По обратной последовательности

Коэффициент несимметрии напряжений k _{2 Ui}, %, по обратной последовательности для i -го наблюдения определяется по формуле

, (1.14)

где U _{2(1) i} - действующее значение напряжения обратной последовательности основной частоты в i -м наблюдении.

Коэффициент несимметрии напряжений по обратной последовательности К _{2 U}, %, как результат усреднения N наблюдений k _{2 Ui} на интервале T_VS = 3c, определяется по формуле

, (1.15)

где N ³ 9.

Коэффициент несимметрии напряжений по обратной последовательности - это действующее значение напряжения обратной последовательности основной частоты, отнесенное к номинальному действующему значению напряжения.

Нормально допустимое значение коэффициента несимметрии напряжений по обратной последовательности равняется 2 %. Предельно допустимое значение коэффициента несимметрии напряжений по обратной последовательности равняется 4 %.

1.8 Коэффициент несимметрии напряжений

по нулевой последовательности

Коэффициент несимметрии напряжений по нулевой последовательности k _{0 Ui}, %, для i -го наблюдения определяется по формуле

, (1.16)

где U _{0(1) i} - действующее значение напряжения нулевой последовательности основной частоты в i -м наблюдении;

U _нф - номинальное действующее значение фазного напряжения.

Коэффициент несимметрии напряжений по нулевой последовательности К _{0 U}, %, как результат усреднения N наблюдений k _{0 Ui} на интервале T_VS = 3c, определяется по формуле

, (1.17)

где N ³ 9.

Коэффициент несимметрии напряжений по нулевой последовательности - это отношение действующего значения напряжения нулевой последовательности основной частоты к номинальному действующему значению фазного напряжения.

Нормально допустимое значение коэффициента несимметрии напряжений по нулевой последовательности равняется 2 %. Предельно допустимое значение коэффициента несимметрии напряжений по нулевой последовательности равняется 4 %.

1.9 Отклонение частоты

Для каждого i -го наблюдения определяют (измеряют) действительное значение частоты f_i. Вычисляют усредненное значение частоты f _у, Гц, как результат усреднения N наблюдений f_i на интервале времени, равном 20 с, по формуле

, (1.18)

где N ³ 15.

Отклонение частоты D f, Гц, определяется по формуле

D f = f _у – f _ном, (1.19)

где f _ном = 50 Гц - номинальное значение частоты;

f _у - значение частоты, полученное путем усреднения частоты электрической сети на интервале в 20 с по формуле (1.18).

Отклонение частоты - это отклонение текущего значения частоты от его номинального значения 50 Гц. Нормально допустимое значение отклонений частоты равняется 0,2 Гц. Предельно допустимое значение отклонений частоты равняется 0,4 Гц.

1.10 Провал напряжения

Провал напряжения - внезапное значительное понижение напряжения в точке электрической сети ниже уровня 0,9 U _ном, за которым следует восстановление напряжения до уровня 0,9 U _ном через промежуток времени от нескольких периодов до нескольких секунд.

Провал напряжения характеризуется глубиной и длительностью.

Глубина провала напряжения - разность между номинальным значением напряжения и минимальным действующим значением напряжения в течение провала напряжения.

Длительность провала напряжения - интервал между начальным моментом провала напряжения и моментом восстановления напряжения до уровня 0,9 U _ном.

Длительность провала напряжения D t _п, с, определяется по формуле

D t _п = t _к - t _н, (1.20)

где t _н - момент начала провала (рис.1.5);

t _к - момент окончания провала.

Предельно допустимое значение длительности провалов напряжения в электрических сетях напряжением до 20 кВ включительно равно 30 с.

t _н - t _к - длительность провала напряжения;

d U _п - глубина провала напряжения.

Нормально допустимое значение длительности провалов напряжения в ГОСТ не определено, также не нормирована глубина провала напряжения.

1.11 Импульсное напряжение

Импульс напряжения - резкое изменение напряжения, за которым следует восстановление напряжения до обычного уровня за промежуток времени от нескольких микросекунд до нескольких миллисекунд (рис.1.6).

Импульсное напряжение d U _*имп, отн. ед., определяется по формуле

, (1.21)

где U _имп.а - амплитуда импульса - разность между импульсным напряжением и мгновенным значением напряжения основной частоты, соответствующим моменту начала импульса.

U _{имп. а} - амплитуда импульса

Импульсное напряжение - это амплитуда импульса, отнесенная к амплитуде номинального напряжения.

Импульсное напряжение в настоящее время ГОСТ 13109-97 не нормирует.

Временное перенапряжение

Временное перенапряжение характеризуется двумя ПКЭ: коэффициентом и длительностью временного перенапряжения.

