Меню

Какие устройства позволяют уменьшить размах колебания напряжения до допустимой величины dut



Лекция. Колебания напряжения

Содержание лекции: колебания напряжения, влияние колебания напряжения на работу электрооборудования, способы снижения колебания напряжения.

Цель лекции: изучить основные формулы расчета колебания напряжения и способы снижения колебания напряжения.

Колебания напряжения – быстрые изменения действующего значения напряжения, происходящие со скоростью 1-2% в секунду и более. Колебания напряжения амплитудой (размахом изменения напряжения), частотой и интервалами между следующими друг за другом изменениями напряжения [4].

Причина возникновения колебания напряжения – электроприемники с быстропеременными режимами работы

Колебания напряжения действуют на: увеличение потерь в сети; утомление зрения, снижение производительности, травматизм; снижение срока службы электронной аппаратуры; выход из строя конденсаторных батарей; неустойчивая работа систем возбуждения синхронных генераторов и двигателей; вибрации аппаратуры; возможны отпадания контакторов.

При работе ЭП с резкопеременной ударной нагрузкой в электросети возникают резкие толчки потребляемой мощности. Это вызывает изменения напряжения сети, размахи которых могут достигнуть больших значений. Эти явления имеют место при работе прокатных электродвигателей, дуговых электропечей, сварочных машин и т.д. Указанные обстоятельства крайне неблагоприятно отражаются на работе всех ЭП, подключенных к данной сети, в том числе и ЭП, вызывающих эти изменения.

Так, например, если время сварки у контактных машин в пределах от 0,02 до 0,4 с, то колебания напряжения даже малой длительности сказываются на качестве сварки.

При колебаниях напряжения, в результате которых напряжение снижается более чем на 15% ниже номинального, возможно отключение магнитных пускателей, работающих электродвигателей.

На предприятиях с существенной синхронной нагрузкой колебания напряжения могут приводить к выпадению привода из синхронизма и расстройству технологического процесса.

Колебания напряжения отрицательно сказывается на работе осветительных приемников. Они приводят к миганиям ламп, которые при превышении порога раздражительности могут отражаться на длительном восприятии людей.

Колебания напряжения, имеющие место при работе крупных синхронных двигателей с резкопеременной нагрузкой, определяются с учетом переходных процессов, т.к. при этом мощность, потребляемая ЭД, значительно отличается от мощности установившегося режима.

В соответствующих точках системы колебание напряжения, вызываемое изменениями (набросами) активной нагрузки на DР и реактивной нагрузки на DQ, может быть ориентировочно определено по формуле [4, 8]:

где DU – потеря напряжения, о.е.

DР, DQ – изменения (набросы) активной и реактивной трехфазной мощности ЭП, (МВт и Мвар);

R, X – активное и реактивное сопротивление на фазу (см. таблицу 4.1), Ом;

Z – полное сопротивление, Ом;

SK – мощность к.з. в точке, в которой проверяется колебания напряжения, МВА.

Таблица 4.1 – Значения сопротивлений элементов сети

Элемент сети Соотношения между активными и индуктивными сопротивлениями элементов сети r/x
Воздушные линии 110¸220 кВ 0,125¸0,5
Кабельные линии 6¸10 кВ 1,25¸5
Токопроводы 6¸10 кВ 0,04¸0,11
Трансформаторы 2,5¸6,3 0,06¸0,143
Трансформаторы 63¸500 МВА 0,02¸0,05
Реакторы РБА 6¸10 кВ до 1000 А 0,02¸0,067
Паротурбинные генераторы 12¸60 МВт 0,012¸0,02
Паротурбинные генераторы 100¸500 МВт 0,0075¸0,01
Подстанции в распределительных сетях 0,067 и выше

Активное сопротивление всех элементов сети, кроме кабелей, значительно меньше индуктивного. Но в заводских сетях крупных предприятий при широком внедрении токопроводов 6¸10 кВ и глубоких вводов 110¸220 кВ. Они становятся малопротяженными, и их доля резко снижается. Поэтому они не оказывают большого влияния на результирующее значение отношения r/x в целом по предприятию. Это позволит упрощенно рассчитать колебания напряжения при резкопеременных ударных нагрузках.

