18. Методы расчёта несимметричных режимов работы предприятия.

Несимметричный режим в трехфазной системе имеет место, если нарушается хотя бы одно из условий симметрии фазных ЭДС источника —   и равенства сопротивлений фаз приемника Z_A = Z_B = Z_C. 

Рис. 10.4

При соединении фаз приемника звездой и наличии нейтрального провода (рис. 10.4) в общем случае несимметричного режима ток в нейтральном проводе I₀ отличен от нуля и существует напряжение между нейтралями приемника и источника U_0'0. В связи с этим расчет токов нельзя проводить изолированно по фазам, как в симметричном режиме.

Для расчета рассматриваемой цепи удобнее всего воспользоваться методом узловых напряжений, так как в схеме содержатся всего лишь два узла. Для единственного узлового напряжения имеем уравнение

    ,

из которого непосредственно находим напряжение между нейтральными точками:

   .

Для токов в цепи найдем далее  и аналогично для   и  , а  . Отсюда следует, что токи во всех трех фазах несимметричной системы взаимозависимы, т. е. изменение сопротивления одной из фаз ведет к изменению тока и в остальных фазах, так как при этом изменяется напряжение U_0'0.

Полученная формула относится также и к цепи с изолированной нейтралью, для перехода к которой следует положить лишь Y₀ = 0. Фазные токи в этом случае определяют по тем же формулам, что и выше.

Значения тока в несимметричной нагрузке, соединенной треугольником (см. рис. 10.3), при заданных фазных ЭДС можно рассчитывать с помощью преобразования треугольникаZ_AB, Z_BC, Z_CA в звезду, сопротивления фаз которой выражаются формулами:

  

В результате задача расчета цепи сводится к только что рассмотренной. Такое преобразование позволяет одновременно учесть и сопротивления линейных проводов Z_A', Z_B', Z_C' (см. рис. 10.3), которые после преобразования оказываются включенными последовательно с фазами образовавшейся звезды Z_A, Z_B, Z_C, изображенной на рис. 10.3 штриховыми линиями.

По этой же общей схеме рассматривают и случай, когда в несимметричной системе заданы линейные ЭДС  ,     и  .  При этом для схемы соединения звездой с изолированной нейтралью (см. рис. 10.4 при Y₀ = 0) в качестве опорного узла 0' для вычисления напряжения фазы С приемника возьмем, например, вывод С генератора. В результате получим непосредственно

  

Аналогично, осуществляя круговую перестановку индексов, запишем:

  

Токи в фазах получим, умножая фазные напряжения    на соответствующие проводимости Y_A, _B, _C.

При наличии нескольких несимметричных нагрузок с различным способом соединения фаз следует воспользоваться последовательным преобразованием звезды в треугольник и обратно и эквивалентными преобразованиями параллельно или последовательно соединенных участков.

19. Отклонение частоты.

Отклонение частоты напряжения переменного тока в электрических сетях характеризуется показателем отклонения частоты, для которого установлены следующие нормы:

- нормально допустимое и предельно допустимое значения отклонения частоты равны ±0,2 и ±0,4 Гц соответственно.

Частота тока и напряжение в энергосистеме (ЭС) определяется частотой вращения генератора электростанции. Величина частоты стабильна и равна 50 Гц. Для того, чтобы частота поддерживалась на допустмом уровне, необходим резерв мощности в системе.

В момент времени Тmax потребляется максимальная мощность Pmax (рисунок 1) и может возникнуть дефицит мощности в системе, в результате чего частота падает.

Рисунок 1 – Суточный график нагрузки энергосистемы по активной мощности

Для того чтобы пополнить дефицит мощности в СЭС, необходимо иметь резрв мощности в системе или отключить часть потребителей.

Статистика показывает, что 10% мощности промышленных предприятий могут быть обесточены без ущерба для предприятия, до 30% электроприемников (ЭП) можно отключить без нарушения основного технологического процесса. Поэтому при возникновении дефицита мощности ПП позволяют отключать не более 10%.

Наиболее распространенными электроприемниками на промышленных предприятиях являются АД (65%). Учитывая это, проанализируем, как изменение нагрузки потребителей влияет на частоту сети. Предварительно рассмотрим статическую характеристику узла нагрузки, к которому подключены АД.

Рисунок 2 – Статическая характеристика узла нагрузки по частоте.

К статическим характеристикам относятся зависимости мощности, производительности механизмов и т.д. от частоты и напряжения в сети (U, f). На рисунке 2 представлена статическая характеристика по частоте узла нагрузки.

Если частота сети падает от fном до f1, то активная мощность Р снижается до значения Р1, а реактивная Q возрастает до Q1.

В результате того, что увеличение потребления реактивной мощности Q больше, чем снижение потребления активной мощности Р, возрастают и перетоки Q, при этом полная мощность S растет, следовательно, растет ток, а потери мощности увеличиваются, что приводит, в свою очередь, к дополнительному росту нагрузки и требует еще большей выработки мощности в энергосистеме.

Изменение нагрузки может быть не только длительным, но и небольшим, кратковременным. При малых изменениях требуется небольшой резерв мощности, поэтому его можно покрыть за счет внутренних резервов, используя автоматическое регулирование возбуждения (АРВ) на ЭС.

Более опасным является режим, при котором мощность в СЭС возрасает значительно и в течение болшого промежутка времени.

При этом можно применить автоматическое регулирование частоты на всех ЭС. Если этот путь исчерпан, то приходится прибегать к отключению части потребителей с использованием автоматической частотной разгрузки, которая предусматривает отключение электрориемников.