Коэффициент временного перенапряжения K _{пер U}, отн. ед., определяется по формуле

, (1.22)

где U _{а макс} - амплитудное значение напряжения, превышающего уровень .

Длительность временного перенапряжения D t _пер, с, определяется по формуле

, с, (1.23)

где t _н.пер - момент начала временного перенапряжения;

t _к.пер - момент окончания временного перенапряжения.

Временное перенапряжение в настоящее время ГОСТ 13109-97 не нормируется.

В приложении 1 описаны основные характеристики ПКЭ: показатели качества электроэнергии, порядок их определения, допустимые значения; допустимые значения погрешности измерения ПКЭ; наиболее вероятные виновники ухудшения ПКЭ.

Глава вторая

Причины возникновения

показателей качества электроэнергии

2.1 Причины возникновения отклонений напряжения

Причинами возникновения отклонений напряжения являются изменения электрической нагрузки в СЭС.

При отсутствии электропотребления уровень напряжения в радиальной линии, а также во всех точках присоединения ответвлений вдоль магистрали равен напряжению источника питания (ИП) - напряжению на зажимах вторичной обмотки трансформатора трансформаторной подстанции (ТП).

При появлении тока нагрузки в радиальной линии, а также в ответвлениях вдоль магистрали уровень напряжения обычно начинает спадать при удалении от ИП из-за возникающих потерь напряжения.

В связи с изложенным напряжение у ИП зачастую оказывается завышенным (т.е. имеют место положительные отклонения напряжения), а в конце линии (особенно удаленной) – заниженным (т. е. имеют место отрицательные отклонения напряжения).

Аналогичная картина наблюдается в электрических сетях энергосистем: у потребителей, расположенных вблизи ИП (электростанций и районных подстанций), напряжение завышено; удаленные от ИП потребители (особенно в энергосистемах, имеющих дефицит мощности) получают питание пониженным напряжением.

Более подробно причины возникновения отклонений напряжения рассматриваются в [7, 8].

2.2 Причины возникновения колебаний, выбросов

и провалов напряжения

Хотя выброс напряжения (это внезапное значительное повышение напряжения в точке электрической сети выше уровня 1,1 U _ном, за которым следует восстановление напряжения до уровня 1,1 U _ном через промежуток времени от нескольких периодов до нескольких секунд) в ГОСТ 13109-97 назван временным перенапряжением, однако отдадим далее предпочтение термину «выброс напряжения». Этот термин давно является общепринятым как в математике, так и в технике.

Причиной возникновения колебаний, выбросов и провалов напряжения является резко переменная нагрузка сетей электроснабжения (СЭС):

- дуговые сталеплавильные печи (ДСП);

- мощные прокатные станы – блюминги и слябинги;

- мощные электродвигатели в режиме запуска;

- мощные прессы;

- сортовые прокатные станы;

- машины и аппараты электросварки;

- короткие замыкания в электрических сетях.

При возникновении дуги в ДСП происходит мощный бросок тока, близкий к току короткого замыкания (ткз), который, в свою очередь, обусловливает значительные изменения напряжения [9, 10].

При входе прокатываемых слитков в обжимные валки блюмингов или слябингов возникает сильный механический удар, который вызывает бросок тока в приводном двигателе, что также обусловливает значительные изменения напряжения в электрической сети [11].

Пуск мощных электродвигателей из-за больших пусковых токов сопровождается значительными по амплитуде и длительности провалами напряжения в электрической сети [12].

ДСП, блюминги и слябинги, а также мощные электродвигатели в режиме запуска могут вызывать размахи изменений напряжения и провалы напряжения глубиной до 5 - 7 % при сравнительно низкой частоте таких изменений (от нескольких раз в час до ежеминутных изменений).

Мощные прессы и сортовые прокатные станы создают резко переменные изменения напряжения в электрической сети величиной 1 - 3 % и частотой до нескольких изменений в минуту [11, 13].

Процесс электросварки обусловливает резко переменные изменения напряжения в питающей сети малой величины (до 1 - 1,5 %) и высокой частоты, до нескольких изменений в секунду [14].

2.3 Причины искажения формы кривой напряжения

Причиной искажения формы кривой синусоидального напряжения сети является нелинейная нагрузка СЭС [15, 16], ДСП [9, 10, 13], газоразрядные лампы [15, 16] и работающие в режиме перегрузки трансформаторы ТП [15].

Основной нелинейной нагрузкой являются выпрямительные преобразователи: неуправляемые диодные и управляемые тиристорные.

Диодные выпрямители вносят меньшее искажение, которое наблюдается в области перехода синусоиды через нулевое значение.

Значительно большее искажение вносится тиристорными преобразователями в момент открывания тиристоров при регулировании выпрямленного напряжения путем изменения угла открывания тиристоров a.

