Лекция 3. Влияние качества электроэнергии на работу электроприемников зданий

Содержание лекции:

- влияние качества электроэнергии на работу электроприемников зданий.

Цель лекции:

- знакомство с проблемами качества и надежности электроэнергии в условиях города.

Отключения напряжения оказывают значительное влияние на работу асинхронных двигателей. Так, вращающий момент двигателя пропорционален квадрату напряжения на его выводах. При снижении напряжения уменьшаются вращающий момент и частота вра­щения ротора двигателя, так как увеличивается его скольжение. При значительных снижениях напряжения на выводах двигателя, рабо­тающего с полной нагрузкой, момент сопротивления механизма может превысить вращающий момент, что приведет к “опрокидыванию” двигателя, т.е. к его остановки. Снижение напряжения ухудшает условия пуска двигателя, так как при этом уменьшается его пусковой момент. Кроме того, при снижении напряжения на зажимах двигателя уменьшается потребляемая им реактивная мощность, увеличивается ток двигателя, что вызывает перегрев изоляции, а следовательно, уменьшается срок службы двигателя. Повышение напряжения на выводах двигателя приводит к увеличению потреб­ляемой им реактивной мощности.

Снижение напряжения приводит к заметному снижению светового потока ламп накаливания; при снижении напряжения резко сокращается срок службы этих ламп. Увеличение напряжения приводит к росту потребляемой реактивной мощности люминес­центными лампами. Но изменение показателей у люминесцентных ламп значительно меньше при изменении напряжения, чем у ламп накаливания.

К колебаниям напряжения очень чувствительны осветительные приборы, особенно лампы накаливания и электронная техника.

Колебания напряжения, вызывающие мигание источников освещения (фликер-эффект), приводят к утомлению глаз человека, что снижает производительность труда, а в ряде случаев может привести и к травматизму.

Колебания напряжения нарушают нормальную работу телевизо­ров, холодильников, телефонно-телеграфной связи, компьютерной техники и т.п.

При колебаниях напряжения более 15 % может быть нарушена нормальная работа электродвигателей, возможно отпадание кон­тактов магнитных пускателей, что приводит к отключению работающих двигателей.

Небольшая несимметрия напряжений (коэффициент несимметрия напряжений по нулевой последовательности) вызывает значительные токи обратной последовательности, которые, накладываясь на токи прямой последовательности, приводят к дополнительному нагреву статора и особенно ротора двигателя, а следовательно, к ускоренному старению изоляции и уменьшению его располагаемой мощности. Так, срок службы полностью загруженного асинхронного двигателя, работающего при несимметрии напряжения 4 %, сокращается в 2 раза. В синхронных двигателях кроме указанных выше отклонений, могут возникнуть опасные вибрации.

Несимметрия напряжений значительно влияет на работу однофазных электроприемников, если фазные напряжения не равны. Так, например, лампы накаливания, подключенные к фазе с более высоким напряжением, имеют меньший срок службы.

Несинусоидальность напряжения, обусловленная электроприемниками с нелинейной вольт-амперной характеристикой, вызыва­ет появление в сети высших гармонических тока и напряжения. Это приводит к дополнительным потерям активной мощности во всех элементах системы электроснабжения, а также к ухудшению или на­рушению работы устройств автоматики, телемеханики, компьютер­ной техники и других устройств с элементами электроники.

Таким образом, качество электроэнергии существенно влияет на надежность электроснабжения зданий, поскольку аварийность в сетях с низким качеством электроэнергии выше, чем в случае, когда показатели качества электроэнергии находятся в допустимых пределах

Невзирая на многочисленные работы, проблема надежности электроснабжения не имеет законченного решения. Ряд принципиальных положений, включая само определение надежности, остаются дискуссион­ными.

До недавнего времени проблема надежности огра­ничивалась вопросами обеспечения передачи потребителю заданного количества электрической энергии в рассматриваемый промежуток времени. С этой целью изучались закономерности появления различных нарушений в системе электроснабжения, на основе которых имеется возможность получить показатели надежности. Эти показатели в совокупности с величиной народнохозяйственного ущерба позволяют в принципе оптимизировать надежность, что яв­ляется решением проблемы

Последние работы расширяют поставленную проблему. В понятие надежности включают не только количественные показатели подаваемой энергии, но также ее качественные характеристики, имея в виду обеспечение требуемого уровня напряжения, частоты и т. п. В обшем виде указанное определение пред­ставляется достоверным, так как надежность можно рассматривать как характеристику качества электроснабжения.

Такой подход значительно расширяет проблему надежности. Если рассмотреть технические мероприятия, обеспечивающие количественные и качественные характеристики поставляемой энергии, то можно утверждать, что решение вопросов, связанных с обеспечением этих характеристик, может производиться в подавляющем числе случаев независимо друг от друга. При этом имеется в виду, что средства, обеспечивающие количественные показатели подаваемой энергии, являются основными элементами (линии, трансформаторы) системы электроснабжения. Эти элементы определяют технико-экономические показа­тели системы при ее оптимизации.

Между тем средства, обеспечивающие качественные характеристики энергии и прежде всего уровни напряжения, не являются основными элементами си­стемы электроснабжения. Если в первом случае в результате учета необходимой степени резервирования электроснабжения определяется глобальный оптимум системы, то во втором случае речь идет о решении частной задачи, например, о выборе рационального способа регулирования напряжения при заданных оптимальных параметрах системы электроснабжения.

В связи с отмеченным в дальнейшем, рассматривая вопросы надежности, ограничиваемся проблемой обеспечения потребителей необходимым количеством электрической энергии в соответствии с заданным графиком ее потребления, т. е. вопросами выбора рациональной степени резервирования электроснабжения. Такой подход широко отражен в литературе.

Требуемый уровень надежности электроснабжения промышленных потребителей определяется особенностями их технологического процесса. При этом в случае технико-экономической оценки надежности следует учитывать условия резервирования в техноло­гической части предприятий, т. е. рассматривать систему электроснабжения и технологический процесс как единое целое.

Однако методика такого рода расчетов не разработана и вряд ли она будет касаться вышестоящих ступеней систем электроснабжения, предназначенных для питания совокупности потребителей.

При решении поставленной проблемы возможны два подхода, в частности, расчет надежности на основе натуральных показателей и оптимизация надежности с использованием стоимостных характеристик, путем сопоставления затрат на надежность с предотвращением народнохозяйственного ущерба, возникающего из-за перерывов электроснабжения.

Следует подчеркнуть, что регламентированная методика расчета надежности, как на основе натуральных показателей, так и с использованием стоимостных характеристик, невзирая на многообразие опублекованыx работ, до настоящего времени отсутствует. По этой причине при проектировании систем электро­снабжения следует использовать соответствующие рекомендации ПУЭ и других нормативных документов.

Согласно ПУЭ, выбор надежности электро­снабжения регламентируется применительно к электроприемникам потребителей. При этом под потребителем понимается предприятие или организация, име­ющие комплекс электроприемников, в то время как приемником называется электрооборудование (электродвигатель, преобразователь, светильники и т. п.), потребляющее или преобразовывающее электро­энергию.

Все виды электроприемников по надежности их электроснабжения делятся ПУЭ на три категории. При создании системы электроснабжения конкретного потребителя, питание каждой группы электроприемников должно рассматриваться самостоятельно. Учитывая многообразие электроприемников, классификация их в ПУЭ не может не носить общего характера. Последнее порождает определенные затруднения при установлении категорий некоторых электроприемников. Основным условием рационального решения во­просов электроснабжения потребителей является под­робное знание технологии производственного процесса потребителей, а также последствий нарушения питания отдельных электроприемников и потребителей в целом.

Практика проектирования показывает, что необхо­димо критически оценивать требования технологов к надежности электроснабжения отдельных электроприемников. При этом следует учитывать степень резервирования в технологической части потребителей. Встречаются случаи, когда заведомо завышаются тре­бования к надежности электроснабжения с целью перестраховки резервных технологических связей, имея в виду недостаточный уровень эксплуатации производственного процесса.

Определяющим фактором, влияющим на выбор системы электроснабжения конкретного потребителя, является удельный вес электроприемников разных ка­тегорий. Например, по проекту одного из крупных ме­таллургических заводов приемников первой категории было 15%, второй - 80% и третьей -5%. Следовательно, схема питания, объем резервных элементов, используемые средства автоматики и другие вопросы системы электроснабжения данного завода должны быть выполнены с учетом указанного распределения приемников по категориям. В частности, резервное питание от второго независимого источника должно быть предусмотрено только для нагрузок первой кате­гории, т. е. на 15% суммарной потребляемой мощно­сти завода. Приемники третьей категории, мощность которых составляет 5%, резервным питанием могут не обеспечиваться и на случай нарушений нормаль­ного режима работы системы электроснабжения завода можно предусматривать их автоматическое отключение.

При дифференцированном подходе к электроснабжению приемников разных категорий могут возникнуть трудности при осуществлении системы их совместного питания, так как электронриемники всегда смешаны на территории предприятия и их разделение может быть затруднено. Поэтому в каждом конкретном случае следует искать рациональные решения для местных условий.

В районах новой застройки города, как правило, потребители I категории составляют 10-15%, II категории 50-60% и III категории 20-40% суммарной, т. е. мощность потребителей I и II категорий составляет от 60 до 80% суммарной нагрузки района. В таких условиях может быть рациональна полная автоматизация городских распределительных сетей 6—10 кВ. Такие сети допустимы в том случае, когда их применение приводит к уве­личению приведенных затрат не более чем на 5%. Использование данной рекомендации позволяет обосновать осуществление распределительных сетей по совершенным схемам, путем сравнения их технико­экономических показателей с показателями петлевых сетей. В заключение отметим, что чем выше рассматриваемая ступень системы электроснабжения, 'тем большие требования предъявляются к надежности питания.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: