1.5. Несиметрія напруги.

Електроприймачі, які отримують живлення тільки від однієї або двох фаз трифазної мережі, утворюють несиметричне навантаження.

Типовим прикладом таких ЕП є побутова техніка, освітлення. У промисловості - це зварювальне устаткування, індукційні печі, тягові підстанції електротранспорту, який працює на змінному струмі.

В електричних мережах - це лінії електропередачі, фазні проводи яких через своє розташування зумовлюють несиметричні опори фаз лінії. Причому ця несиметрія може бути такою, що для симетрування опорів фаз лінії електропередачі доводиться застосовувати транспозицію проводів.

Несиметричне навантаження трифазної системи електропостачання призводить до того, що струми в її елементах і напруги на них також несиметричні. Так, система напруг, показана на рис. 6,а, несиметрична, оскільки її фазні напруги U_A, U_B, U_C і міжфазні напруги U_AB, U_BC, U_CA не рівні між собою і зсунуті один відносно одного на кут, відмінний від 120°.

Для характеристики несиметрії напруг (струмів) використовують метод симетричних складових. Згідно з цим методом несиметрична трифазна система може бути подана у вигляді трьох симетричних, які утворюють пряму U_A1, U_B1, U_C1, зворотну U_A2, U_B2, U_C2 і нульову U_A0, U_B0, U_C0 послідовності. Так, наприклад, для фази А кожна з вказаних послідовностей визначається з виразів:

; ;

де U_A, U_B, U_C - несиметричні фазні напруги; - оператор трифазної напруги.

На рис. 6 наведена векторна діаграма несиметричної системи і її симетричні складові прямої і зворотної послідовностей.

Рис. 6- Несиметричні напруги , , (а) і її пряма , , (б) і зворотна , , (в) послідовності

Відмітимо, що напруга нульової послідовності (рис. 7) є напругою зміщення нейтралі.

Рис. 7 - Несиметрія напруг , , (в) і її пряма , , (а) і нульова , , (б) послідовності

Її можна спостерігати в чотирипровідних системах електропостачання, для яких обмотки живильних трансформаторів і фази навантаження з'єднані в "зірку". Нейтралі, що утворилися таким чином, об'єднані нульовим проводом. При цьому міжфазні напруги можуть залишатися симетричними. Обрив нульового проводу в такій мережі призводить до перенапруг на затискачах однофазних електроприймачів.

Несиметрія напруг характеризується коефіцієнтом несиметрії напруги основної частоти по зворотній послідовності К_2U і по нульовій послідовності К_0U. Ці коефіцієнти розраховуються тільки для трифазних систем за формулами, %:

, ,

де , , - діючі значення напруги основної частоти прямої, зворотної і нульової послідовностей, В.

1.6 Провали напруги.

До провалів напруги відноситься раптове значне зниження напруги (більше ніж на 10 % від) в точці електричної мережі, за яким відбувається відновлення напруги до первинного або близького до нього рівня через проміжок часу від декількох періодів до декількох десятків секунд (рис. 8).

Рис. 8 - Провал напруги глибиною δU_П і тривалістю Δt_П

На відміну від розглянутих показників якості електроенергії провали напруги є випадковими та вірогідними подіями і характеризують анормальні режими роботи системи електропостачання. Можна сказати, що провали напруги, які можливі в будь-якій мережі, характеризують надійність електропостачання, оцінюючи його безперебійність.

Причиною і провалів може бути грозова діяльність, коли в результаті попаданні блискавки в лінію або на шини відкритого розподільного пристрою спрацьовують засоби захисту і автоматики (АПВ, АВР) системі електропостачання. Провали напруги можуть бути обумовлені і помилками оперативного персоналу і помилковими спрацьовуваннями засобів захисту і автоматики. Глибина провалу в тій або іншій точці мережі тим більша, чим ближче до неї місце пошкодження. Тривалість відновлення провалу визначається сукупністю часу спрацьовування засобів захисту і автоматики, завдяки дії яких напруга і може бути відновлена.

Глибина провалу напруги розраховується за формулою, %

,

де Uном - номінальна напруга, В.

Форма провалу напруги може бути багатоступінчатою, що викликано дією декількох засобів захисту і автоматики.

Тривалість провалу напруги розраховується як різниця між часом відновлення напруги t_к і часом початку провалу t_п так, що Δt_п=t_к - t_п. Встановлено, що тривалість відновлюваного провалу напруги не перевищує 30 с.

Характеристики провалу різні для різних точок мережі і залежать від схеми, типу і стану її устаткування, ступеня автоматизації і захисту.

Частота появи провалів напруги F_п обчислюється за виразом, %:

де - кількість провалів певної глибини δU_П і тривалості Δt_П за інтервал спостереження, що розглядається;

М - сумарна кількість провалів напруги за той же інтервал часу.