Источником высших гармоник на стороне высшего напряжения печного трансформатора является ДСП в период расплавления металла [9, 10, 15].

Искажение формы кривой напряжения перегруженным силовым трансформатором ТП проявляется в виде «уплощения» синусоиды, полуволна которой напоминает трапецию со скругленными углами у вершины. К искажению формы кривой напряжения приводит применение электросварочных машин, удельный вес суммарной мощности которых на автомобильных и некоторых других машиностроительных предприятиях достигает 80 % [16].

Источниками высших гармоник являются также газоразрядные лампы (ртутные и люминесцентные), которые широко используются на промышленных предприятиях [15, 16].

2.4 Причины возникновения несимметрии напряжения

Несимметрию, обусловленную несимметрией линии электропередачи, называют продольной.

Несимметрию, обусловленную несимметричной нагрузкой, называют поперечной [17].

Несимметрию в электрических трехфазных сетях обусловливает однофазная нагрузка [17]:

электротермические установки (ДСП, печи электрошлакового переплава, индукционные и рудно-термические печи и т.п.), мощность которых может достигать 100 МВА;

сварочные аппараты и машины мощностью до 900 кВА;

тяговая нагрузка;

осветительная нагрузка;

коммунально-бытовая нагрузка.

Напряжение загруженной фазы понижается, а напряжение фаз, работающих с малой (или нулевой) нагрузкой – повышается.

При различной активной однофазной нагрузке изменяются модули фазных напряжений питающей сети, а углы между векторами фазных напряжений остаются равными 120°.

При различной однофазной нагрузке, содержащей активную и реактивную составляющие, кроме изменения модуля вектора напряжения каждой фазы могут измениться и углы между ними - все три угла могут стать различными.

2.5 Причины возникновения отклонений частоты

Причиной возникновения понижения частоты является перегрузка генераторов электростанций энергосистемы. Повышение частоты наблюдается при резком уменьшении или сбросе нагрузки энергосистемы [18].

2.6 Причины возникновения импульсного напряжения

Импульсное напряжение возникает в электрической сети при разрядах молнии в атмосфере, а также при коммутациях тока нагрузки в СЭС [19–21]. В связи с последней причиной в зарубежной литературе импульсное напряжение обычно называют коммутационным перенапряжением.

Импульсное напряжение при атмосферных явлениях возникает вследствие наводок на участках ЛЭП, работающих как антенны.

Появлению импульсного напряжения при коммутациях тока нагрузки способствуют условия для резонанса на участках СЭС, содержащих в соответствующем соотношении индуктивность L и ёмкость C. Например, коммутационные перенапряжения зачастую возникают в коротких сетях ДСП.

Исследования, проведенные в цехах, лабораториях, конструкторском бюро (КБ), на вычислительном центре (ВЦ) приборостроительного завода [19], показали, что максимальная амплитуда импульсного напряжения составляет около 300 В, среднее значение амплитуды в лабораториях и КБ соответственно равно 13 и 19 В, а в сборочном цехе - 54 В в сети 220 В; средняя частота следования колеблется от 0,85 1/ч (на ВЦ) до 83,5 (в механическом цехе) при средней длительности 0,2 мкс.

Схожие результаты были также получены в сетях питания цехов машиностроительного завода и АСУ металлургических заводов [19]. В общем случае [19] поток импульсов (пачек импульсов) является нестационарным в течение суток.

Количество помех на разных объектах колеблется от нескольких сотен до нескольких тысяч за сутки. Амплитуда импульсов в отдельных случаях достигает в сети 0,4 кВ 1 - 1,5 кВ. Функцию распределения амплитуд импульсов можно аппроксимировать экспоненциальным или логарифмическим нормальным законами распределения.

Длительности импульсов и пачек импульсов занимают область от десятков наносекунд до сотен микросекунд. Распределение длительности интервалов между ними можно аппроксимировать экспоненциальным законом распределения.

Глава третья

Влияние показателей качества электроэнергии

Что вызывает тренды на фондовых и товарных рынках Объяснение теории грузового поезда Первые 17 лет моих рыночных исследований сводились к попыткам вычис­лить, когда этот...

ЧТО И КАК ПИСАЛИ О МОДЕ В ЖУРНАЛАХ НАЧАЛА XX ВЕКА Первый номер журнала «Аполлон» за 1909 г. начинался, по сути, с программного заявления редакции журнала...

Конфликты в семейной жизни. Как это изменить? Редкий брак и взаимоотношения существуют без конфликтов и напряженности. Через это проходят все...

Система охраняемых территорий в США Изучение особо охраняемых природных территорий(ООПТ) США представляет особый интерес по многим причинам...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: