связи с вопросами компенсации реактивной мощности. Длительность провала напряжения, импульсное напряжение, коэффициент временного перенапряжения, как уже отмечалось выше, обусловливаются режимами работы энергосистемы.

Стандартом устанавливаются два вида норм качества электрической энергии: нормально допустимые и предельно допустимые нормы, а также способы расчета и методики определения показателей КЭЭ и вспомогательных параметров, требования к погрешностям измерений и интервалам усреднения показателей КЭЭ, которые должны реализовываться в приборах контроля при измерениях этих показателей и их обработке.

3.1.1. Отклонение напряжения

Отклонения напряжения от номинальных значений происходят из-за суточных, сезонных и технологических изменений электрической нагрузки потребителей, изменения мощности компенсирующих устройств, регулирования напряжения генераторами электростанций и на подстанциях энергосистем, изменения схемы и параметров электрических сетей.

Отклонение напряжения – разность между фактическими значениями напряжения и его номинальным значением для сети, возникающая при сравнительно медленном изменении режима работы, когда скорость изменения напряжения меньше 1% в секунду:

Вусловиях нормальной работы допускается отклонение напряжения в следующих пределах:

–5÷+10% – на зажимах электродвигателей и аппаратов для их пуска и управления;

–2,5÷+5% – на зажимах приборов рабочего освещения; ±5% – на зажимах остальных приемников электрической энергии.

Вточках общего присоединения потребителей электрической энергии пределыотклонения напряжения должны бытьустановлены

вдоговорах энергоснабжения для часов минимума и максимума

123

нагрузок в энергосистеме с учетом необходимости выполнения норм стандарта на выводах приемников электрической энергии в соответствии с нормативными документами.

В послеаварийных режимах допускается дополнительное понижение напряжения на 5%.

Установившееся отклонение напряжения δUу равно, %:

где Uу – установившееся (действующее) значение напряжения за интервал усреднения.

В электрических сетях однофазного тока действующее значение определяется как значение напряжения основной частоты U(1) без учета высших гармонических составляющих напряжения, а в электрических сетях трехфазного тока – как действующее значение напряжения прямой последовательности основной частоты U1(1).

Каждый электроприемник спроектирован для работы при номинальном напряжении и должен обеспечивать нормальное функционирование при отклонениях напряжения от номинального на заданную величину. При отклонении напряжения в пределах этого диапазона изменяются и значения выходного параметра электроприемника (температура в электротермической установке, освещенность у светильников, полезная мощность на валу электродвигателя и т.д.).

Основными причинами отклонения напряжения в системах электроснабжения предприятий являются изменения режимов работы приемников электроэнергии, изменения режимов питающей энергосистемы, значительные индуктивные сопротивления линий 6–10 кВ. Изменение напряжения на зажимах приемника электроэнергии даже в установленных пределах вызывает изменение его тех- нико-экономических показателей.

Отклонения напряжения зависят от широкого спектра случайных и к тому же часто изменяющихся факторов. Последствия отклонений напряжения зависят не только от величины, но и от продолжительности отклонения, а также от того, какой процент потребителей подвергается большим отклонениям.

124

Среди способов регулирования напряжения в системах электроснабжения промышленных предприятий можно выделить:

а) регулирование на шинах электростанций и подстанций. На шинах электростанций изменением тока возбуждения генераторов повышают напряжение в часы максимума нагрузки и снижают напряжение в часы минимума нагрузок. Регулирование напряжения на шинах понизительной подстанции 6–10 кВ может осуществляться при помощи трансформаторов, статических конденсаторов, синхронных компенсаторов и т.д.;

б) регулирование на отходящих линиях. Индивидуальное регулирование напряжения на каждой отходящей от шин подстанции линии является эффективным способом. В этом случае могут быть использованы трансформаторы с РПН, ВДТ и конденсаторы для продольной компенсации;

в) совместное регулирование напряжения включает в себя первый и второй способы регулирования;

г) дополнительное регулирование напряжения применяется в том случае, когда не удается обеспечить требуемое качество напряжения у определенной части потребителей электрической энергии;

д) регулирование изменением схемы электроснабжения.

В схеме электроснабжения осуществляют мероприятия, позволяющие изменить величину и направление реактивной мощности и сопротивления отдельных участков, в результате чего изменяются уровни напряжения в отдельных точках сети.

Для поддержания уровней напряжения в допустимых пределах используют различные методы, которые можно разделить на две группы: не требующие затрат на установку специальных регулирующих устройств и связанные с установкой таких устройств.

Первая группа мероприятий включает в себя:

1.Рациональное построение системы электроснабжения (применение повышенного напряжения для линий, питающих предприятие; применение глубоких вводов; применение трансформаторов

соптимальным коэффициентом загрузки; применение токопроводов для распределительных сетей и т.д.).

2.Правильный выбор ответвлений обмоток у трансформаторов, имеющих устройство переключения обмоток без возбуждения

(ПБВ).

125

3.Использование перемычек на напряжении до 1 кВ между цеховыми трансформаторами.

4.Снижение сопротивления системы внутризаводского электроснабжения включением на параллельную работу трансформаторов ГПП.

5.Регулирование напряжения генераторов собственных источников питания предприятия.

6.Использование регулировочных возможностей синхронных электродвигателей.

Ко второй группе мероприятий по регулированию напряжения относят:

1) установку на ГПП трансформаторов, имеющих устройство регулирования напряжения под нагрузкой (РПН);

2) применение компенсирующих устройств;

3) применение специальных регуляторов напряжения.

3.1.2. Колебания напряжения

Колебания напряжения оцениваются следующими показателями:

– размахом изменения напряжения δU, т.е. разницей между наибольшим и наименьшим действующими значениями напряжения в процессе достаточно быстрого изменения параметров режима, когда скорость изменения напряжения не менее 1% в секунду:

где m – количество изменений напряжения со скоростью изменения более 1% в секунду за время Т.

Интервал между следующими друг за другом изменениями напряжения ∆tkj.

126

Предельно допустимые значения размаха изменений напряжения δUt в точках общего присоединения к электрическим сетям при колебаниях напряжения в зависимости от частоты повторения изменений напряжения FδUt или интервала между изменениями напряжения ti, i+1 равны значениям, определяемым по кривой 1 (рис. 3.2), а для потребителей электрической энергии, располагающих лампами накаливания, в помещениях, где требуется значительное зрительное напряжение, равны значениям, определяемым по кривой 2 (рис. 3.2).

δU, % 1081

6

5

4

3

2

Рис. 3.2. Предельно допустимые значения размаха изменений напряжения δUу , в зависимости от частоты повторения изменений напряжения за минуту для колебаний напряжения, имеющих форму меандра

Предельно допустимое значение суммы установившегося отклонения напряжения δUу и размаха изменений напряжения δUt в точках присоединения к электрическим сетям напряжением до 1 кВ равно 10% номинального напряжения. Предельно допустимое значение для кратковременной дозы фликера Pst при колебаниях напряжения с формой, отличающейся от меандра (прямоугольной) (рис. 3.3), равно 1,38, а для длительной дозы фликера Pet при тех же колебаниях напряжения – 1,0.

Кратковременную дозу фликера определяют на интервале времени наблюдения, равном 10 минут. Длительную дозу фликера определяют на интервале времени наблюдения, равном 2 часа.

127

Uскв(t)

Uном

Рис. 3.3. Колебания напряжения произвольной формы (а) и имеющие форму меандра (б)

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

При работе электроприемников 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 электродвигателей прокатных станов, дуговых электропечей, сварочных машин и т.д. Указанные обстоятельства крайне неблагоприятно отражаются на работе всех электроприемников, подключенных к данной сети, в том числе и электроприемников, вызывающих эти изменения.

Так, например, время сварки у контактных машин – в пределах от 0,02 до 0,4 с, поэтому колебания напряжения даже малой длительности отрицательно влияют на качество сварки.

128

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 сказываются на работе осветительных приемников. Они приводят к миганиям ламп, которые при превышении порога раздражения могут отражаться на длительном восприятии у людей.

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

Мероприятия по ограничению колебаний напряжения.

В первую очередь необходимо использовать оптимальные решения схемы электроснабжения с минимальными дополнительными затратами, к числу которых относятся:

–приближение источников высшего напряжения к электроприемникам с резкопеременной нагрузкой;

–питание резкопеременных и спокойных нагрузок от отдельных трансформаторов;

–соблюдение оптимального уровня мощности к.з. в сетях, питающих электроприемники с резкопеременной нагрузкой, в преде-

лах 750–10 000 МВА.

Если эти мероприятия оказываются недостаточными, то предусматриваются специальные устройства и установки для уменьшения размахов изменений напряжения.

Специальные быстродействующие синхронные компенса-

торы (СК). Наиболее эффективным средством для ограничения колебания напряжения является синхронный компенсатор толчковой нагрузки со специальными параметрами, с быстродействующим тиристорным возбуждением, с большой кратностью форсировки возбуждения, работающие в так называемом «режиме слежения» за реактивным током подключенных потребителей электроэнергии. Мощность СК определяют исходя из характеристик графиков нагрузки объекта в соответствии с типовыми методиками.

129