Исходя из вышеприведенных соотношений r/x при расчетах колебания напряжения, в среднем можно принять, что лежит она в пределах 0,1¸0,03. При этом отношение z/x получается примерно равным 1. С учетом этих допущений:

Учитывая малое отношение r/x элементов сети, активным сопротивлением вообще можно пренебречь. Тогда колебания напряжения можно определить по еще более простой формуле:

На основе изложенного, можно сделать вывод о том, что при заданных набросах DР и DQ значение колебаний определяется мощностью к.з. питающей сети, и чем последняя выше, тем меньше колебания.

Вторым существенным источником колебаний напряжения являются дуговые сталеплавильные печи (ДСП). При работе ДСП имеют место частые отключения, число которых достигают 10 и более в течение одной плавки. Наиболее тяжелые условия получаются в период расплавления металла и в начале окисления. При этом возникают эксплуатационные толчки тока. Значение тока при толчке зависит от вместимости печи, параметров печного трансформатора, полного сопротивления короткой сети.

При совместном питании ДСП и так называемой «спокойной» общецеховой нагрузки размах изменения напряжения DU на шинах вторичного напряжения 6¸10 кВ понизительного трансформатора ГПП можно с достаточной для практических целей точностью определить по формуле:

Таким образом, значения размахов изменения напряжения в основном определяется мощностью к.з. питающей сети.

Колебания напряжения вызываются резким изменением нагрузки на рассматриваемом участке электрической сети, например, включением асинхронного двигателя с большой кратностью пускового тока, технологическими установками с быстропеременным режимом работы, сопровождающимися толчками активной и реактивной мощности, такими, как привод реверсивных прокатных станов, дуговые сталеплавильные печи, сварочные аппараты и т.п.

Читайте также:  Что понимается под охранной зоной воздушных линий электропередачи напряжением до 1кв

Колебания напряжения характеризуются двумя показателями:

— размахом изменения напряжения dUt;

— дозой фликера Pt.

Размах изменения напряжения dUt вычисляют по формуле, %:

где Ui, Ui+1 – значения следующих один за другим экстремумов (или экстремума и горизонтального участка) огибающей среднеквадратичных значений напряжения, в соответствии с рисунком 4.1.

Рисунок 4.1 – Колебания напряжения

Частота повторения изменений напряжения FdUt, (1/с, 1/мин) определяется по выражению:

где m – число изменений напряжения за время Т;
Т – интервал времени измерения, принимаемый равным 10 мин.

Если два изменения напряжения происходят с интервалом менее 30 мс, то их рассматривают как одно.

Интервал времени между изменениями напряжения равен:

Оценка допустимости размахов изменения напряжения (колебаний напряжения) осуществляется с помощью кривых зависимости допустимых размахов колебаний от частоты повторений изменений напряжения или интервала времени между последующими изменениями напряжения.

КЭ в точке общего присоединения при периодических колебаниях напряжения, имеющих форму меандра (прямоугольную) (см. рисунок 4.2), считают соответствующим требованиям стандарта, если измеренное значение размаха изменений напряжения не превышает значений, определяемых по кривым рисунка 4.2 для соответствующей частоты повторения изменений напряжения FdUt, или интервала между изменениями напряжения Dti,i+1.

Предельно допустимое значение суммы установившегося отклонения напряжения δUу и размаха изменений напряжения δUt в точках присоединения к электрическим сетям напряжением 0,38 кВ равно ±10 % от номинального напряжения.

Доза фликера — это мера восприимчивости человека к воздействию колебаний светового потока, вызванных колебаниями напряжения в питающей сети, за установленный промежуток времени.

Рисунок 4.2 – Колебания напряжения произвольной формы (а) и имеющие форму меандра (б)

Стандартом устанавливаются кратковременная (Pst) и длительная дозы фликера(PLt) (кратковременную определяют на интервале времени наблюдения, равном 10 мин, длительную на интервале – 2 ч). Исходными данными для расчета являются уровни фликера, измеряемые с помощью фликерметра — прибора, в котором моделируется кривая чувствительности (амплитудно-частотная характеристика) органа зрения человека. В настоящее время в Российской Федерации началась разработка фликерметров для контроля колебаний напряжения.

КЭ по дозе фликера соответствует требованиям стандарта, если кратковременная и длительная дозы фликера, определенные путем измерения в течение 24 ч или расчета, не превышают предельно допустимых значений: для кратковременной дозы фликера – 1,38 и для длительной – 1,0 (при колебаниях напряжения с формой, отличающейся от меандра).

Предельно допустимое значение для кратковременной дозы фликера в точках общего присоединения потребителей электроэнергии, располагающих лампами накаливания в помещениях, где требуется значительное зрительное напряжение, равно 1,0, а для длительной — 0,74, при колебаниях напряжения с формой, отличающейся от меандра.

Дата добавления: 2015-11-06 ; просмотров: 6507 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник

Колебания напряжения. Способы и средства уменьшения колебаний напряжения

Под единичным колебанием напряжения понимают его изменение в одну сторону (рисунок 4.6).

Рисунок 4.6 – Колебания напряжения

Если разброс Δ U и Δ t не превышает 15 %, то в соответствии с рекомендациями определяют средние значения Δ U ср и частоту повторения m ср = 1/ t ср и затем делают заключение о допустимости колебаний, пользуясь кривой (рисуннок 4.6).

Если разброс значений Δ U и Δ t больше 15 %, можно использовать метод оценки допустимости колебаний, изложенный в [74]. Источниками колебаний напряжения являются, как правило, мощные ЭП, обладающие индуктивностью, при их пуске. К ним относятся электродвигатели, дуговые печи, сварочные и преобразовательные установки и т.п.

Рисунок 4.7 – Кривые допустимых размахов колебаний напря­жения для ламп накаливания в зависимости от частоты коле­баний m для интервала времени между ними Δ t.

Колебания напряжения в значительной степени меняют освещенность рабочих поверхностей, неблагоприятно действуют на зрение работающих, приводят к утомляемости и, как следствие, к снижению производительности труда и возможно нарушению техники безопасности. Длительное воздействие колебаний освещенности может вызвать также расстройство психики. Значительные колебания напряжения могут привести к ложному срабатыванию РЗА, вычислительных машин и их комплексов, что в условиях крупного производства, оснащенного АСУП, приносит значительный ущерб.

Существуют два метода снижения δU: рациональное построение схемы СЭС и применение специальных технических средств.

При проектировании СЭС в целях снижения δU необходимо проводить следующие мероприятия:

1. Разделение питания «спокойной» и резкопеременной («ударной») нагрузок путем подключения их к разным обмоткам трансформаторов с расщепленными обмотками или на разные плечи сдвоенных реакторов (рисунок 4.8).

Рисунок 4.8 – Схема питания «спокойной» и «ударной» нагрузок при схеме со сдвоенным реактором

Потери напряжения в плече реактора со «спокойной нагрузкой можно определить по формуле

где К с — коэффициент связи.

При значительных бросках тока I 2( I 2 >> I 1) и К с = (0,5 — 0,7) Δ U 1 будет иметь отрицательные значения и частично компенсирует увеличен потерь Δ U т.

Читайте также:  Регулятор напряжения генератора трехуровневый уаз

2. Тщательный выбор схемы пуска крупных электродвигателей. Для АД мощностью более 2000 кВт применяют схемы АД — блок трансформатор или частотный пуск с применением тиристорных преобразователей частоты.

3. Использование ограничителей числа одновременно включаемых ЭТУ. Однако при этом необходимо учитывать, что снижается производительность технологических установок, а это не всегда допустимо.

4. Увеличение мощности короткого замыкания ( S кз) в точке подключения крупных ЭП, так как . Оптимальный уровень токов КЗ необходимо определять на основании ТЭР, так как значительное увеличение S кз может привести к утяжелению (удорожанию) элементов электрической сети среднего напряжения. Повышение S кз лимитируется разрывной мощностью выключателей (500 МВ·А для напряжения 10 кВ).

Увеличение S кз может быть достигнуто глубоким вводом высокого напряжения (подключение мощных печных агрегатов, например к сети 110 — 220 кВ), увеличением мощности питающих трансформаторов и сечения питающих ЛЭП (применяется редко), включением элементов сети на параллельную работу (трансформаторов, расщепленных обмоток трансформаторов, реакторов и др.). При параллельной работе трансформаторов весьма перспективными являются бесконтактные коммутирующие и токоограничивающие аппараты с временем действия около 0,01 с, позволяющие повысить S кз до 1000 МВ·А и 100 МВ·А соответственно для напряжений 6 — 10 кВ и 0,4 кВ.

К специальным техническим средствам по снижению δU относятся:

— специальные синхронные компенсаторы (ССК);

— СД с форсировкой возбуждения, с тиристорными возбудителя­ми;

— установки продольной компенсации (УПК);

— статистические источники РМ.

При крутом фронте набросов РМ наиболее подходящими являются УПК и статические источники РМ. Необходимо учитывать, что обеспечение ПКЭ в допустимых пределах возможно только при проведении комплекса вышеперечисленных мероприятий.

Источник

Раздел 2.

Вопрос. Каким документом регламентируются нормы показателей качества электроэнергии.

Ответы. 1. Гражданским кодексом.

2. Правилами устройства электроустановок.

4. Правилами технической эксплуатации.

Правильный ответ: 3

Вопрос. Требования ГОСТ для величины установившегося отклонения напряжения..

Ответы. 1.Uу н = 5%UномUпред =5%Uном.

2. Uу н = 5%UномUпред =10%Uном.

3. Uу н= 10%UномUпред =10%Uном.

4. Uу н= 1%UномUпред = 5%Uном.

Правильный ответ: 2

Вопрос. Требования ГОСТ для величины коэффициента несинусоидальности напряжения Кuпри номинальном напряженииUн=0,38кВ

Ответы1. Кuнорм.=8,0 и Кuпред. = 12,0

2. Кuнорм =4,0 Кuпред. = 6,0

3. Кuнорм. = 10,0 Кuпред = 15,0

4. Кuнорм. =5,0 Кuпред. = 10,0

Правильный ответ: 1

Вопрос. Требования ГОСТ для величины а)коэффициента несимметрии напряжения по обратной последовательности К2uи б) коэффициента несимметрии напряжения по нулевой последовательности К0u

Ответы1. а)К2uн = 2% К2uпред. = 4% б) К0uн = 2% К0uпред.=4%.

2. а)К2uн = 1% К2uпред. = 2% б) К0uн = 1% К0uпред.=2%.

3. а)К2uн = 4% К2uпред. = 6% б) К0uн = 4% К0uпред.=6%.

4. а)К2uн = 5% К2uпред. = 10% б) К0uн = 5% К0uпред.=10%.

Правильный ответ: 1

Вопрос. Требования ГОСТ для величины отклонения частотыf

Ответы1.fн = 0,2 Гцfпред. =0,4Гц.

2. fн =0,2%fпред. 0,4%

3. fн = 0,5Гцfпред = 1,0Гц.

4.fн = 0,5%fпред = 1,0%.

Правильный ответ: 1

Вопрос. Влияние увеличения уровня напряжения на работу электроприемников

а) электроосвещения, б) электродвигателей.

Ответы. 1. а) срок службы ламп накаливания увеличивается б) ротор перегревается

2. а) срок службы ламп накаливания уменьшается б) статор перегревается

3. а) срок службы ламп накаливания уменьшается б) ротор перегревается

4. а) срок службы ламп накаливания увеличивается б) статор перегревается

Правильный ответ: 2

Вопрос. Влияние уменьшения уровня напряжения на работу электроприемников

а) электроосвещения, б) электродвигателей.

Ответы. 1 а) срок службы ламп накаливания увеличивается б) статор перегревается

2. а) срок службы ламп накаливания увеличивается, световой поток уменьшается б) ротор перегревается, пусковой момент уменьшается.

3. а) срок службы ламп накаливания уменьшается, световой поток уменьшается б) ротор перегревается, пусковой момент увеличивается.

4. а) срок службы ламп накаливания уменьшается, световой поток увеличивается б) статор перегревается, пусковой момент уменьшается.

Правильный ответ: 2

2.8. Вопрос. Комплекс мероприятий по снижению отклонения напряжения

Ответы 1. Регулировка напряжения.

2. Стабилизация напряжения.

3. Компенсация реактивной энергии.

4. Подключение добавочного напряжения.

Правильный ответ: 1

2.9. Вопрос. Комплекс мероприятий по снижению колебания напряжения

Ответы 1. Регулировка напряжения.

2. Стабилизация напряжения.

3. Компенсация реактивной энергии.

4. Подключение добавочного напряжения

Правильный ответ: 2

2.10. Вопрос. Какие мероприятия позволяют уменьшить отклонение напряжения до допустимой величиныUу.

Ответы: 1. Установка фильтров высших гармоник.

2. Установка реакторов.

3. Компенсация реактивной энергии.

4. Компенсация реактивной энергии и подключение добавочного напряжения.

2.11. Вопрос. Зависимость а) уровня напряжения от потребляемой реактивной мощностиU2=f(Q), б) потребляемой реактивной мощности от уровня напряженияQ=f(U2)

Ответы 1. а) Графики 1,2,3. б) Графики 4,5,6.

2. а) Графики 4,5,6 б) Графики 1,2,3.

3. а) График 1 б) График 2

4. а) График 4 б) График 5

Правильный ответ: 1

2.12. Вопрос. Графики, зависимости уровня напряжения от потребляемой реактивной мощностиU2=f(Q) и потребляемой реактивной мощности от уровня напряженияQ=f(U2), построенные а) при увеличенииUдоб. б) при измененииQку

Читайте также:  Вид таблички высокого напряжения

Ответы 1. а) Графики 2,3. б) Графики 5,6.

2. а) Графики 5,6 б) Графики 2,3.

3. а) График 1 б) График 2

4. а) График 4 б) График 5

Правильный ответ: 1

Вопрос. Влияние колебания напряженияUtна работу электроприемников

Ответы. 1. Срок службы ламп накаливания увеличивается, срок службы электродвигателей уменьшается.

2. Срок службы ламп накаливания уменьшается, срок службы электродвигателей увеличивается

3. Мерцание ламп освещения, нарушение работы средств связи и телевидения.

4. Уменьшение светового потока ламп освещения.

Правильный ответ: 3

Вопрос. Какие электроприемники создают в сети колебания напряженияUt.

Ответы. 1. Электродвигатели.

2. Нелинейная нагрузка (выпрямители)

3. Резкопеременная нагрузка (дуговые сталеплавильные печи, прокатные станы и т.п.).

Правильный ответ: 3

Вопрос. Какие устройства позволяют уменьшить размах колебания напряжения до допустимой величиныUt.

Ответы. 1. Фильтры.

3. Батареи конденсаторов

4. Синхронные компенсаторы и статические компенсирующие устройства.

Правильный ответ: 4

Вопрос. Из чего состоят статические компенсирующие устройства (для компенсации колебаний напряжения) прямой компенсации.

Ответы. 1. Фильтров.

3. Батареи конденсаторов и фильтров высших гармоник.

4. Фильтров высших гармоник.

Правильный ответ: 3

Вопрос. Из чего состоят статические компенсирующие устройства (для компенсации колебаний напряжения) косвенной компенсации.

Ответы. 1. Фильтры и реакторы.

2. Плавно регулируемый реактор и нерегулируемые батареи конденсаторов или фильтры высших гармоник

3. Батареи конденсаторов и фильтры высших гармоник.

4. Фильтры высших гармоник.

Правильный ответ: 2

Вопрос. Источники несимметрии напряжения и токов при а) продольной и б) поперечной несимметрии.

Ответы: 1. а) несимметрия источников тока, б) несимметрия нагрузки.

2. а) несимметрия нагрузки, б) несимметрия источников тока.

3. а) несимметрия емкостей, б) несимметрия индуктивностей.

4. а) несимметрия индуктивностей, б) несимметрия емкостей.

Правильный ответ: 1

Вопрос. Влияние несимметрии напряжения и токов на работу электродвигателей.

Ответы: 1. Нагрев двигателей.

2. Вибрация двигателей.

3. Создание противодействующего момента на валу.

4. Все вышеперечисленное.

Правильный ответ: 4

Вопрос. Какие мероприятия позволяют уменьшить несимметрию напряжения и токов у потребителя.

Ответы: 1. Равномерное распределение нагрузок по фазам.

2. Включение батарей конденсаторов.

3. Включение индуктивностей и емкостей в ненагруженные фазы.

4. Равномерное распределение нагрузок по фазам и включение индуктивностей и емкостей в ненагруженные фазы.

Правильный ответ: 4

Вопрос. Источники несинусоидальности напряжения.

Ответы: 1. Электронагреватели.

3. Батареи конденсаторов

4. Вентильные преобразователи.

Правильный ответ: 4

Вопрос. Появление резонанса в сетях с высшими гармониками.

Ответы: 1. При включении батарей конденсаторов.

2. При отключении батарей конденсаторов.

3. При включении трансформаторов.

4. При включении реакторов.

Правильный ответ: 1

Вопрос. Устройства для уменьшения несинусоидальности напряжения.

Ответы: 1. Батареи конденсаторов.

Правильный ответ: 3

Вопрос. Параметры идеального фильтра.

Правильный ответ: 3

Вопрос. Рекомендуемые мероприятия по уменьшению колебаний частоты.

Ответы: 1. Увеличение мощности короткого замыкания трансформатора.

2. Увеличение мощности батарей конденсаторов.

3. Увеличение мощности реакторов.

4. Увеличение мощности нагрузки.

Правильный ответ: 1,2

Вопрос. Какими приборами осуществляется контроль всех показателей качества электроэнергии

Ответы: 1. Амперметром

Анализатором высших гармоник

Правильный ответ №4.

Вопрос. Штрафные санкции за электроэнергию ухудшенного качества.

Ответы: 1. За ухудшение качества электроэнергии потребителю назначается фиксированный штраф.

За ухудшение качества электроэнергии энергоснабжающая организация не взимает плату с потребителя.

За ухудшение качества электроэнергии тариф потребителя увеличивается на коэффициент от 0,2 до 10%.

За ухудшение качества электроэнергии тариф потребителя увеличивается на коэффициент 25%.

Правильный ответ № 3

3.2. Вопрос. Какие виды учета электроэнергиине используются.

Ответы:1. Активный и реактивный

Технический и коммерческий.

Точный и приближенный

Правильный ответ № 3.

3.3. Вопрос. Зонный учет электроэнергии.

Ответы: 1. Учет потребления электроэнергии по времени суток

2. Учет потребления электроэнергии по дням недели.

3. Учет потребления электроэнергии по времени года

4. Учет потребления электроэнергии по уровню напряжения.

Правильный ответ № 1.

3.4. Вопрос.Не применяемыйтип счетчиков электроэнергии

Ответы:1. Прямого включения

2. Косвенного включения.

Правильный ответ № 2

3.5. Вопрос. Назначение АСКУЭ.

Ответы: 1. Учет электроэнергии

2. Контроль электроэнергии

3. Учет и контроль электроэнергии

4. Учет и контроль электроэнергии и показателей качества.

Правильный ответ №3.

3.6. Вопрос. Порядок работы двухтарифного счетчика

Ответы:1. Включение шкал учета по времени суток

2. Включение шкал учета по дням недели.

3. Включение шкал учета по времени года.

4. Включение шкал учета по уровню напряжения.

Правильный ответ № 1.

3.7. Вопрос. Порядок учета реактивной энергии.

Ответы: 1. Учет по счетчику реактивной энергии.

2. Учет потребления реактивной энергии в сравнении с эффективным значением реактивной энергии Qэ.

3. Скидки и надбавки к тарифу за компенсацию реактивной энергии

4. Скидки и надбавки к тарифу за установку компенсирующих устройств.

Источник