты и срабатывания автоматики определяют длительность автономного устранения провала в любой точке в автоматическом режиме.

Значение падения до 0,9U и протяженность подобного процесса определяют начало провала. Максимальная длительность – 30 секунд. В отдельных случаях параметры провала могут достигать 100 %.

Перенапряжение

Определяется коэффициентом временного порядка. Более 342 В – предел, за которым необходимо принимать в расчет данную величину. Верхняя граница в ГОСТах не обозначена. Временной отрезок чрезвычайно короткий – не превышает 1 секунды.

Виды отклонений

На приведенных рисунках показаны возможности определения качественных показателей потребляемого электричества. Здесь вы можете отыскать отклонения по всем параметрам и четко определиться по характеристикам вышерассмотренных нарушений.

Коротко об улучшении качества

В создавшейся ситуации с имеющимися значительными отклонениями параметров питающей сети от положенных стандартов, в первую очередь обратитесь к обслуживающему вас поставщику электричества. Для этого оформите официальный запрос к данной организации.

Может случиться так, что добиться конкретных результатов при таких административных действиях не удастся. В таком случае, используйте средства защиты специального назначения.

Для улучшения всех качественных характеристик существует много модификаций устройств типа стабилизаторов напряжения, приборов, обеспечивающих питание в бесперебойном режиме.

Колебания напряжения

Колебаниями напряжения называют серию одиночных изменений напряжения во времени. Одиночное изменение напряжения (размах изменения напряжения) — изменение действующего или амплитудного значения напряжения между двумя смежными экстремумами огибающих действующих или амплитудных значений напряжения или экстремума и горизонтального участка огибающих действующих значений напряжения.

ГОСТ Р 54149—2010 устанавливает два показателя для колебания напряжения:

  • • кратковременная доза фликера;
  • • длительная доза фликера.

Фликер — это субъективное восприятие человеком колебаний светового потока искусственных источников освещения, вызванных колебаниями напряжения в электрической сети. Доза фликера — мера восприимчивости человека к воздействию колебаний светового потока за установленный промежуток времени — является интегральной характеристикой колебаний напряжения.

Кратковременная доза фликера измеряется в интервале времени 10 минут, показатель не должен превышать значения 1,38, длительная доза фликера измеряется в интервале 2 часа, показатель не должен превышать значения 1,0. Это предельно допустимые значения показателей, установленные не только для источников света, но и для всех других ЭП.

При любой форме периодических и непериодических колебаний напряжения оценка соответствия колебаний напряжения нормам может быть проведена с помощью специализированного средства измерения — фликерме- тра. При наличии записи огибающей действующих значений напряжения оценка может быть проведена аналитическими методами.

Показатель «размах» или «одиночное изменения напряжения» и кривые допустимости размахов изменения напряжения исключены из стандарта. В [6] утверждается, что одиночные изменения напряжения обычно не превышают 5 % в электрических сетях низкого напряжения и 4 % — в электрических сетях среднего напряжения. Иногда (по несколько раз в день) могут происходить изменения напряжения до 6 %. На самом деле при значительной мощности ЭП с резкопеременной нагрузкой одиночные изменения напряжения могут значительно превышать эти цифры с достаточно большой частотой их повторения.

Так как одиночные изменения напряжения 5Ut просто определяются при известном графике нагрузки потребителя и позволяют дать достоверную оценку колебаниям напряжения, рассмотрим определение этого показателя.

где Ub Ui+ ] — значения следующих один за другим экстремумов или экстремума и горизонтального участка огибающих действующих значений напряжения, В, кВ; UH номинальное напряжение сети В, кВ.

Показатель Ы1( допускается определять по амплитудным значениям напряжения

где Uai, Uai+1 — значения следующих один за другим экстремумов или экстремума и горизонтального участка огибающей амплитудных значений напряжения, В, кВ.

На рис. 8.23 показаны колебания напряжений произвольной формы. На интервале времени 1 с имеем четыре одиночных изменения напряжения разной величины: Ы/п, bUt2, 5<//3 и SUt4 с разными интервалами времени между следующими друг за другом изменениями напряжения: t2, /3.

Читайте также  Стабилизатор напряжения 220в для квартиры какой выбрать?

Колебания напряжения возникают при наличии в сети электроприемников с резкопеременной нагрузкой: дуговых сталеплавильных печей, приводов прокатных станов, дуговых сварочных аппаратов и других электротехнологи- ческих и общепромышленных установок. Примеры графиков резкопеременных нагрузок приведены на рис. 8.24—8.26.

Для прокатных станов скорость наброса реактивной мощности соответствует примерно следующим величинам:

  • • для блюмингов и слябингов — до 200 Мвар/с.;
  • • для непрерывных станов горячего проката — до 400 Мвар/с.;
  • • для станов холодного проката — до 2000 Мвар/с.

Максимальные значения колебаний тока ДСП происходят при эксплуатационных коротких замыканиях, например при погружении электродов

Рис. 8.23. Изменения действующих значений напряжения (колебания напряжения

Рис. 8.24. Графики активных нагрузок главных приводов тонколистового стана 2000 горячего проката на стороне 10 кВ питающей подстанции: а — секция 1 (клети 1, 3, 7, 9, 10, 12); б — секция 2 (клети 2,4, 5, 6, 8 11); в — суммарная нагрузка

Рис. 8.25. Графики изменения активной Р и реактивной Q мощностей фаз А и С дуговой сталеплавильной печи ДСП-100 в период расплавления

Рис. 8.26. Кривая изменения тока металлообрабатывающего станка

в расплавленный металл. Значения колебаний тока могут достигать (1,5—2)/н для печей большой емкости и (2,5—3,5)/н для печей средней и малой емкости.

Величина возможных одиночных изменений напряжения приведена в табл. 8.8 [30J.

Быстрые изменения нагрузки приводят к такому же быстрому изменению потерь напряжения на участках сети, по которым эта нагрузка протекает. В результате напряжения в узлах сети изменяются, наибольшие изменения будут иметь место в точке подключения электроприемника с резкопеременной нагрузкой. Колебания напряжения отрицательно сказываются на работе практически всех электроприемников и приводят:

  • • к снижению качества продукции или браку;
  • • сбоям в работе систем автоматики и телемеханики;

Величина возможных размахов изменений напряжения различных источников колебаний напряжения

Источник колебаний напряжения

Размах колебаний напряжения, %

Диапазон частот колебаний напряжения, Гц

в точке подключения ДСП к электрической сети

Отклонение и колебания напряжения

Отклонение напряжения (dUу) – это разность действительного (установившегося) значения напряжения и его номинального значения для сети, возникающая при сравнительно медленном изменении режима работы, когда скорость изменения напряжения меньше 1% в секунду.

δU = Uу – Uн, В или

где Uу = – усредненное напряжение (В, кВ) N наблюдений напряжений U(1)i в течение 1 мин.; Ui – значение напряжения U(1)i в i-ом наблюдении (В, кВ).

Число наблюдений N за 1 мин должно быть не менее 18.

Установлены следующие нормы:

— на зажимах электродвигателей и станций управления от -5% до +10% от номинального напряжения Uном электросети;

— на зажимах электроосветительных установок от -2,5% до +5% от Uном электросети;

— на зажимах остальных электроприемников допускаются отклонения напряжения в пределах ± 5% от Uном электросети.

Предельно допустимые значения dUу в послеаварийных режимах равны от -5% до +10%; от -10% до +20% и ± 10% от Uном электросети, соответственно.

Причинами, приводящими к отклонениям напряжения за допустимые пределы, являются:

· потери напряжения, вызываемые токами нагрузки, протекающими по элементам системы электроснабжения;

· неправильный выбор силовых трансформаторов и сечений токоведущих элементов;

· неправильное построение схем электроснабжения.

При понижении напряжения возрастает скольжение и уменьшается частота вращения асинхронных двигателей (АД), при этом возрастает сила потребляемого тока, двигатели перегреваются и быстрее изнашивается изоляция. Вращающий момент АД пропорционален квадрату напряжения U 2 , поэтому при его понижении затрудняются пуск и самозапуск двигателей под нагрузкой. Следовательно, на зажимах электродвигателей и аппаратов для их пуска и управления допускаются отклонения напряжения в пределах от -5% до +10% от Uном.

Реактивная мощность косинусных конденсаторов пропорциональна квадрату напряжения U 2 , поэтому при понижении напряжения на 10% мощность конденсатора снизится до 81%, а повышение напряжения на 10% увеличивает реактивную мощность конденсатора до 121% и приводит его к перегрузке. Поэтому повышение напряжения для конденсаторов допускается не более чем на 10%.

При отклонениях напряжения на зажимах осветительных установок изменяются сила света ламп и срок их службы. Сила света изменяется пропорционально изменению напряжения в третьей-четвертой степени. Повышение напряжения на 10% от Uном сокращает срок службы ламп накаливания примерно в 3 раза, люминесцентных ламп — на 20 ÷ 30%. При понижении напряжения ниже номинального увеличивается срок службы ламп накаливания, уменьшается мощность, потребляемая лампой. Однако в лампе уменьшаются ток и световой поток. При снижении напряжения на 20% и более у газоразрядных ламп, в том числе люминесцентных, зажигание становится невозможным. Поэтому нормально допустимые значения установившегося отклонения напряжения на зажимах приборов рабочего освещения, установленных в производственных и общественных зданиях, где требуется значительное зрительное напряжение, а также в прожекторах наружного освещения допускаются в пределах от

Отрицательное отклонение напряжения на зажимах неавтоматизированных электрических печей приводит к снижению их мощности и изменению продолжительности технологического процесса.

Снижение напряжения ухудшает качество сварных швов электрической сварки. Цикл времени сварки, при снижении напряжения на 10%, удлиняется приблизительно на 20%. Повышение напряжения на 10% приводит к увеличению реактивной мощности сварочного агрегата примерно на 5%.

Колебания напряжения – это изменение напряжения в сети со скоростью более 1% в секунду.

Колебания напряжения характеризуются следующими показателями:

— размахом изменения напряжения dUt;

— дозой фликера Рt (частотой колебаний напряжения);

— интервалом между соседними изменениями напряжения Δt.

Колебания напряжения можно оценить из рисунка 2.1, где показаны 4 размаха изменений напряжения.

Рисунок 2.1 – Колебания напряжения

Размах изменения напряжения – это разность следующих друг за другом экстремумов огибающей действующих значений напряжения.

dUt = Umax — Umin, В или ,

где Ui, Ui+1 – значения следующих один за другим экстремумов и горизонтального участка огибающей среднеквадратичных значений напряжения основной частоты, определенных на каждом полупериоде основной частоты, В.

Колебания напряжения ограничиваются частотой их возникновения (доза фликера).

Фликер (мерцание) — субъективное восприятие человеком колебаний светового потока искусственных источников освещения, вызванных колебаниями напряжения в питающей сети.

Доза фликера Рt – мера восприимчивости человека к воздействию фликера за установленный промежуток времени, т.е. интегральная характеристика колебаний напряжения, вызывающих у человека накапливающееся раздражение мерцаниями (миганиями) светового потока.

Для зрительного восприятия наиболее опасными считаются колебания с частотами в пределах 1÷10 Гц. Их значение при этом ограничивается величиной 1%. Если число колебаний в час не превышает 10, то это значение возрастает до 1,5%, при числе колебаний не более 1 раза в час – до 4%.

Допустимые значения колебаний напряжения в сетях, от которых питаются электроосветительные установки и радиоприборы, определяют по формуле

где Δt — средний интервал между моментами возникновения колебаний, мин; m – частота возникновения колебаний, 1/ч.

Предельно допустимое значение суммы установившегося отклонения напряжения dUу и размаха изменений напряжения dUt в точках присоединения к электросетям напряжением 0,38 кВ равно ±10% от Uном.

Колебания напряжения возникают при работе резкопеременных и нестабильных нагрузок (мощные сварочные агрегаты, электроприводы прокатных станов, электродуговые печи, пуск мощных двигателей и т.д.).

Колебания напряжения приводят к миганиям ламп, т.е. резким изменениям светового потока, которые при превышении порога раздражительности отражаются на зрительном восприятии, повышается утомляемость, снижается производительность труда, увеличивается вероятность травматизма.

Колебания напряжения отрицательно сказываются на работе самих сварочных машин, ухудшая качество сварки, на работе всех остальных электроприемников (частое перегорание ламп, отказ электронной аппаратуры, ухудшение работы электродвигателей и т.д.). На предприятиях с существенной синхронной нагрузкой колебания напряжения могут привести к выпадению привода из синхронизма и расстройству технологического процесса.

Колебания вызывают ряд отрицательных последствий: брак продукции, отключение системы автоматического управления режимом, ложную работу защиты и т.д..

| следующая лекция ==>
Отклонение и колебания частоты | Несинусоидальность напряжения

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет