Vikupautomsk.ru

Выкуп Авто МСК
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Влияние качества электроэнергии на работу электроприемников и электрических аппаратов

Влияние качества электроэнергии на работу электроприемников и электрических аппаратов

Качество электроэнергии характеризуется определенными показателями. Основными являются частота переменного тока (f) и напряжение (U). Качество электроэнергии влияет на работу электроприемников и на работу электрических аппаратов, присоединенных к электрическим сетям. Все электрические приемники и аппараты характеризуются определенными номинальными параметрами (fHOM, UHOM, IHOM и т.д.). Изменение частоты и напряжения вызывают изменение технических и экономических показателей работы электрических приемников и аппаратов.

Различают электромагнитное и технологическое влияние отклонения частоты на работу электроприемников. Электромагнитная составляющая обусловливается увеличением потерь активной мощности и ростом потребления активной и реактивной мощностей. Можно считать, что снижение частоты на 1% увеличивает потери в сетях на 2%. Технологическая составляющая вызвана в основном недовыпуском промышленными предприятиями продукции. Согласно экспертным оценкам, значение технологического ущерба на порядок выше электромагнитного.

Технологическая составляющая связана с существенным влиянием (f) частоты на число оборотов электродвигателей, а, следовательно, и на производительность механизмов. Большинство технологических линий оборудовано механизмами, где в качестве приводов служат асинхронные двигатели. Частота вращения этих двигателей пропорциональна изменению частоты сети, а производительность технологических линий зависит от частоты вращения двигателя. При значительном повышении частоты в энергосистеме, что может быть, например, в случае уменьшения (сброса) нагрузки, возможно повреждение оборудования.

Кроме того, пониженная частота в электрической сети влияет на срок службы оборудования, содержащего элементы со сталью (электродвигатели, трансформаторы), за счет увеличения тока намагничивания в таких аппаратах и дополнительного нагрева стальных элементов.

При проектировании в расчетах электросетей влияние изменения (f)частоты не рассматривается. Предполагается, что электрическая система обеспечивает поддержание стандартной частоты f=50 Гц.

Изменение U оказывает неблагоприятное влияние на работу осветительных ламп и асинхронных двигателей, которые составляют значительную часть всех электроприемников в энергосистеме. Нежелательно как повышение U, так и его понижение на зажимах электроприемников. Снижение U вызывает резкое уменьшение () светового потока ламп накаливания и их к.п.д. При снижении U на 5% световой поток уменьшается на 18%, а снижение U на 10% приводит к уменьшению потока уже более чем на 30%. Это приводит к значительному уменьшению освещенности рабочих мест на производстве и к снижению производительности труда и ухудшению его качества, может увеличиться число несчастных случаев.

При увеличении U световой поток заметно повышается, но значительно уменьшается срок службы ламп. Так при повышении U на 10% световой поток ламп увеличивается приблизительно на 30%, а срок службы ламп сокращается почти в 3 раза.

Снижение U в сети энергосистемы может явиться причиной массового останова асинхронных двигателей и может привести к возникновению тяжелой системной аварии. При снижении крутящего момента асинхронных двигателей, пропорционального квадрату напряжения на зажимах двигателей, может произойти остановка или невозможность запуска двигателей. При пониженном напряжении у двигателей ухудшается к.п.д. и происходит процесс более интенсивного старения изоляции из-за увеличения тока, проходящего по обмоткам. Одновременно увеличивается скольжение и уменьшается число оборотов двигателя. При этом может снизиться производительность соединенных с двигателем механизмов.

Увеличение U на зажимах асинхронных двигателей неблагоприятно сказывается на условиях их работы. Существенно увеличивается их ток, что вызывает перегрузку обмотки статора. Может заметно возрасти потребление реактивной мощности двигателями.

Изменение напряжений на зажимах электроприемников технологических установок промышленных предприятий также является неблагоприятным фактором, который приводит к снижению технико-экономических показателей работы этих установок, т.е. при снижении U уменьшается производительность установок, удорожается выпускаемая продукция, увеличивается расход электроэнергии на единицу продукции.

Анализируя влияние изменения U у потребителей в качестве потребителей должны рассматриваться и трансформаторы (автотрансформаторы), устанавливаемые на подстанции. Снижение U у трансформаторов при неизменной мощности приводит к увеличению тока в обмотках. Во многих случаях это не представляет опасности для трансформаторов, т.к. их SНОМ часто превышает нагрузку, и конструкция трансформаторов позволяет допускать некоторую перегрузку. Однако при оценке возможности перегрузки необходимо правильно определять ожидаемый максимальный ток, на величину которого может оказать влияние снижение напряжения на зажимах трансформатора.

