3.1.5. Отклонение частоты
Отклонение частоты – это разность, усредненная за 10 минут между фактическим значением основной частоты и номинальным ее значением. Отклонение частоты от номинального значения в нормальном режиме работы допускается в пределах ±0,1 Гц. Кратковременные отклонения могут достигать ±0,2 Гц.
∆f % = |
|
fнб − fнм |
100%; |
(3.8) |
|
|
|||
|
|
fном |
|
|
∆f |
= fнб − fнм. |
(3.9) |
||
Нарушение баланса между мощностью, вырабатываемой генератором электростанции или энергосистемы, и мощностью, требуемой промышленными предприятиями, приводит к изменению частоты тока электросети.
Основной причиной возникновения колебаний частоты являются мощные приемники электроэнергии с резкопеременной активной нагрузкой (тиристорные преобразователи главных приводов прокатных станов). Активная мощность этих приемников изменяется от нуля до максимального значения за время менее 0,1 с, вследствие чего колебания частоты могут достигать больших значений.
Изменения частоты даже в небольших пределах влияют на работу электросетей и приемников электроэнергии. Понижение частоты тока приводит к увеличению потерь мощности и напряжения в электросетях и к недовыработке продукции. Влияние снижения частоты на потребляемую мощность электроприемников различно.
1.Потребляемая мощность приемниками электроосвещения, электропечами сопротивления и дуговыми электропечами практически незначительно зависит от частоты.
2.Мощность, забираемая механизмами с постоянным моментом на валу (металлорежущие станки, поршневые насосы, компрессоры и др.), пропорциональна частоте.
3.Потери мощности в сети пропорциональны квадрату частоты.
4.Потребляемая механизмами с вентиляторным моментом сопротивления (центробежные насосы, вентиляторы, дымососы и др.) мощность пропорциональна частоте в третьей степени.
136
5. У центробежных насосов, работающих на сеть с большим статическим напором (противодавлением), например у питательных насосов котельных, потребляемая мощность пропорциональна частоте в степени выше третьей.
Изменение частоты существенно влияет на работу приборов и аппаратов, применяемых в телевидении, вычислительной технике.
Разгрузка энергосистемы при образовавшемся недостатке мощности осуществляется устройствами автоматической частотной разгрузки (АЧР) или вручную персоналом энергосистемы путем отключения потребителей по питающим линиям (трансформаторам) в соответствии со специально разработанным так называемым аварийным графиком (АГ). Устройства АЧР предназначены для разгрузки энергосистемы при авариях, вызванных большим дефицитом мощности. Величина АЧР принимается не менее 50% нагрузки энергосистемы с разбивкой на очереди с различными объемами разгрузки и различными уставками автоматов по частоте и выдержке времени.
3.1.6. Провал напряжения
Провал напряжения (рис. 3.6) характеризуется показателем длительности провала напряжения, для которого установлена следующая норма – предельно допустимое значение длительности провала напряжения в электрических сетях напряжением до 20 кВ включительно равно 30 с. Длительность автоматически устраняемого провала напряжения в любой точке присоединения к электрическим сетям определяется выдержками времени релейной защиты и автоматики.
U
Uном
δU
Umin
tн |
tr |
|
tn |
Рис. 3.6. Провал напряжения
137
Провалы напряжения – внезапное и значительное снижение напряжения (менее 90% Uном) длительностью от нескольких периодов до нескольких десятков секунд с последующим восстановлением напряжения.
Причинами провалов напряжения является срабатывание средств защиты и автоматики при отключении грозовых перенапряжений, токов короткого замыкания, а также при ложных срабатываниях защит или в результате ошибочных действий оперативного персонала.
ГОСТ 13109-97 не нормирует провал напряжения, он ограничивает его продолжительность 30 сек. Правда, эти явления длительностью больше 30 сек, практически не случаются – напряжение автоматически устраняемого провала напряжения в любой точке присоединения к электрическим сетям определяется выдержками времени релейной защиты и автоматики.
Характеристикой провала напряжения является его длительность tn, равная
∆tn =tк −tн , |
(3.10) |
где tн и tк – начальный и конечный моменты времени провала напряжения.
Провал напряжения характеризуется также глубиной провала напряжения δUп – разностью между номинальным значением напряжения и минимальным действующим значением напряжения, выраженной в единицах напряжения или в процентах от его номинального значения. Провал напряжения вычисляется по выражениям:
δUп =Uном −Umin , |
(3.11) |
или %:
δUп,% = |
Uном −Umin |
100. |
(3.12) |
|
|||
|
Uном |
|
|
138
3.1.7. Импульс напряжения
Импульс напряжения характеризуется показателем импульсного напряжения.
Искажение формы кривой питающего напряжения может происходить за счет появления высокочастотных импульсов при коммутациях в сети, работе разрядников и т.д. Импульс напряжения – резкое изменение напряжения в точке электрической сети, за которым следует восстановление напряжения до первоначального или близкого к нему уровня. Величина искажения напряжения при этом характеризуется показателем импульсного напряжения (рис. 3.7).
U
|
Uимп.а |
|
Uимп |
Uа |
|
0,5Uимп.а |
||
|
t
Рис. 3.7. Параметры импульсного перенапряжения
Импульсное напряжение в относительных единицах равно:
δUимп = |
|
U |
имп |
, |
(3.13) |
|
|
|
|||
|
|
2Uном |
|
||
где Uимп – значение импульсного напряжения, В.
Амплитудой импульса называется максимальное мгновенное значение импульса напряжения. Длительность импульса – это интервал времени между начальным моментом импульса напряжения и моментом восстановления мгновенного значения напряжения до первоначального или близкого к нему уровня.
Показатель «импульсное напряжение» стандартом не нормируется.
Величина импульса перенапряжения зависит от многих условий, но всегда значительна и может достигать многих сотен тысяч вольт. ГОСТ 13109-97 приводит справочные значения импульсного перенапряжения при коммутациях для разных типов сетей.
139