Влияние отклонения частоты

Отклонение частоты питающего напряжения влияет на режимы работы электродвигателей. трансформаторов и влияет на весь ход технологических процессов производства и, как следствие, технико-экономические показатели работы промышленных предприятий.

Ущерб от отклонения частоты содержит электромагнитную составляющую и технологическую составляющую.

Электромагнитная составляющая ущерба обусловлена увеличением потерь активной мощности в электрических сетях и ростом потребления активной и реактивной мощностей. Известно, что снижение частоты на 1% увеличивает потери в электрических сетях на 2% [4].

Технологическая составляющая ущерба обусловлена снижением частоты вращения электродвигателей

(Формулы)

Снижение частоты вращения ЭД приводит к уменьшению производительности технологических установок, и недовыпуску промышленными предприятиями своей продукции Кроме того в технологическую составляющую ущерба включают и стоимость дополнительного времени работы предприятия, необходимого для компенсации недовыпуска.. Значение технологического ущерба на порядок выше электромагнитного [4].

Большинство основных технологических линий оборудовано механизмами с постоянным и вентиляторным моментами сопротивлений, а их приводами служат асинхронные двигатели. Частота вращения роторов двигателей пропорциональна изменению частоты сети, а производительность технологических линий зависит от частоты вращения двигателя.

Степень влияния частоты на производительность ряда механизмов может быть выражена через потребляемую ими активную мощность:

p=af", (4-12)

где a — коэффициент пропорциональности, зависящий от типа механизма;

f — частота сети;

п — показатель степени.

В зависимости от значений показателя степени п, ЭП можно разбить на следующие группы:

1) механизмы с постоянным моментом сопротивления — поршневые насосы, компрессоры, металлорежущие станки и др.; для них л=1;

2) механизмы с вентиляторным моментом сопротивления
— центробежные насосы, вентиляторы, дымососы и др.; для них n=3; на ТЭС, КЭС, АЭС обычно это двигатели насосов питательной воды, циркуляционных насосов, дымовых вентиляторов, маслонасосов и т. д.

3) механизмы, для которых n=3,5-4 — центробежные насосы, работающие с большим статическим напором (противодавлением), например, питательные насосы котельных [3]. Магистральные насосы нефтепроводов и др.

ЭП 2-й и 3-й групп, наиболее подверженные влиянию частоты, имеют регулировочные возможности, благодаря которым потребляемая ими мощность из сети остается практически неизменной.

Наиболее чувствительны к понижению частоты двигатели собственных нужд электростанций. Снижение частоты приводит к уменьшению их производительности, что сопровождается снижением располагаемой мощности генераторов и дальнейшим дефицитом активной мощности и снижением частоты (имеет место лавина частоты).

Такие ЭП, как лампы накаливания, печи сопротивления, дуговые электрические печи на изменение частоты практически не реагируют.

Отклонения частоты отрицательно влияют на работу электронной техники: отклонение частоты более +0,1 Гц приводит к яркостным и геометрическим фоновым искажениям телевизионного изображения, изменения частоты от 49,9 до 49,5 Гц влечет за обой почти четырехкратное увеличение допустимого размаха телевизионного сигнала к фоновой по мехе [3].

Кроме этого, пониженная частота в электрической сети влияет и на срок службы оборудования, содержащего элементы со сталью (электродвигатели, трансформаторы, реакторы со стальным магнитопроводом), за счет увеличения тока намагничивания в таких аппаратах и дополнительного нагрева стальных сердечников.

Для предотвращения общесистемных аварий, вызванных снижением частоты, предусматриваются специальные устройства автоматической частотной разгрузки (АЧР), отключающие часть менее ответственных потребителей. После ликвидации дефицита мощности, например, после включения резервных источников, специальные устройства частотного автоматического повторного включения (ЧАПВ) включают отключенные потребители и нормальная работа системы восстанавливается.