Влияние отклонений напряжения на на работу ЭП и эл. сети.

Отклонения напряжения влияют на производительность ЭП, на срок их службы, на потери активной и реактивной мощности в элементах сети и в ЭП.

-Асинхронные электродвигатели (АД).

Отклонения напряжения в допустимом диапазоне практически не влияют на скорость АД.

Вращающий момент АД пропорционален квадрату напряжения, поэтому при снижении напряжения ухудшаются условия пуска АД.

Для снижения потерь мощности внутри АД повышенный уровень напряжения можно рекомендовать для АД, работающих с высокой нагрузкой на валу, а пониженный - для малозагруженных АД.

-Лампы накаливания.

Снижение напряжения на 10% приводит к снижению светового потока на 40% и к повышению срока службы примерно в 4 раза; повышение напряжения на 10% приводит к противоположному эффекту.

-Газоразрядные лампы менее чувствительны к отклонениям напряжения, но значительное снижение напряжения (до 80% и ниже) приводит к невозможности зажигания ламп, а повышение напряжения на лампах с индуктивным балластом вызывает увеличение тока 3-й гармоники.

-Дуговые сталеплавильные печи, печи сопротивления, дуговая электросварка, электролизные установки. Снижение напряжения приводит к снижению производительности, к повышению удельного расхода электроэнергии и к увеличению себестоимости продукции.

Колебания напряжения.

К колебаниям относят быстрые изменения действующего значения напряжения, происходящие со скоростью 1-2% в секунду и более.

Колебания напряжения характеризуются амплитудой (размахом изменения напряжения) δU_t; частотой f и интервалами между следующими друг за другом изменениями напряжения Δt_{i, i+1} (рис. 2.4); интенсивностью мигания ламп накаливания, оказывающих раздражающее влияние на зрение человека (дозой, т.е. интенсивностью фликера или иначе фликером напряжения (ФН)).

Рис. 2.4. Колебания напряжения (пять размахов изменений напряжения за 12 с)

Они возникают при резких изменениях тока нагрузки, приводящих к соответствующим изменениям потери напряжения. К ЭП с резкопеременной нагрузкой, вызывающим колебания напряжения, относятся дуговые сталеплавильные печи (ДСП), мощные сварочные агрегаты, электродвигатели прокатных станов и т.п.

Рис.2.5. Предельно допустимые размахи изменения напряжения в зависимости от частоты повторения. Кривая 1- общий случай, кривая 2- лампы накаливания, значительное зрительное напряжение.

Необходимость нормирования колебаний напряжения возникла в результате обнаружения вредного воздействия мерцаний светового потока ламп (фликера) на зрение человека. Раздражающее воздействие колебаний освещенности на глаза при одинаковых размахах зависит от частоты колебаний (от интервала времени между двумя соседними изменениями). Экспериментально установлено, что максимальное раздражение наступает при частоте 18-20 изменений в секунду. Поэтому этой частоте соответствует наиболее жесткая норма размахов: 0,3 – 0,4%, установленная в ГОСТ 13109-97 (рис.2.5).

При проверке соблюдения требований ГОСТ в части колебаний напряжения с использованием кривых рис.2.5 возможны два варианта:

а) Одинаковые размахи δU повторяются с постоянной частотой f (с постоянным интервалом Δt). Например, δU = 3%, Δt = 30 с, освещение лампами накаливания при значительном зрительном напряжении. По кривой 2 (рис 2.5) для Δt = 30 с находим допустимый размах – чуть более 2%, то есть такие колебания по ГОСТ 13109-97 недопустимы.

б) Разные размахи повторяются нерегулярно. Соответствие ГОСТу проверяется в этом случае по соотношению , где:

- Δt_{доп i} – минимально допустимый интервал, соответствующий i-му изменению величиной δUi,

- Т – время наблюдения.

Пример. За 10 минут (600 с) наблюдения было зарегистрировано 12 изменений (размахов) величиной 2% и 20 размахов величиной 1%, освещение лампами накаливания при значительном зрительном напряжении. По кривой 2 (рис 2.5) находим минимально допустимые интервалы Δt_доп : δU = 2% → Δt_доп = 24 с, δU = 1% → Δt_доп = 2,5 с. 24 * 12 + 2,5 * 20 = 338 с, 338 с < 600 с.

Вывод: зарегистрированные колебания напряжения соответствуют ГОСТ 13109-97.

Размах изменения напряжения можно рассчитать по известной формуле

, о.е.,

где ΔP, ΔQ – наброс/сброс нагрузки,

R, X – эквивалентное сопротивление сети до точки подключения нагрузки.

Для сети высокого напряжения , где Х>>R, имеем

. Учитывая что , получим: .

Фликер обладает кумулятивным (накапливающимся) воздействием, эффект от которого тем больше, чем больше размах колебаний и чем частота их повторений ближе к 18 - 20 изменениям (размахам) в секунду. Доза фликера – это интегральная характеристика колебаний напряжения, вызывающих у человека накапливающееся за определенный промежуток времени раздражение миганиями света. Различают кратковременную (10 мин) и длительную (2 часа) дозы фликера. Измерение дозы фликера производится фликерметром – прибором, воспроизводящим математическую модель воздействия процесса колебаний на зрение.