Несимметрия напряжений

Несимметрия напряжений трехфазной системы является одним из важнейших критериев качества электроэнергии.

Несимметрия напряжений характеризуется следующими показателями:

– коэффициентом несимметрии напряжений по обратной последовательности К_2u;

– коэффициентом несимметрии напряжений по нулевой последовательности К_0u.

Нормально допустимое значение К_2u равно 2,0%, предельно допустимое значение - 4,0 %.

Нормально допустимое значение К_0u равно 2,0% – в точках общего присоединения к четырехпроводным электросетям 0,38 кВ, предельно допустимое значение - 4,0 %.

Значение коэффициента несимметрии напряжений по обратной последовательности К_2u вычисляют по N наблюдениям К_2ui на интервале времени 3 с, по формуле:

,

где К_2Ui = ; U_2i – напряжение обратной последовательности основной частоты i-го наблюдения, кВ; U₁ – номинальное линейное напряжение, кВ.

Значение коэффициента несимметрии по нулевой последовательности К_0u вычисляют по N наблюдениям К_0ui на интервале времени 3 с, по формуле:

.

где К_0Ui = %; U_0i – напряжение нулевой последовательности основной частоты i-го наблюдения, кВ; U_н – номинальное фазное напряжение, кВ.

Причина появления несимметрии напряжений и токов – различные несимметричные режимы системы электроснабжения, которые создаются подключением мощных однофазных нагрузок к трехфазным сетям. В системах электроснабжения (СЭС) различают кратковременные (аварийные) и длительные (эксплуатационные) несимметричные режимы. Продольная несимметрия напряжений и токов обусловлена несимметрией элементов электрической сети, например, неполнофазные режимы воздушных линий. Несимметрия характерна также для специальных систем электропередачи: два провода - земля, два провода - рельсы, два провода - труба и т.д. Поперечная несимметрия напряжений и токов обусловлена подключением к сети одно- и многофазных несимметричных нагрузок.

Несимметрия напряжения в системах электроснабжения оказывает значительное влияние на работу отдельных элементов сети и приемников электроэнергии.

Вихревые токи, вызванные магнитным полем токов обратной последовательности, повышают нагрев ротора, а пульсирующий момент – вибрацию вращающейся части машины. При значительной несимметрии напряжения вибрация может оказаться опасной для конструкции машины.

Особенно неблагоприятно несимметрия напряжения сказывается на работе и сроке службы асинхронных двигателей. Значительный ток обратной последовательности вызывает дополнительный нагрев ротора и статора, что приводит к быстрому старению изоляции и уменьшению располагаемой мощности двигателя. Например, при несимметрии напряжения в 4% срок службы двигателя сокращается в 2 раза; при несимметрии в 5% - располагаемая мощность двигателей уменьшается на 5÷10%; при несимметрии в 10% - на 20÷50 % в зависимости от исполнения электродвигателя.

Подключение симметричной по емкости трехфазной конденсаторной батареи к сети с несимметричным напряжением может вызвать еще бóльшую несимметрию. При этом конденсаторные установки неравномерно загружаются реактивной мощностью по фазам, изменяется их общая реактивная мощность (меньше номинальной).

Несимметрия напряжения отрицательно сказывается на работе многофазных выпрямителей, снижая их допустимую мощность, так как часть вентилей оказывается перегруженной. Появляются гармоники тока двойной частоты, которые перегружают конденсаторы сглаживающих фильтров и выводят их из строя. Наличие пульсации отрицательно влияет на работу связи.

Несимметрия напряжения приводит к нагреву трансформаторов и сокращению срока их службы.

Токи нулевой последовательности, постоянно проходя через заземлители, вызывают высушивание грунта и увеличение сопротивления растеканию. Они также оказывают значительное влияние на низкочастотные каналы проводной связи, сигнализации и автоблокировки.

Следует отметить, что до сих пор недооценивается негативное влияние таких показателей качества как несинусоидальность напряжения и несимметрия трехфазной системы напряжений. Протекание по элементам электрической сети токов высших гармоник, а также токов обратной последовательности основной частоты приводит к дополнительным потерям активной мощности. Однако это не означает, что эти потери достоверно фиксируются приборами учета потребления электроэнергии. Например, в случае несимметричной нагрузки потребителя энергоснабжающая (энергопередающая) организация не будет получать за нее полной оплаты, поскольку счетчики электрической энергии суммируют всю активную энергию алгебраически, т.е. из энергии прямой последовательности вычитают энергию обратной. При этом энергия обратной последовательности распространяется по сетям и попадает к другим потребителям, имеющим симметричную линейную нагрузку. Эти потребители будут оплачивать согласно показаниям счетчиков энергию не только прямой последовательности, но и обратной. Следовательно, при расчетах за электроэнергию по показаниям счетчиков в первом случае потери несет продавец электроэнергии, а во втором – покупатели.

Таким образом, качество электроэнергии напрямую связано с коммерческой составляющей процесса передачи электроэнергии по распределительным электрическим сетям.

Дата добавления: 2014-01-04