Более опасным для трансформатора может оказаться повышение подводимого к нему напряжения. Связано это с существенным увеличением намагничивающего тока, которое у трансформаторов более заметно вследствие резкого увеличения реактивного сопротивления намагничивания. Это характерно при превышении номинального напряжения регулировочного ответвления обмотки. Значительный рост тока намагничивания (I) при увеличении напряжения на ответвлении объясняется работой трансформаторов в области нелинейной характеристики намагничивания, а это приводит к искажению кривой тока намагничивания (I) и появлению высших гармоник, которые обуславливают увеличение потерь активной мощности (Р) в магнитопроводе и его дополнительный нагрев.

Существенное изменение характеристик нагрузки при отклонениях напряжения от номинального на ее зажимах приводит к необходимости ограничивать эти отклонения предельно допустимыми значениями. Опыт показывает, что допустимые отклонения от номинального напряжения должны быть относительно малыми. Поэтому электросеть должна быть построена таким образом, чтобы напряжения в ее отдельных пунктах (узлах) существенно не отличались друг от друга и от напряжения источника питания. При этом часто приходится применять специальные устройства для регулирования напряжения.

Читать еще:  Что проверяют в бензиновых двигателях

Переходные процессы и дисбаланс напряжения

К проблемам систем энергоснабжения, которые наиболее часто наносят ущерб промышленным предприятиям, относятся провалы и выбросы напряжения, гармоники, переходные процессы, а также дисбаланс напряжения и тока.

В сбалансированной трехфазной системе напряжения фаз должны быть одинаковы или приблизительно равны друг другу. Измерение дисбаланса позволяет выявить разницу между фазными напряжениями. Дисбаланс напряжения — это мера разности напряжений между фазами в трехфазной системе. Это одна из причин снижения производительности и сокращения срока службы трехфазных электродвигателей.

Переходные процессы могут оказывать серьезное воздействие на электродвигатели. Например, пробой изоляции обмотки электродвигателя может привести к дорогостоящему преждевременному отказу электродвигателя и незапланированному простою.

Проверка переходного напряжения в электродвигателях

У переходного напряжения (временные нежелательные всплески или скачки напряжения в электрической цепи) может быть любое количество источников внутри или за пределами промышленного предприятия.

Включение и выключение расположенного рядом оборудования, блоки конденсаторов коррекции коэффициента мощности или даже погодные условия на отдаленных участках могут создавать переходное напряжение в распределительных системах. Переходные напряжения, которые отличаются по амплитуде и частоте, могут привести к разрушению или пробою изоляции в обмотках электродвигателя.

Поиск источника переходных процессов представляет собой сложную задачу, поскольку такие процессы происходят нерегулярно, а их признаки могут проявляться по-разному. Например, переходные процессы могут проявиться в управляющих кабелях и необязательно причинят вред непосредственно оборудованию, однако могут нарушить его работу.

Для обнаружения и измерения переходных напряжений можно использовать трехфазный анализатор качества электроэнергии с функцией измерения переходных процессов, такой как анализатор качества электроэнергии и работы электродвигателей Fluke 438-II. Функция измерения переходных процессов этого прибора имеет настройку напряжения, превышающую стандартное напряжение на 50 В. На дисплее измерительного прибора отображается потенциально проблемное напряжение, превышающее заданное на 50 В, т. е. переходное напряжение.

Если при первоначальном измерении переходные напряжения не обнаружены, рекомендуется измерять и регистрировать показатели качества электроэнергии с привязкой ко времени с помощью усовершенствованного промышленного регистратора качества электроэнергии. Примером такого прибора является трехфазный регистратор качества электроэнергии Fluke 1750.

Почему возникает дисбаланс напряжения?

Несбалансированность трехфазной системы может привести к снижению производительности или преждевременному выходу из строя трехфазных электродвигателей и других трехфазных потребителей из-за воздействия следующих факторов:

  • Механические напряжения в электродвигателях, вызванные более низким по сравнению с номинальным крутящим моментом на выходе
  • Повышенный ток в электродвигателях и в трехфазных выпрямителях
  • Ток дисбаланса будет поступать в нейтральные провода трехфазных систем с соединением по схеме «звезда»

Дисбаланс напряжения на клеммах двигателя приводит к существенному дисбалансу тока, который может быть в 6–10 раз больше дисбаланса напряжения. Из-за несбалансированных токов возникают пульсации момента, повышенная вибрация и механические напряжения, увеличиваются потери, а также перегрев двигателя. Дисбаланс напряжения и тока также может привести к проблемам при техобслуживании, которые связаны с ослабленными соединениями и износом контактов.

