2017-12-16
2187
На предприятиях, где имеется большое количество технологических линий с непрерывным процессом производства, применяются механизмы с вентиляторным и постоянным моментом сопротивлений. Электрическими приводами этих механизмов являются асинхронные двигатели (АД). Производительность технологического оборудования зависит от частоты вращения АД, а изменение частоты сети пропорционально частоте вращения роторов АД. Наиболее чувствительными к отклонению частоты являются электрические приводы собственных нужд электрических подстанций. Отклонение частоты от нормативных значений приводит к снижению их производительности, а это уменьшает располагаемую мощность генераторов снижением частоты и нарастающей нехваткой активной мощности. Вследствие этого, как показывает мировая практика, может возникнуть так называемая «лавина частоты», следствием которой является отключение потребителей. Отклонение частоты в электрической сети отрицательно влияет на срок службы различного электрического оборудования, содержащего элементы со сталью (реакторы, трансформаторы, электрические машины), вследствие увеличения нагрева стальных сердечников и увеличения тока намагничивания. Также отклонение частоты от нормативных значений отрицательно влияет на работу современных телевизоров, вызывая геометрические и яркостные фоновые искажения телевизионного изображения.
Импульсное напряжение, коэффициент временного перенапряжения, длительность провала напряжения относятся к характеристикам разных электромагнитных помех, возникающих при переходных электромагнитных процессах.Данные процессы происходят в системах электроснабжения вследствие:
- попаданий молний в элементы сети, возникновения разных видов коротких замыканий;
- действий систем автоматики и релейной защиты;
- коммутаций различного вида электрооборудования;
- обрывов нулевого провода в сетях 0,38 кВ.
Также, импульсное напряжение, длительность провала напряжения могут быть вызваны ошибочными действиями обслуживающего персонала и ложными включениями средств защиты и автоматики.
Согласно ГОСТ 13109-97, отклонение напряжения более чем на 10 % от номинального значения считается провалом напряжения, тогда при этом отклонении большое количество современных приборов и электрооборудования при возникновении провала напряжения отключается. А то оборудование, которое не отключается - продолжает работать в неблагоприятных условиях, может выйти из строя. Импульсные напряжения и перенапряжения оказывают существенное влияние на изоляции любых ЭП. В особо ухудшающихся условиях происходит пробой изоляции и оборудование выходит из строя, что влечет за собой экономический ущерб для потребителя.
При размахе изменения напряжения и установившемся отклонении напряжения для электрических двигателей, работающих при максимальной нагрузке, отклонение напряжения приводит к уменьшению частоты вращения. Если производительность оборудования зависит от частоты вращения двигателя, то необходимо на выводах такого оборудования поддерживать напряжение не ниже нормативного. При значительном отклонении напряжения на выводах оборудования, работающих при максимальной нагрузке, вращающий момент превышает момент сопротивления механизма, что приводит к «опрокидыванию» электрического двигателя и к его остановке. При этом для сохранения электрического двигателя необходимо отключить его от сети.
Также при отклонении напряжения ухудшается условия пуска двигателя, а это, в свою очередь, уменьшает его пусковой момент. От напряжения на выводах двигателя зависит его потребление активной и реактивной мощности. При отклонении напряжения в отрицательное значение на вводах электрического двигателя уменьшается (при снижении напряжения на 1 % реактивная мощность намагничивания снижается на 2-3 %), также происходит увеличение тока двигателя, при δU = -10 % ток двигателя возрастет на 10 % от Iном, что приводит к перегреву изоляции.
Если электрический двигатель долго работает при пониженном напряжении, то срок службы его уменьшается из-за ускоренного износа изоляции. Отклонение напряжения приводит к значительному увеличению реактивной мощности, теряемой в реактивных трансформаторах, сопротивлениях рассеяния линий и АД. Увеличение напряжения на выводах электрического двигателя приводит к повышению потребляемой им реактивной мощности. При этом с уменьшением коэффициента загрузки электрического двигателя происходит увеличение удельного потребления реактивной мощности. В среднем, на каждый процент повышения напряжения потребляемая реактивная мощность увеличивается на 3 % и более, что в свою очередь, приводит к увеличению потерь активной мощности в системе электроснабжения.
При положительном отклонении напряжения световой поток, световая отдача и мощность лампы накаливания увеличивается, но снижается срок службы лампы и в результате они быстрее выходят из строя. При этом происходит увеличения потребления электроэнергии. Отклонение напряжения, приводит к изменению светового потока и освещенности, что оказывает влияние на утомляемость человека и производительность труда.
