Отклонение напряжения. Колебания напряжения. Несинусоидальность напряжения, страница 2

Колебания напряжения. Под колебаниями напряжения понимают серию единичных изменений напряжения во времени. Причиной возникновения колебаний служит резкопеременный характер потребляемых активной и реактивной мощностей в узлах сети. К потребителям с таким характером электроприемников относятся машины контактной сварки, дуговые сталеплавильные, рудотермические и индукционные печи и др.

Колебания напряжения вызывают мигания ламп, что в ряде случаев снижает производительность труда и повышает утомляемость людей.

Для количественной оценки колебаний напряжения используют два показателя:

1. Размах изменения напряжения, характеризующий разность между наибольшим и наименьшим значениями напряжения за определенный интервал времени в установившемся режиме работы:

где U_i, U_i+1 — значения следующих друг за другом экстремумов огибающей амплитудных значений напряжения.

2. Дозу колебания напряжения, характеризующую интегральное воздействие, вызывающее у человека раздражение миганиями ламп за установленный период времени. При периодических изменениях дозу колебания напряжения вычисляют по формуле

где θ — интервал времени усреднения, равный 10 мин;

δU_f — действующие значения составляющих разложения в ряд Фурье изменений напряжения с размахом δU_t, определяемых по формуле (7.4); g_f — коэффициент приведения действительных размахов изменения напряжения к эквивалентным, принимаемый в зависимости от частоты изменения напряжения.

Коэффициент g_f регламентируется стандартом в зависимости от частоты изменений напряжения F (рис. 7.2). Допустимая величина размаха изменения напряжения также зависит от показателя F (табл. 7.1, рис. 7.2).

Рис. 7.2. Зависимости показателей колебаний напряжения от частоты колебаний

Несинусоидальность напряжения. Несинусоидальность напряжения связана с искажением синусоидальной формы кривой напряжения. На практике она характеризуется наличием высших гармоник напряжения, которые появляются в электрических сетях, имеющих элементы с нелинейными характеристиками. К таким элементам относятся преобразователи частоты, вентильные преобразователи, трансформаторы, телевизионные приемники, люминесцентные лампы и др.

Отрицательное влияние высших гармоник проявляется в дополнительном нагреве электрических машин, трансформаторов и линий электропередачи, нарушении работы устройств релейной защиты, автоматики, связи, телемеханики, перегрузке батарей статических конденсаторов, резком возрастании напряжений из-за резонансных явлений и др.

Для оценки несинусоидальности напряжений применяют следующие показатели:

1. Коэффициент несинусоидальности кривой напряжения

где U_(n) — действующее значение n-й гармонической составляющей напряжения; п — порядок гармонической составляющей напряжения; N — порядок последней из учитываемых гармонических составляющих напряжения.

2. Коэффициент n-й гармонической составляющей напряжения

где U(n) — действующее значение n-й гармонической составляющей напряжения.

Численные значения показателей, определяемые стандартом, приведены в табл. 7.1.

Несимметрия напряжений. Под ней понимают различие величин напряжений в разных фазах. Она обусловлена неравномерным присоединением однофазных потребителей по фазам и случайным одновременным включением и отключением некоторой части однофазных электроприемников (вероятностная несимметрия), а также возможной несимметрией сопротивлений сети. Несимметрия значительна в электрических сетях, имеющих мощные однофазные электроприемники, например электровозы в сетях с тяговыми подстанциями.

Несимметрия нагрузок по фазам вызывает появление во всех фазах токов обратной и нулевой последовательности. Эти токи создают дополнительные потери мощности и напряжения в элементах сети, вызывают дополнительный нагрев асинхронных двигателей.

Несимметрию напряжения регламентируют следующими показателями:

1. Коэффициент обратной последовательности напряжения

где U₂₍₁₎ — действующее значение напряжения обратной последовательности основной частоты трехфазной системы напряжений.

2. Коэффициент нулевой последовательности напряжений трехфазной четырехпроводной системы где U₀₍₁₎ — действующее значение нулевой последовательности основной частоты; U_НОМ.Ф — номинальное значение фазного напряжения.

Численные значения допустимых показателей несимметрии напряжения приведены в табл. 7.1.

Провал напряжения. Под ним понимают внезапное значительное снижение напряжения в электрической сети с последующим его восстановлением. Причина провала напряжения заключается в возникновении короткого замыкания с последующим его отключением. Его отрицательные последствия очевидны — возможные нарушения работы потребителей, находящихся вблизи точки провала напряжения и за ней.

Провал напряжения характеризуют длительностью провала:

где t_Н, t_К — начальный и конечный моменты провала напряжения, с.

Другой характеристикой провала напряжения служит глубина провала напряжения:

где U_min -минимальное действующее значение напряжения в течение провала напряжения.

Импульсное напряжение. Оно может появляться в сети в течение малого интервала времени при отключении и включении выключателей, работе разрядников и т. п. В результате искажается форма кривой питающего напряжения.

Импульсное напряжение вычисляют по формуле где U_ИМП — амплитудное значение импульсного напряжения.

Рис. 7.3. Статические характеристики нагрузки по напряжению в относительных единицах

Численные значения показателей провала напряжения и импульсного напряжения стандартом не определены.