Дисбаланс может возникнуть в любой точке распределительный системы. Все фазы, подключенные к щиту, должны быть равномерно нагружены. Если нагрузка на одной из фаз будет больше, чем на остальных, напряжение на этой фазе будет ниже. У трансформаторов и трехфазных двигателей, запитанных от такого щита, могут наблюдаться повышенный нагрев, нехарактерные звуки и шумы, чрезмерная вибрация и даже преждевременный выход из строя.

Методика расчета дисбаланса напряжения

Расчеты, необходимые для определения дисбаланса напряжения, довольно просты. Результат выражается в процентах дисбаланса и может быть использован для определения следующих шагов в программах диагностики и ремонта двигателей. Расчет осуществляется в три этапа:

  1. Определение среднего значения напряжения или тока
  2. Вычисление наибольшего отклонения напряжения или тока
  3. Деление максимального отклонения на среднее значение напряжения или тока с последующим умножением на 100 % дисбаланс = (макс. отклонение от среднего напряжения или тока/среднее значение напряжения или тока) × 100

Расчет дисбаланса вручную позволяет определить мгновенное значение дисбаланса тока или напряжения. Анализатор работы электродвигателей, такой как Fluke 438-II, отображает дисбаланс напряжения и тока в режиме реального времени, а также любые изменения дисбаланса.

Влияние качества электроэнергии на работу электроприемников и электрических аппаратов

Влияние качества электроэнергии на работу электроприемников и электрических аппаратов.

Все электроприемники (ЭП) проектируются и изготовляются в расчете на определенные номинальные электрические параметры частоту, напряжение, ток и т. д. При этом предпола­гается. что подведенное напряжение переменного тока синусо­идально и для трехфазных систем симметрично. В основе проектирования ЭП лежит требование обеспечения их наиболее экономич­ной работы именно при номинальных параметрах.

Читать еще:  Белое масло в двигателе причины

Качество электроэнергии (КЭ), подводимой к потребителям, будем характеризовать степенью близости напряжения и тока к перечисленным выше номинальным параметрам.

Качество электроэнергии на выходе с электростанций достаточ­но высокое, но в процессе ее передачи по сети и потребления оно ухудшается. Во-первых, вследствие потерь напряжения в сети зна­чение его у потребители уменьшается; во-вторых, в результате влияния ряда специфических электроприемников и преобразовате­лей электроэнергии возникают несимметрия и несинусоидальностъ напряжения. Это вызывает ухудшение технико-экономичских показателей работы других ЭП.

Например, отрицательно сказывается на работе асинхронных двигателей и осветительных ламп, составляющих значи­тельную часть всех электроприемников, как понижение, так и по­вышение напряжения. При снижении напряжения, подводимого к асиихронным двигателям, резко уменьшается их вращающий мо­мент и возрастают потери электроэнергии вследствие роста рабоче­го тока. Известно, что асинхронные двигатели обладают эффектом са­морегулирования по мощности, т. е. их активная мощность остается практически неизменной ири изменении на­пряжения, это значит, что относительно на столько же увеличи­вается (уменьшается) ток, на сколько уменьшается (увеличивает­ся) напряжение.

Рост напряжения ведет к дополнительному нагреву стали асин­хронного двигателя и резкому возрастанию потребления реактивной мощности в соответствии со статической характеристикой.

Изменение напряжения на зажимах ЭП различных технологи­ческих установок промышленных предприятий (электропечи, электролиз) также приводит к неблагоприятным последствиям. Напри­мер, снижение напряжения на 5-7% от номинального иногда уменьшает производительность печей на 10—12%.

Несимметрия и несинусоидальность напряжения влияют на ра­боту ЭП следующим образом.

Рабочий процесс трехфазных асинхронных и синхронных дви­гателей определяется вращающимся магнитным потоком, создаваемым трехфазными токами обмоток статора. Известно, что при несимметрии этих токов магнитное поле можно рассматривать как сумму двух вращающихся полей, одно из которых вращается в направлении, обратном направлению вращения двигателя, тормозя его. Это ведет также к дополнительному нагреву обмоток и стали машины, возникновению в ряде случаев вибрации.

При несимметрии напряжений температура обмоток трансфор­маторов может превысить допустимое значение; возможно также снижение мощности, передаваемой потребителю. Несинусоидальность кривой напряжения вызывает дополнительные отклонения: перегрузку силовых конденсаторов токами высших гармоник, снижение экономичности работы электросетей

Следует остановиться еще на одном явлении, также ухудшаю­щем качество электроэнергии — на колебании напряжения. При включении короткозамкнутых асинхронных двигателей или других ЭП значительной мощности и резкопеременной нагрузке (прокат­ные станы на металлургических заводах) в сети возникают быстро протекающие, кратковременные изменения напряжении вследствие соответствующих им потерь в сети. Эти изменения обычно называ­ют колебаниями напряжения. Последние отрицательно влияют на зрение при электрическом освещении. Раздражение глаз при этом зависит как от амплитуды колебаний, так и от частоты их возник­новения.

Несимметрия напряжений вызывается обычно мощными одно­фазными нагрузками, например тяговыми, несинусоидальность — нелинейными нагрузками, главным образом установками с вен­тильными преобразователями большой мощности для питания электропривода постоянного тока, в частности тягового.

Рост электропотребления промышленностью и электрифициро­ванным транспортом обусловливает увеличение доли злектроприемников с толчковыми, несимметричными нагрузками, нагрузками с нелинейными характеристиками. Поэтому повышение качества электроэнергии имеет очень большое значение. Влияние качества электроэнергии на работу электроприемников — очень важный показатель который необходимо учитывать при проектировании электроэнергетических обьектов.

доклад. презентация. Влияние качества электроэнергии на работу электроприемников

Влияние качества электроэнергии на работу электроприемников

Ветошкина М.С., КЭЛ-081(св)

Показатели качества электроэнергии

К показателям качества электроэнергии относятся:
Отклонение напряжения
Колебания напряжения
Несимметрия напряжений
Несинусоидальность напряжения
Отклонение частоты
— Электромагнитные помехи

Влияние отклонений напряжения

Освещение:

    -Снижается срок службы ламп освещения, так при величине напряжения 1,1Uном срок службы ламп накаливания снижается в 4 раза.
    -При величине напряжения 0,9Uном снижается световой поток ламп накаливания на 40% и люминесцентных ламп на 15%.
    -При величине напряжения менее 0,9Uном люминесцентные лампы мерцают, а при 0,8Uном просто не загораются.

Электропривод:

-При снижении напряжения на зажимах асинхронного электродвигателя на 15% момент снижается на 25%. Двигатель может не запуститься или остановиться.
-При снижении напряжения увеличивается потребляемый от сети ток, что влечёт разогрев обмоток и снижение срока службы двигателя. При длительной работе на напряжении 0,9ном срок службы двигателя снижается вдвое.
-При повышении напряжения на 1% потребляемая двигателем реактивная мощность увеличивается на 3. 7%. Снижается эффективность работы привода и сети.

Технологические установки:

    -При снижении напряжения существенно ухудшается технологический процесс, увеличивается его длительность. Следовательно, увеличивается себестоимость производства.
    -При повышении напряжения снижается срок службы оборудования, повышается вероятность аварий.
    -При значительных отклонениях напряжения происходит срыв технологического процесса.

Читать еще:  Горит датчик неисправности двигателя форд фокус

Влияние колебаний напряжения

Колебания напряжения более 10% могут привести к погасанию газоразрядных ламп.
При глубоких колебаниях напряжения (более 15%) могут отпасть контакты магнитных пускателей, вызвав нарушения технологии производства.
Колебания напряжения с размахом 10. 15% могут привести к выходу из строя конденсаторов, а также вентильных выпрямительных агрегатов.
Колебания недопустимы для текстильного, бумагоделательного и других производств, предъявляющих особенно высокие требования к точности поддержания частоты вращения приводов, в качестве которых используют асинхронные двигатели.
Колебания напряжения с размахом 5 % вызывают резкое увеличение износа анодов и сокращение срока службы.
Колебания напряжения отрицательно влияют на работу радиоприборов, нарушая их нормальную работу и снижая срок службы.
К электроприемникам, чувствительным к колебаниям напряжения, относятся также вычислительные машины, рентгеновские установки и т.д.

