Отклонение и колебания напряжения

Отклонение напряжения (dU_у) – это разность действительного (установившегося) значения напряжения и его номинального значения для сети, возникающая при сравнительно медленном изменении режима работы, когда скорость изменения напряжения меньше 1% в секунду.

δU = U_у – U_н, В или

где U_у = – усредненное напряжение (В, кВ) N наблюдений напряжений U_(1)i в течение 1 мин.; U_i – значение напряжения U_(1)i в i-ом наблюдении (В, кВ).

Число наблюдений N за 1 мин должно быть не менее 18.

У становлены следующие нормы:

- на зажимах электродвигателей и станций управления от -5% до +10% от номинального напряжения U_ном электросети;

- на зажимах электроосветительных установок от -2,5% до +5% от U_ном электросети;

- на зажимах остальных электроприемников допускаются отклонения напряжения в пределах ± 5% от U_ном электросети.

Предельно допустимые значения dU_у в послеаварийных режимах равны от -5% до +10%; от -10% до +20% и ± 10% от U_ном электросети, соответственно.

Причинами, приводящими к отклонениям напряжения за допустимые пределы, являются:

· потери напряжения, вызываемые токами нагрузки, протекающими по элементам системы электроснабжения;

· неправильный выбор силовых трансформаторов и сечений токоведущих элементов;

· неправильное построение схем электроснабжения.

При понижении напряжения возрастает скольжение и уменьшается частота вращения асинхронных двигателей (АД), при этом возрастает сила потребляемого тока, двигатели перегреваются и быстрее изнашивается изоляция. Вращающий момент АД пропорционален квадрату напряжения U², поэтому при его понижении затрудняются пуск и самозапуск двигателей под нагрузкой. Следовательно, на зажимах электродвигателей и аппаратов для их пуска и управления допускаются отклонения напряжения в пределах от -5% до +10% от U_ном.

Реактивная мощность косинусных конденсаторов пропорциональна квадрату напряжения U², поэтому при понижении напряжения на 10% мощность конденсатора снизится до 81%, а повышение напряжения на 10% увеличивает реактивную мощность конденсатора до 121% и приводит его к перегрузке. Поэтому повышение напряжения для конденсаторов допускается не более чем на 10%.

При отклонениях напряжения на зажимах осветительных установок изменяются сила света ламп и срок их службы. Сила света изменяется пропорционально изменению напряжения в третьей-четвертой степени. Повышение напряжения на 10% от U_ном сокращает срок службы ламп накаливания примерно в 3 раза, люминесцентных ламп - на 20 ÷ 30%. При понижении напряжения ниже номинального увеличивается срок службы ламп накаливания, уменьшается мощность, потребляемая лампой. Однако в лампе уменьшаются ток и световой поток. При снижении напряжения на 20% и более у газоразрядных ламп, в том числе люминесцентных, зажигание становится невозможным. Поэтому нормально допустимые значения установившегося отклонения напряжения на зажимах приборов рабочего освещения, установленных в производственных и общественных зданиях, где требуется значительное зрительное напряжение, а также в прожекторах наружного освещения допускаются в пределах от

-2,5% до +5% от U_ном.

Отрицательное отклонение напряжения на зажимах неавтоматизированных электрических печей приводит к снижению их мощности и изменению продолжительности технологического процесса.

Снижение напряжения ухудшает качество сварных швов электрической сварки. Цикл времени сварки, при снижении напряжения на 10%, удлиняется приблизительно на 20%. Повышение напряжения на 10% приводит к увеличению реактивной мощности сварочного агрегата примерно на 5%.

Колебания напряжения – это изменение напряжения в сети со скоростью более 1% в секунду.

Колебания напряжения характеризуются следующими показателями:

- размахом изменения напряжения dU_t;

- дозой фликера Р_t (частотой колебаний напряжения);

- интервалом между соседними изменениями напряжения Δt.

Колебания напряжения можно оценить из рисунка 2.1, где показаны 4 размаха изменений напряжения.

Рисунок 2.1 – Колебания напряжения

Размах изменения напряжения – это разность следующих друг за другом экстремумов огибающей действующих значений напряжения.

dU_t = U_max - U_min, В или ,

где U_i, U_i+1 – значения следующих один за другим экстремумов и горизонтального участка огибающей среднеквадратичных значений напряжения основной частоты, определенных на каждом полупериоде основной частоты, В.

Колебания напряжения ограничиваются частотой их возникновения (доза фликера).

Фликер (мерцание) - субъективное восприятие человеком колебаний светового потока искусственных источников освещения, вызванных колебаниями напряжения в питающей сети.

Доза фликера Р_t – мера восприимчивости человека к воздействию фликера за установленный промежуток времени, т.е. интегральная характеристика колебаний напряжения, вызывающих у человека накапливающееся раздражение мерцаниями (миганиями) светового потока.

Для зрительного восприятия наиболее опасными считаются колебания с частотами в пределах 1÷10 Гц. Их значение при этом ограничивается величиной 1%. Если число колебаний в час не превышает 10, то это значение возрастает до 1,5%, при числе колебаний не более 1 раза в час – до 4%.

Допустимые значения колебаний напряжения в сетях, от которых питаются электроосветительные установки и радиоприборы, определяют по формуле

dU_t = 1 + Δt /m ≤ 1%,

где Δt - средний интервал между моментами возникновения колебаний, мин; m – частота возникновения колебаний, 1/ч.

Предельно допустимое значение суммы установившегося отклонения напряжения dU_у и размаха изменений напряжения dU_t в точках присоединения к электросетям напряжением 0,38 кВ равно ±10% от U_ном.

Колебания напряжения возникают при работе резкопеременных и нестабильных нагрузок (мощные сварочные агрегаты, электроприводы прокатных станов, электродуговые печи, пуск мощных двигателей и т.д.).

Колебания напряжения приводят к миганиям ламп, т.е. резким изменениям светового потока, которые при превышении порога раздражительности отражаются на зрительном восприятии, повышается утомляемость, снижается производительность труда, увеличивается вероятность травматизма.

Колебания напряжения отрицательно сказываются на работе самих сварочных машин, ухудшая качество сварки, на работе всех остальных электроприемников (частое перегорание ламп, отказ электронной аппаратуры, ухудшение работы электродвигателей и т.д.). На предприятиях с существенной синхронной нагрузкой колебания напряжения могут привести к выпадению привода из синхронизма и расстройству технологического процесса.

Колебания вызывают ряд отрицательных последствий: брак продукции, отключение системы автоматического управления режимом, ложную работу защиты и т.д..

Дата добавления: 2014-01-04