У люминесцентных ламп при повышении напряжения увеличиваются световой поток и потребляемая мощность, а при снижении напряжения уменьшаются, но не так сильно как у ламп накаливания, поэтому они менее чувствительны к отклонениям напряжения. Пониженное напряжение отрицательно влияет на условия зажигания люминесцентных ламп. Срок службы люминесцентных ламп сокращается при любых отклонениях напряжения. При отклонениях напряжения ±10% от нормативного, срок службы люминесцентных ламп в среднем, снижается на 20 – 25%. При увеличении напряжения увеличивается потребляемая реактивная мощность, что является существенным недостатком люминесцентных ламп.
Отклонения напряжения отрицательно влияют на качество работы и срок службы бытовой электронной техники (телевизоры, холодильники, компьютерная техника, и т.д.).
Высшие гармонические составляющие в токах нелинейных электропотребителей приводят:
- Вследствие перегрузки токами третьей гармоники может возникнуть разрушение и перегрев рабочих нулевых проводников кабельных линий. Это связано с тем, что токи фазных проводников значительно меньше, чем токи в нулевых рабочих проводниках, а отключение токовых перегрузок в цепях нулевых проводников не предусмотрены;
- Дополнительные потери в трансформаторах возникают при появлении гармоник, генерируемых нелинейной нагрузкой. Соответственно данные потери приводят к значительным потерям электрической энергии и могут быть причиной выхода из строя трансформаторов, вследствие его перегрева;
- Ухудшаются условия работы конденсаторных батарей при несинусои-дальности тока;
- При интенсификации электрического и теплового старения изоляции сокращается срок службы электрооборудования. При увеличении рабочих температур в материалах, имеющих изоляцию, происходят химические реакции, которые приводят к постепенному изменению их механических и изоляционных свойств. С ростом температуры эти процессы ускоряются, что сокращает срок службы электрооборудования. В конденсаторе несинусоидальный ток приводит к его дополнительному нагреву, так как потери в нем энергии пропорциональны частоте (ΔP = U2ωCtgδ). В электрических машинах при возникновении токов нулевой последовательности происходит дополнительное подмагничивание стали, что приводит к дополнительному нагреву сердечников и сокращению срока эксплуатации (магнитопроводы трансформаторов, статоры асинхронных двигателей). Старение изоляции происходит с возникновением так называемых частичных разрядов, которые распространяются всего лишь на часть изоляционного интервала. Рассеяние энергии связано с частичными разрядами, следствием которого являются механическое, химическое и электрическое воздействия на окружающий диэлектрик. В результате происходят частичные дефекты в изоляции, что, в свою очередь, приводит к сокращению срока службы электрооборудования;
- При увеличении температуры внутренних элементов пускозащитной аппаратуры происходит её необоснованное срабатывание;
- Помехи в телекоммуникационных сетях могут возникать, где телекоммуникации и силовые проводники расположены относительно близко. При протекании в силовых проводниках высокочастотных кратных трем гармоник, в телекоммуникационных проводниках могут возникать помехи. Магнитные поля высших гармоник обратной и прямой последовательности не в полной мере компенсируют друг друга, в этой связи наибольшее влияние на телекоммуникации оказывают гармоники, кратные 3. Чем ниже порядок гармоники, тем меньше уровень помех, наводимых ими в телекоммуникационных проводниках;
- Ускоренное старение изоляции проводов и кабелей. Старение изоляции проводников и кабелей обусловлено протеканием несинусоидального тока, приводящего к увеличению нагрева кабеля вследствие поверхностного эффекта и эффекта близости.
Изменение дозы фликера оказывает существенное влияние на зрение человека, вызывающее физиологическую усталость от мерцания (фликера), создаваемого колебаниями светового потока искусственных источников освещения.
Исходя из вышеизложенного, несоответствие КЭ нормативным документам приводит к отрицательным экономическим последствиям из-за снижения производительности предприятий, простоя оборудования, недоотпуска продукции, ее порчи, увеличения потерь электрической энергии и другим негативным последствиям. В тоже время требования к качеству электрической энергии постоянно растут в связи с применением современного электрического оборудования и систем автоматизации, чувствительных к КЭ, применяемых в сельскохозяйственном производстве, промышленности и быту.
