вход Вход Регистрация



Качество электроэнергии существенно влияет на работу разных електроприемников. Рассмотрим отдельные группы електроприемников.

Электротермические установки

Электродуговые сталеплавильные печи (ЕДСП), руднотермические печи, индукционные печи, печи сопротивления и разные электронагревательные установки широко используются в разных областях промышленности. Как правило, ВН приводит к снижению производительности печей. Так, при отпаливании заготовок в печах сопротивления в случае снижения напряжения технологический процесс проводится дольше( при снижении напряжения на 10% процесс отпаливания проводить невозможно. Удлинение процесса приводит к увеличению продолжительности следующих технологических циклов, увеличению затрат ЕЕ и, как следствие, к увеличению себестоимости продукции.

Производительность электротермических установок Пу во многих случаях имеет квадратичную зависимость от уровня напряжения:

,

где к – коэффициент, который зависит от параметров электрооборудования, выпускаемой продукции и некоторых особенностей технологии.

Отклонение напряжения существенно влияют на работу ЕДСП. Связь между производительностью печи и ВН (U для периода расплавления дается в виде

 

,

где Пном – производительность печи при номинальному напряжению.

 

Так, для печи ДСП – 100 снижение напряжения на 5% в период расплавления скрапа привело к снижению производительности на 10% и увеличению периода расплавления на 16 мин.

Осветительные електроприемники

Качество работы осветительных електроприемников существенно влияет на производственный процесс. Увеличение освещения рабочего места на 10 % приводит к увеличению производительности работы в отдельных областях производства до 14%. Качество освещения существенно влияет на выполнение работ, связанных с использованием ручной работы, особенно при выполнении точных операций. Недостаточное освещение приводит к снижению производительности работы, повышение утомляемости, повышении производственного травматизма и недостатка.

Световой поток Фсв и срок службы ламп Т существенно зависят от величины приложенного напряжения, которое видно по следующим данным

 

U, % 90 95 100 105 110
Фсв, % 68 82 100 120 135
Т, % 360 150 100 55 30

 

Люминесцентные лампы при U=1,1 Uном снижают срок службы на 20-25%, а газоразрядные лампы при U< 0,8Uном не зажигаются.

Електролучевые трубки при U< 0,95Uном не дают качественного изображения.

Асинхронные электродвигатели (АД)

При наличия ВН на зажимах АД меняются частота и вращательный момент ротора, а также значение активных потерь и реактивной мощности, которая потребляется Это приводит к изменению экономических показателей, которые характеризуют работу электродвигателя.

Потери активной мощности в полностью загруженных двигателях, которые работают с постоянным моментом сопротивления, возрастают при сниженные напряжения вследствие роста тока, который потребляется из сети и при росте напряжения эти потери уменьшаются. При продолжительном отклонении напряжения 0,9 Uном срок службы двигателя снижается вдвое.

Изменения активных потерь в АД при ВН в пределах ±5-10% Uном небольшие (не более 0,03 Δрном), однако они того же порядка что и потери в сетях питания.

Увеличение потребления реактивной мощности при росте напряжения объясняется большими потерями ее на намагничивание стали машин.

Для механизмов с вентиляторным моментом сопротивления, пропорциональным квадрату частоты обращения, изменение частоты сопровождается изменением производительности. Момент АД пропорциональный квадрату напряжения M º U2. Поэтому при снижении U на зажимах АД и при снижении момента 13 % - 25 %, двигатель может не запуститься или остановиться.

Отклонение напряжения влияют на значение потерь в электродвигателях, поэтому тепловое старение изоляции зависит от ВН и загрузка электродвигателя. При положительных ВН срок службы изоляции Тс , по сравнению со значением Тном при номинальных значениях напряжения и загрузке, меняется обратно пропорционально квадрату коэффициента загрузки Кз:

Очевидно, что при Кз <1 тепловое старение изоляции уменьшается.

При негативных ВН срок службы изоляции сокращается и определяется уравнением:

.

Если ВН находится в нормированных границах, считают Тном ~ Тс.

При несимметрии напряжений в электрических машинах сменного тока появляются магнитные поля, которые оборачиваются не только с синхронной скоростью в направлении обращения ротора, но и с двойной синхронной скоростью в противоположном. В результате появляется тормозной электромагнитный момент, а также нагрев активных частей машины, главным образом ротора, за счет токов двойной частоты.

В АД при коэффициентах обратной последовательности напряжений, которые встречаются на практике (К2U ≤ 0,05...0,06), снижение вращающегося момента АД оказывается презрело малым. Влияние несимметрии на потери в электродвигателе, нагревание и сокращение срока службы изоляции проявляются в большей мере.

При работе АД с номинальным вращающимся моментом и коэффициентом обратной последовательности напряжений, которая равняется 4%, срок службы изоляции его сокращается приблизительно в 2 раза только за счет дополнительного нагрева. Если напряжение на одной из фаз будет значительно превышать номинальное значение, сокращение срока службы изоляции будет еще большим.

На работу АД влияют также высшие гармоники (ВГ). Так при работе АД в условиях несинусоидального напряжения его коэффициент мощности и вращающийся момент на вале снижаются. Например, если амплитуды 5-ой и 7-ой ВГ напряжения составят соответственно 20% и 15% амплитуды 1-ой гармоники, коэффициент мощности двигателя уменьшится на 26% по сравнению со значением его при синусоидном напряжении. Практически влияние ВГ на коэффициент мощности АД можно не учитывать. То же относится и к моментам, которые развивают ВГ тока. Они не превышают нескольких десятых процента момента, который развивается при промышленной частоте.

Существенно влияют ВГ на изоляцию электрических машин, конденсаторов, а также на измерительные приборы и устройства автоматики. Искажение формы кривой напряжения активизирует появление и протекание ионизационных процессов в изоляции электрических машин и трансформаторов. При этом развиваются местные дефекты в изоляции, которые приводят к увеличению диэлектрических потерь и сокращению срока службы.

Синхронные двигатели (СД).

Максимальный электромагнитный момент СД в широко распространенных схемах с вентильными и электромашинными возбудителями при неизменном токе возбуждения меняются пропорционально напряжению, это вызывает соответствующее изменение запаса статической стойкости двигателя. Потери активной мощности в СД увеличиваются с ростом напряжения в сети и загрузкам СД по реактивной мощности.

При несимметрии напряжений в сети наряда с появлением дополнительных потерь и нагреванием статора и ротора могут появиться опасные вибрации в результате появления знакопеременных вращающихся моментов и тангенционных сил, пульсирующих с двойной частотой. При значительной несимметрии, вибрация может быть опасной, особенно при недостаточной прочности или наличия дефектов сварных соединений. При несимметрии токов, которые не превышают 30%, опасные перенапряжения в элементах конструкций, как правило, не появляются.

Дополнительные потери мощности в СД при несимметричной нагрузке вызывают появление местных (локальных) нагревов обмотки возбуждения, которое приводит к необходимости снижения тока возбуждения и тем самым уменьшает значение реактивной мощности, отдаваемой в сеть.

Согласно „Правил технической эксплуатации электрических станций и сетей”, продолжительная работа турбогенераторов и синхронных компенсаторов допускается при различия токов в фазах статора, которая не превышает 10% номинального значения при условии, что на ни один из фаз ток не превышает номинального значения.

Линии электропередач и трансформаторы

Несимметрия напряжений не совершает заметного влияния на работу воздушных и кабельных линий, в то же время нагрев трансформаторов и, соответственно, сокращение срока их службы могут оказаться существенными. В случае несимметрии токов трансформатора нагрев масла будет немного меньшим, чем в случае симметричного нагрузки при току фаз, который равняется току наиболее нагруженной фазы. Это объясняется более интенсивным охлаждением обмотки этой фазы. Сказанное относится к случаю, когда наличие несимметричных нагрузок не тянет за собой появление токов нулевой последовательности. Такие условия имеют место в сетях 6-10-35 кВ промышленных предприятий, которые работают с изолированной или компенсированной нейтралью. Расчеты показывают, что при номинальной загрузке трансформатора и коэффициенту несимметрии токов, которая равняется 0,1, срок службы изоляции трансформатора сокращается на 16%.

Вентильные преобразователи (ВП)

В современном производстве в большинстве случаев применяются управляемые ВП, что соединяется по трехфазной мостовой схеме.

В управляемых ВП, которые применяются главным образом в електротехнологических процессах, применяются или тиристоры с системой импульсно-фазового управления (СИФК), или кременевые диоды. В ряде технологических процессов цветной металлургии (например, при электролизе) система авторегулировки преобразователя должна обеспечить постоянность испрямленного тока. Соблюдение этого требования при ВН сети приводит к изменению коэффициента мощности преобразователя λ:

,

где γс- коэффициент искривления, который равняется отношению действующего значения ВГ тока сети к первой гармонике, φ1 – угол сдвига фаз между первыми гармониками напряжения и тока сети.

Для управляемых ВП в первом приближении можно принять φ1 ~ α, где α–угол управления ВП.

При увеличении напряжения сети система авторегулировки тока обеспечивает увеличение угла α, вследствие чего коэффициент мощности ВП уменьшается. Снижение напряжения тянет за собой рост значения λ, при этом немного увеличиваются ток, который проходит сквозь трансформатор ВП, и потери в нем, однако в целом робота преобразовательного агрегата становится более экономической.

При регулировании напряжения ВП с помощью СИФК, а также специального автотрансформатора или регулируемого под нагрузкой трансформатора ВП экономические показатели агрегата значительно улучшаются. При поддержании постоянности испрямленного тока, влияние ВН на технологический процесс не оказывается.

В электрических цехах с неуправляемыми ВП при отсутствия регулирования напряжения (некоторые химические предприятия) наблюдается снижения производства и увеличение расхода ЕЕ.

Батареи конденсаторов (БК)

Реактивная мощность конденсаторов определяется формулой:

С формулы видно, что генерируемая реактивная мощность конденсаторных батарей линейно зависит от частоты и квадратично от напряжения сети.

При несимметрии линейных напряжений реактивная мощность, которая генерируется БК, меняется в сравнении с номинальным значением Qном на величину:

,

где U1 линейное напряжение прямой последовательности,

Uном – номинальное напряжение БК.

При = 0,05 ÷ 0,06 оказывается |ΔQ| = (0,01÷0,04)Qном. Поскольку на практике напряжение U1 может быть больше или меньше напряжения Uном, то возможно как увеличения, так и уменьшение генеруємой реактивной мощности. В последнем случае в наиболее загруженной фазе значения тепловых потерь может значительно превышать номинальное значение, в результате появляется местный перегрев изоляции, которая приводит к сокращению срока ее службы.

При наличия ВГ в кривой напряжения процесс старения диэлектрика конденсаторов протекает более интенсивно, чем в случае когда конденсаторы работают при синусоидном напряжении. Это объясняется тем, что физико-химические процессы в диэлектриках, которые обусловливают их старение, значительно ускоряются при высоких частотах электрического поля. Аналогично влияет дополнительный нагрев, вызваный протеканием ВГ тока.

БК могут продолжительно работать при перегрузках их токами ВН не более чем на 30%, допустимое повышение напряжения составляет 10%. Однако в этих условиях срок их службы сокращается. В системах электроснабжения промышленных предприятий, как правило, БК могут оказаться в режиме, близкому к резонансу токов на частоте какой-нибудь с ВГ, вследствие перегрузок они выходят из строя.

Учет электроэнергии

Погрешности учета электроэнергии зависят от места установки счетчика (на линейной или нелинейной нагрузке), измерительной системы счетчика, его частотной характеристики и других факторов.

При измерении мощности нелинейного нагрузки Рнл имеют место два встречных потока мощности: основной частоты Р1 и мощности искривления на частотах ВГ, которая оценивается как . Наличие мощности искривление обусловлено генерированием ВГ нелинейной нагрузкам.

При нелинейных нагрузках возникает „переучет” электроэнергии индукционными счетчиками, то есть нелинейный потребитель как бы „приказывается” за генерирования ВГ в сеть и создание ими дополнительных потерь. Баланса между этими величинами, полученными в результате измерения индукционными счетчиками нет, что в ряде случаев приводит к появления недоразумений между енергопоставляющими организациями и потребителями при расчетах за электроэнергию. Так, счетчики, установленные на стороне ВН или НН трансформатора подстанции, имеют малую частотную погрешность вследствие малых искривлений напряжения и тока, особенно в случае применения на подстанции фильтро-компенсирующие установки ФКУ. Затраты активной энергии, обсчитанные ими будут меньшими за суммарные, что определенные по показанием счетчиков нелинейных нагрузок.

Релейная защита, телемеханика, сигнализация

ВГ тока, при проникновении в сети ЕС, приводят к ухудшению работы высокочастотной связи и систем автоматики, а также вызывают ошибочные срабатывания некоторых релейных защит, особенно большое влияние ВГ на устройстве, которые содержат полупроводниковые элементы.

ВГ тока и напряжения в сети ухудшают работу телемеханических устройств, если силовые круги используются как каналы связи между полукомплектами диспетчерского и контролируемых пунктов, утрудняют применение системы телеуправления распределительных сетей с использованием ВГ. ВГ тока в воздушных ЛЭП ухудшают работу каналов связи.

Однако на практике известные случаи полезного применения ВГ, например, в системах сигнализации однофазных замыканий на землю, которые основаны на использовании естественных или искусственно генерируемых ВГ тока замыканий на землю.

ВГ напряжения и тока усиливают действие других видов электромагнитных препятствий. При разных снижениях напряжения в сети достоверность отказов электронных систем в условиях синусоидальных режимов значительно возрастает.

Случайная статья

Схемы термокомпенсации

В основу схем термокомпенсации положен принцип изменения сопротивления нелинейных элементов (терморезисторов, p-n-переходов, транзисторов и т.д.) от изменения температуры. Простейшей схемой... Подробнее...
© 2017
  • Сайт "Литературка"
  • мы собираем различную техническую, образовательную, научную литратуру