Влияние несимметрии напряжения

Источниками несимметрии напряжений являются:
-дуговые сталеплавильные печи,
-тяговые подстанции переменного тока,
-электросварочные машины,
-однофазные электротермические установки и другие однофазные, двухфазные и несимметричные трёхфазные потребители электроэнергии, в том числе бытовые.
Влияние несимметрии напряжений на работу электрооборудования:
-Рост потерь электроэнергии в сетях, вызванный дополнительными потерями в нулевом проводе.
-Однофазные, двухфазные потребители и разные фазы трёхфазных потребителей электроэнергии работают на различных не номинальных напряжениях, что вызывает те же последствия, как при отклонении напряжения.
-В электродвигателях, кроме отрицательного влияния не несимметричных напряжений, возникают магнитные поля, вращающиеся встречно вращению ротора.
-Значительное снижение срока службы электрических машин, включая трансформаторы, как результат общего влияния на них несимметрии напряжений.

Влияние несинусоидальности напряжения

Источниками несинусоидальности напряжения являются:
-статические преобразователи,
-дуговые сталеплавильные и индукционные печи,
-трансформаторы,
-синхронные двигатели,
-сварочные установки,
-газоразрядные осветительные и бытовые приборы и так далее.

Влияние несинусоидальности напряжения на работу электрооборудования:
-Фронты несинусоидального напряжения воздействуют на изоляцию кабельных линий электропередач, — учащаются однофазные короткие замыкания на землю.
-Аналогично кабелю, пробиваются конденсаторы.
-В электрических машинах, включая трансформаторы, возрастают суммарные потери.
-Возрастает недоучёт электроэнергии, вследствие тормозящего воздействия на индукционные счётчики гармоник обратной последовательности.
-Неправильно срабатывают устройства управления и защиты.
-Выходят из строя компьютеры.

Влияние отклонения частоты

Жесткие требования стандарта к отклонениям частоты питающего напряжения обусловлены значительным влиянием частоты на режимы работы электрооборудования, ход технологических процессов производства и, как следствие, технико-экономические показатели работы промышленных предприятий. Электромагнитная составляющая ущерба обусловлена увеличением потерь активной мощности в электрических сетях и ростом потребления активной и реактивной мощностей.
Известно, что снижение частоты на 1 % увеличивает потери в электрических сетях на 2 % . Отклонения частоты отрицательно влияют на работу электронной техники, пониженная частота в электрической сети влияет и на срок службы оборудования, содержащего элементы со сталью (электродвигатели, трансформаторы, реакторы со стальным магнитопроводом), за счет увеличения тока намагничивания в таких аппаратах и дополнительного нагрева стальных сердечников.

Влияние электромагнитных помех

Провалы напряжения
Провалы напряжения – это 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 (КЗ), а также при ложных срабатываниях защит или в результате ошибочных действий оперативного персонала.
Временное перенапряжение
Внезапное и значительное повышение напряжения (более 110% Uном) длительностью более 10 миллисекунд. Временные перенапряжения возникают при коммутациях оборудования (коммутационные, кратковременные) и при коротких замыканиях на землю (длительные). Коммутационные перенапряжения возникают при разгрузке протяжённых линий электропередач высокого напряжения. Длительные перенапряжения возникают в сетях с компенсированной нейтралью и четырёхпроводных сетях при обрыве нейтрального провода, в сетях с изолированной нейтралью при однофазном КЗ на землю (в сетях 6-10-35 кВ в таком режиме допускается длительная работа).
Импульсное перенапряжение
Импульсное перенапряжение – это резкое повышение напряжения длительностью менее 10 миллисекунд. Импульсные перенапряжения возникают при грозовых явлениях и при коммутациях оборудования (трансформаторы, двигатели, конденсаторы, кабели), в том числе при отключении токов КЗ. Величина импульса перенапряжения зависит от многих условий, но всегда значительна и может достигать многих сотен тысяч вольт.

Выводы

Таким образом, качество электроэнергии существенно влияет на надёжность электроснабжения, поскольку аварийность в сетях с низким качеством электроэнергии выше, чем в случае, когда показатели качества электроэнергии находятся в допустимых пределах.
Важнейшая роль в обеспечении качества электрической энергии отводится её потребителям. Но до тех пор, пока они не будут знать, что творится с качеством потребляемой ими электроэнергии, и сколько средств они при этом теряют, ждать реальных подвижек в лучшую сторону не приходится.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector