Показатели качества электроэнергии

Наблюдались случаи возникновения автоколебаний  в системах управления ВП вследствие проникновения в СИФУ 30–40-х гармоник тока. При этом возникали значительные колебания тока нагрузки и аварийные отключения ВП.

Высшие гармоники  тока и напряжения в сети ухудшают работу телемеханических устройств, если силовые цепи используются в качестве каналов связи между полукомплектами  диспетчерского и контролируемого  пунктов, затрудняют применение системы  телеуправления по линиям распределительных  сетей с использованием ВГ. Высшие гармоники тока в ВЛ электропередачи  ухудшают работу каналов связи.

Однако на практике известны случаи полезного  использования ВГ, например, в системах сигнализации однофазных замыканий  на землю, основанных на использовании  естественных или искусственно генерируемых ВГ тока замыкания на землю. В случае компенсации емкостного тока однофазного  замыкания на землю при помощи дугогасящих аппаратов при резонансной  настройке этих аппаратов использование  емкостного тока промышленной частоты  для сигнализации не представляется возможным; использование ВГ позволяет  обеспечить необходимые чувствительность и селективность работы сигнализации.

Высшие гармоники  тока, проникая в сети ЭЭС, приводят к ухудшению работы высокочастотной  связи и систем автоматики, а также  вызывают ложные срабатывания некоторых  релейных защит; в особенности значительно  влияние ВГ на устройства, содержащие полупроводниковые элементы.

Высшие гармоники  напряжения и тока усиливают воздействие  других видов ЭМП. При резких снижениях  напряжения в сети вероятность отказов  электронных систем в условиях несинусоидальных режимов значительно возрастает.

 

Лекция 9

 

  Влияние провалов напряжения  на электрооборудование

 

Провалы напряжения (ПН), возникающие  в СЭС предприятий в результате отключений ВЛ и последующего АПВ (автоматического  повторного включения – однофазного  или иного), вследствие включения  мощных ЭП и других причин негативно  влияют на работу ЭП и, прежде всего  помехочувствительные элементы (ПЧЭ), каковыми являются системы управления и контроля; последние в большинстве  случаев выполняются на базе микропроцессорной  техники либо использования ЭВМ. Воздействие ПН, в особенности  в сочетании с другими ЭМП, в первую очередь, ВГ, в ряде случаев  приводит не только к локальным аварийным  ситуациям, но и к полной остановке  производства, в особенности если оно строится с использованием поточных линий (например, в машиностроении).

Статистика распределения  провалов по видам повреждений свидетельствует, что трехфазные повреждения составляют более половины общего числа, двухфазные – около 1/3; однофазные повреждения  встречаются сравнительно редко (15–20 %).

Рассмотрим влияние ПН на примере завода химического волокна.

В табл. 9.1 представлены расчетные значения ПН (глубины провала ) в различных точках схемы (рис. 9.1), определенные по данным регистратора ПН, оборудованного блоком памяти и устройством записи значений и продолжительности ПН.

Таблица 9.1 - Провалы напряжения на шинах ГПП при однофазных замыканиях в точках зоны влияния

 

	Номера точек  зоны влияния
ПН,%	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17
Расчетные	18	21	28	84	100	100	75	30	24	44	21	30	7	6	88	38	18
По дан-ным из-мерений	20	18	25	86	100	100	75	25	22	41	19	35	6	5	85	36	15

 

Отказы ЭП и связанный с ними ущерб в СЭС составляют менее 15 % и не носят явно выраженного  группового характера, в то время  как каждая помеха в СЭС приводит в среднем к останову 20 единиц технологического оборудования. Характерно, что увеличение мощности и количества ВЛ для питания данного предприятия, способствующее повышению надежности простых электромеханических электроприемников,  снижает на-

Рисунок 9.1 - Зона влияния помех энергосистемы на объект

 

 

дежность функционирования сложных  электронных систем. Это объясняется  тем, что несколько снижается  глубина ПН, однако увеличивается  их число за счет расширения зоны влияния. Так, при подключении к районной подстанции, питающей один из заводов химволокна, дополнительной ВЛ 330 кВ (до подключения новой  ВЛ  к  подстанции подходило четыре ВЛ 110 кВ и одна ВЛ 330 кВ) среднегодовое число ПН на ГПП этого завода возросло на 18 %.

 

Таблица 9.2- Распределение отказов ЭП завода, исследуемых

в течение 2-х лет

Отказы	Трех- и двух-фаз- ные КЗ и аварии	Однофазные КЗ с ПН, %							Внутри- завод- ские	Итого
		10	20			30	более 30
Число групповых остановов Число отказов единиц оборудования Групповые остановы, % Отказы оборудования, % Отказы по причинам, %	32     799   6,8     17,1   17,1	66     1018 14     18,5 –		43     862   9,2     21,8 –	100     372   21,3   8,0   68,0			26     920   5,6     19,7   –	267     694   43,1     14,9   14,9	469     4465   100     100   100

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 9.3-  Провалы напряжения по глубине и продолжительности

 

Показа-тель	Глубина ПН,  %				Продолжительность ПН, мкс
	до 5	6-10	10–20	20–30		30–50	Более 50	до  50	50– 100	100- 200	200– 750	более 750
Число ПН за летний период, %	6,3	16	35,5	26,2		13,9	2,1	2,2	36,9	43,2	15,4	2,3
Число остановов оборудования при данной глубине ПН,  %	0,1	5,1	22	30,4		17,1	25,3	–	51	37,2	11,7	0,1

 

Распределение ПН по глубине и продолжительности  приведено в табл. 9.3. Из таблицы видно, что более 80 % ПН по глубине приближается к 60 %. При этом более половины всех остановов технологических единиц приходится на кратковременные (от 0,05 до 0,1 с) ПН.

На рис. 9.2 показана гистограмма распределения ПН по глубине.

 

 

Рисунок 9.2- Гистограмма распределения ПН по глубине

Тиристорные преобразователи частоты (ТПЧ) являются самым распространенным типом преобразователей, применяемых в производстве химических волокон. Исследования проводились  на различных ТПЧ, работающих в разных частотных режимах с нормальной рабочей нагрузкой (60% ).

Основные результаты испытаний  ТПЧ на отказ приведены в табл. 9.4. Данные табл. 9.4 позволяют сделать вывод о том, что общими закономерностями для всех режимов работы и типов ТПЧ являются следующие: отказы ТПЧ под воздействием ПН происходят только из-за опрокидываний какого-либо из элементов автоматики, происходящих сразу же после снижения или восстановления напряжения; продолжительность ПН (в пределах допороговых значений установок защиты по минимальному напряжению) на отказы ТПЧ не влияет; все ТПЧ имеют вариации отказов при однофазных ПН в зависимости не только от глубины, но и от фазы сети, в которой имел место ПН; в общем случае асимметрия ПН увеличивает степень его воздействия.

 

 

Таблица 9.4- Зависимость отказов ТПЧ от глубины, продолжительности и фазы ПН

 

Глубина ПН, %, в фазе			Отказ, %, при продолжительности ПН, мкс
А	В	С	5	10	20	50	100	500
10	–	–	0	0	0	0	0	0
–	10	–	15	14	15	16	15	15
–	–	10	5	5	5	5	5	6
10	10	–	12	12	11	12	11	12
–	10	10	14	14	14	13	13	14
10	10	10	14	14	13	14	14	13
20	–	–	0	0	0	0	0	0
–	20	–	24	23	23	22	24	23
–	–	20	10	10	11	12	11	10
30	–	–	5	5	6	5	6	6
–	30	–	40	40	41	41	40	39
–	–	30	16	16	18	16	17	16
30	30	–	20	21	21	21	19	21
–	30	30	36	37	36	36	35	37
30	30	30	35	37	37	37	36	37
40	–	–	20	21	20	19	19	19
–	40	–	85	86	87	86	84	87
–	–	40	45	44	43	43	44	45
И	–	–	5	–	–	–	–	–
–	И	–	20	–	–	–	–	–
–	–	И	8	–	–	–	–	–
И	И	–	18	–	–	–	–	–
–	И	И	20	–	–	–	–	–
И	И	И	2	–	–	–	–	–

 

Примечание. И – импульсная помеха.

Лекция 10

Регулирование напряжения

 

Регулирование напряжения изменением сопротивления электрической  сети. Продольная компенсация (ПК) индуктивного сопротивления ВЛ и шинопроводов СЭС предприятий позволяет существенно снизить потерю напряжения в линиях. Это достигается включением в рассечку линии БК. На рис. 3.1 представлена схема включения БК в рассечку линии [9].

Векторная диаграмма  для линии с БК представлена на рис. 3.2.

Из векторной  диаграммы следует, что установка  ПК обеспечивает увеличение напряжения в конце линии при неизменном напряжении в начале линии.

Если нагрузка задана мощностью, то продольная составляющая падения напряжения с учетом влияния БК

 

Рисунок 10.1- Схема включения БК для компенсации индуктивного сопротивления линии

 

 

 

Рисунок 10.2- Векторная диаграмма для схемы рис. 3.1

 

 

,

(10.1)

где – соответственно активная и реактивная мощности нагрузки, МВт, Мвар;  – активное и реактивное сопротивления линии, Ом; – напряжение в конце линии, кВ; – реактивное сопротивление БК, последовательно включенной в линию, Ом.

Если  желаемый уровень напряжения в конце линии  , то из (3.1) можно определить сопротивление установки продольной компенсации. Ток в цепи БК равен току нагрузки:

.

(10.2)

Количество  параллельно включенных конденсаторов  в БК на фазу

,

(10.3)

где – номинальный ток одного конденсатора БК.

Количество  последовательно включенных конденсаторов  в БК определяется из условия

,

(10.4)

где  – номинальное сопротивление одного конденсатора при основной частоте, Ом; – количество последовательно включенных конденсаторов.

Общая мощность установки ПК

 

,

(10.5)

где – число фаз.

Компенсирующий  эффект установки продольной компенсации  зависит от тока нагрузки. Установку  продольной компенсации можно использовать также в сетях с резкопеременной  нагрузкой [9]. Однако в этом случае следует  исключить возможность субгармонического  резонанса.