- Co to jest awaria napięcia?
- Wskaźniki charakterystyczne
- Przyczyny niepowodzenia
- Dopuszczalne spadki napięcia zgodnie z GOST
- Wpływ awarii na pracę urządzeń elektrycznych
- Finansowa strona problemu
- Jak radzić sobie z spadkami napięcia?
Pomóż w opracowaniu witryny, udostępniając artykuł znajomym!
Zapewnienie jakości energii elektrycznej, która spełnia wymagania GOST 13109-97, jest głównym zadaniem w zasilaniu konsumentów. Odchylenia od wartości nominalnych, w szczególności spadków napięcia, niekorzystnie wpływają na działanie urządzeń elektrycznych i mogą spowodować poważne szkody materialne. W tym artykule odpowiemy na kluczowe pytania związane z krótkotrwałym spadkiem napięcia, rozważymy naturę tego zjawiska i przyczyny jego manifestacji.
Co to jest awaria napięcia?
Zgodnie z definicją podaną w GOST 13109-97, zjawisko to oznacza nagły spadek amplitudy napięcia z późniejszym dynamicznym odzyskiwaniem mocy w obrębie wartości nominalnej. Przykład fali spadku napięcia pokazano poniżej.
Wskaźniki charakterystyczne
Poniższe wskaźniki służą do opisania spadku amplitudy napięcia:
δU p jest głębokością zanurzeń, do obliczeń stosuje się następujący wzór: δU p = (U nom - U min ) / U nom, gdzie Un nom jest nominalną wielkością napięcia zasilania, U min jest wartością napięcia resztkowego;
Durationt jest czasem trwania, wartość ta jest definiowana jako różnica między momentem powrotu napięcia do wartości nominalnej t do i parametrem czasu unieruchomienia początkowego etapu odchylenia t n. Wzór na obliczenie czasu trwania będzie następujący: =t = t do - t n
F p - częstotliwość powtórzeń (częstotliwość spadków), podajemy wzór użyty do obliczenia tego parametru: F p = 100% * m * (δU n * ∆t n ) / M, gdzie licznik ułamka opisuje liczbę odchyleń, pewną głębokość i czas trwania wystąpiły w okresie pomiarowym. Mianownik to całkowita liczba odchyleń wykrytych podczas pomiaru.
Powyższe wskaźniki służą do określenia jakości energii elektrycznej w danym systemie zasilania.
Przyczyny niepowodzenia
Pomimo tego, że przejawy odchyleń napięcia są losowe, prawdopodobieństwo tego zdarzenia zależy od ściśle określonych powodów. Obejmują one:
- Prądy początkowe.
- Wahania napięcia podczas zwarcia.
- Nagły znaczny wzrost obciążenia.
- Inne przyczyny pochodzenia sieci.
Rozważ szczegółowo każdy z tych czynników.
Przełączanie prądów
Tworzenie prądów przełączających, na przykład podczas uruchamiania silnych silników elektrycznych lub innych urządzeń, jest najczęstszą przyczyną takich awarii. Poniższy rysunek pokazuje przykład, kiedy mocny silnik jest podłączony do pojedynczego wejścia zasilania z innymi odbiornikami.
Legenda:
- T1 - transformator obniżający napięcie.
- RZ - Impedancja na wejściu mocy.
- RZ1-RZ3 - Impedancja obwodów odbiorczych.
- M - mocny silnik asynchroniczny.
Po włączeniu silnika M powstaje prąd rozruchowy I, którego wartość przekracza wartość znamionową o wartość (I start > I nom ). Prowadzi to do powstania strefy awarii ze znacznym spadkiem napięcia w obwodzie RZ1 i niewielkimi odchyleniami na głównym rozdzielaczu pozostałych obwodów odbiorczych.
Zwarcie
Występowanie prądów zwarciowych w sieci energetycznej powoduje również odchylenia napięcia od normy. Zastanów się, jak przebiega proces i jest określany w sieciach o różnych klasach napięcia.
Zwarcie w sieciach niskiego napięcia.
Przykład takiej sytuacji ilustruje poniższy rysunek. W tym przypadku impedancja RZ i RZ2 wpływa na wielkość prądu zwarciowego.
Na tej podstawie możemy powiedzieć, że im większa jest impedancja w sieci niskiego napięcia, tym mniejsza jest wartość prądu zwarciowego.
W praktyce w przypadku zwarcia w obwodzie odbiornika 2 należy aktywować ochronę tej grupy. Na przykład, jeśli obwód zostanie wyłączony po 50 ms, na głównym dystrybutorze powstanie strefa zanurzenia o długości 50 ms. Oznacza to, że parametr ten zależy od szybkości działania ochrony. Jednocześnie głębokość zanurzenia będzie się zmniejszać wraz ze zmniejszaniem się odległości od uszkodzonego obszaru, a zatem im bliżej obciążenia, tym większe odchylenie. Reguły te działają w sieciach niskiego, średniego i wysokiego napięcia.
Zwarcie w sieciach z napięciem klasy średniej.
Większość problemów pojawia się, gdy zwarcia występują w sieciach trójfazowych o średnim napięciu. Pomimo przypadkowego charakteru tego zjawiska prawdopodobieństwo wystąpienia sytuacji awaryjnej jest dość duże, ponieważ nie można wykluczyć wpływu czynników zewnętrznych. Obejmują one:
- Różne rodzaje robót ziemnych, podczas których mogą powstać uszkodzenia linii kablowej.
- Awarie w stawach.
- Starzenie się powłoki izolacyjnej.
- Wpływ czynników naturalnych i spowodowanych przez człowieka.
Gdy powstanie prąd zwarciowy, przepłynie on, aż automatyczne urządzenia wyłączające w podstacji rozdzielczej nie oddzielają sekcji awaryjnej. Dopóki tak się nie stanie, znaczna redukcja napięć sieciowych będzie obserwowana w sieci stacji rozdzielczych.
Zwarcie w liniach wysokiego napięcia.
W większości przypadków zamknięcia linii napowietrznych występują w wyniku czynników naturalnych (wyładowania atmosferyczne, huragany itp.) Lub z powodu błędnego przełączania i fałszywych alarmów automatycznej ochrony.
Ciężkie ładunki
Po podłączeniu do sieci elektrycznej dużego obciążenia, może prowadzić do powstawania prądów rozruchowych przekraczających nominalnie kilka razy. W przypadkach, gdy obwód elektryczny jest znamionowany na prąd znamionowy, nadmiar tego parametru spowoduje zmniejszenie amplitudy zasilania. Skala tego zjawiska zależy bezpośrednio od rezerwy mocy sieci elektrycznej i wielkości impedancji.
Spadki pochodzenia sieciowego
Biorąc pod uwagę złożoność obwodów dystrybucyjnych, należy wziąć pod uwagę, że jeśli jedna z części obwodu zostanie uszkodzona, inne części zostaną naruszone. Następujące czynniki wpłyną na głębokość i czas trwania awarii:
- topologia obwodu;
- całkowita impedancja obszaru problemowego;
- prąd obciążenia i źródło energii elektrycznej (generator).
Aby uzyskać bardziej szczegółową prezentację, rozważ przykład przedstawiony na poniższym rysunku.
Załóżmy, że nastąpiło zamknięcie fazy w punkcie P2, doprowadzi to do tego, że konsument 1 nie będzie miał odchyleń napięcia, konsument 2 będzie miał głębokość zanurzenia 63%, a konsument 3 będzie miał 97%.
Jeśli w punkcie P1 wystąpi zwarcie jednofazowe, głębokość zanurzenia wyniesie 50% wartości nominalnej dla wszystkich odbiorców, z wyjątkiem konsumenta 1. Oznacza to, że, jak widzimy, im wyższy poziom topologii, w którym wystąpiło uszkodzenie, tym większa liczba odbiorców spada do strefy spadku napięcia . W związku z tym konsumenci podłączeni do poziomu 3 mają znacznie wyższe ryzyko niepowodzenia niż konsumenci zasilani z pierwszego i drugiego poziomu.
Dopuszczalne spadki napięcia zgodnie z GOST
Zgodnie z GOST 32144 2013 w celu określenia wskaźników jakości energii elektrycznej awarie powinny być klasyfikowane według dwóch kryteriów:
- Wielkość naprężeń szczątkowych.
- Czas trwania
Ponieważ pojawienie się awarii jest przypadkowe, nie ustalono wartości liczbowych dla kryteriów przedstawionych powyżej. Pomiary amplitudy i czasu trwania muszą być jednak przeprowadzane w celu utworzenia tablicy statystycznej, która umożliwia ustalenie prawdopodobieństwa zdarzenia losowego dla określonej sieci energetycznej w celu scharakteryzowania QE.
Jeśli chodzi o „dopuszczalne błędy zgodnie z GOST”, to zdanie nie ma sensu, ponieważ przez awarię rozumie się odchylenie od normy ustanowionej przez GOST (0, 9 Unum). Aby być precyzyjnym, można wywołać normalizację dopuszczalnego czasu awarii (30 s), powyżej którego odchylenie jest uważane za zbyt niskie napięcie.
Wpływ awarii na pracę urządzeń elektrycznych
Zjawisko to uważane jest za mniej niebezpieczne odchylenia impulsów częstotliwości i napięcia, niemniej jednak awarie mogą prowadzić do następujących konsekwencji:
- Zmniejszenie intensywności strumienia świetlnego wytwarzanego przez źródła z filamentem.
- Zmniejszenie wrażliwości odbiorników radiowych i telewizyjnych.
- Niestabilność instalacji rentgenowskich.
- Fałszywe pozytywne elektroniczne systemy sterowania.
- Zmniejszenie poziomu prądu stałego w sieci kontaktów pojazdów elektrycznych ma negatywny wpływ na pracę taboru.
- Zmiany charakterystyki przetworników napięcia.
- Spadek mocy silników elektrycznych, co prowadzi do strat elektrycznych i zużycia.
Głębokość awarii większej niż 10% dopuszczalnego odchylenia może spowodować wyładowanie gazowe źródeł światła. Przy niskim napięciu, większym niż 15% dopuszczalnej prędkości, rozruszniki się otworzą, powodując wyłączenie urządzeń elektrycznych, aw rezultacie przerwanie procesu.
Charakterystyczne jest, że spadki nie mają poważnego wpływu na spawanie łukiem elektrycznym ze względu na wysoką bezwładność cieplną procesu, podczas gdy jakość spawania punktowego znacznie spada.
Finansowa strona problemu
Mówiąc o wpływie awarii na sprzęt elektryczny, straciliśmy z oczu straty finansowe, które składają się z następujących elementów:
- Utracone zyski z powodu przestoju sprzętu i straty czasu na wznowienie cyklu technologicznego.
- Naprawa uszkodzonego sprzętu.
- Utrata surowców itp.
Jak radzić sobie z spadkami napięcia?
Jak się dowiedzieliśmy, awarie są zjawiskiem przypadkowym, którego czas trwania zależy od reakcji systemów ochronnych i głębokości - odległości od obszaru problemowego. Ponieważ nie można zmienić prawdopodobieństwa wystąpienia, pozostaje tylko wpływ na skalę awarii i wyeliminowanie konsekwencji.
Można to zrobić, optymalizując sieć, aby skompensować awarie podczas nagłych zmian obciążenia, a także zainstalować specjalne przyrządy do monitorowania napięć fazowych pod kątem zgodności z poziomem nominalnym i wykluczenia asymetrii. Równie skuteczny jest sprzęt stabilizujący zainstalowany w odbiorniku energii elektrycznej. Poważniejsze instrumenty mogą działać jako regulator napięcia i podstawowa przetwornica częstotliwości.
Jeśli problem jest spowodowany zamknięciami, instalacja automatycznego systemu ponownego zamykania oraz krytycznych awarii i ATS może zmniejszyć maksymalny dopuszczalny czas trwania odchylenia do krótkiego przerwania. Oznacza to, że system automatyczny zostanie ponownie włączony, a jeśli to się nie powiedzie, zostanie wprowadzona rezerwa.
Radzimy przeczytać i przeczytać:
- Urządzenie ochrony przeciwprzepięciowej w mieszkaniu
- Mostek pełnookresowy prostownika