Вплив коливань, провалів і несиметрії напруги на роботу електрообладнання

Наслідки коливань і провалів напруги в
електронної мережі

Коливання і провали напруги в електронній мережі призводять до наступним наслідків:

- коливань світлового потоку освітлювальних пристроїв (флікер - ефект);

- погіршення якості роботи телевізійних приймачів;

- порушення в роботі рентгенівського обладнання;

- невірної роботі регулюючих пристроїв і ЕОМ;

- порушень в роботі перетворювачів;

- коливань моменту на валу обертаються машин, що викликає додаткові втрати електроенергії і збільшений знос обладнання, а також порушення технологічних процесів, що вимагають розміреним швидкості обертання.

Ступінь впливу на роботу обладнання визначається амплітудою коливань і їх частотою.

Коливання навантаження великої потужності, наприклад, прокатних станів, викликають коливання моменту, активної і реактивної потужності генераторів місцевих електричних станцій.

Коливання і провали напруги з глибиною понад 10% можуть призвести до згасання газорозрядних ламп, повторне запалювання яких залежно від типу лампи може відбуватися тільки через значний проміжок часу. При глибоких коливаннях і провалах напруги (понад 15%) можуть відпасти контакти магнітних пускачів, викликавши збої у виробництві.

Коливання з розмахом в 10-12% можуть привести до виходу з ладу конденсаторів, також вентилів випрямних агрегатів.

Різкі коливання напруги негативно позначаються на динаміці ведення поїздів. Скачки струму і тягового зусилля, викликані коливаннями напруги, знижують надійність роботи контакторів і небезпечні з точки зору появи буксування. Для електрорухомого складу небезпечні коливання близько 4-5%.

Вплив коливань і провалів напруги на роботу
електротехнологічного обладнання

На якість дугового електрозварювання коливання напруги практично не впливають (в силу інерційності термічних процесів в металі шва), але помітно впливають на якість точкового зварювання.

Підвищення втрат електроенергії у внутрішньозаводських мережах, викликане коливаннями напруги з амплітудою в 3%, не перевищує 2% від початкового значення втрат.

На металургійних заводах коливання напруги більше 3% призводять до неузгодженості швидкостей роботи приводів клітей станів безперервної прокатки металу, що знижує якість (стабільність товщини) прокочується стрічки.

При виробництві хлору і каустичної соди коливання напруги викликають різке підвищення зносу анодів і зниження продуктивності.

Провали напруги при виробництві хімічних волокон викликають останов устаткування, на повторний пуск якого витрачається від 15 хв у разі відмови 10% обладнання) до 24 год при відмові 100% обладнання). Шлюб продукції становить від 2,2 до 800% від тоннажу 1-го технологічного циклу. Час же повного відновлення технологічного процесу домагається 3 діб.

Вплив коливань і провалів напруги на асинхронні
електродвигуни

Помітний вплив чинять коливання і провали напруги на асинхронні двигуни малої потужності. Це становить небезпеку для текстильного, папероробної та інших виробництв, що пред`являють високі вимоги до стабільності швидкості обертання електроприводів. А саме, коливання напруги на заводах хімічної волокна призводять до нестабільності обертання намотувальних пристроїв. В результаті капронові нитки або рвуться, або виходять з нерівномірною шириною.

Вплив несиметрії напруг на роботу
електричного обладнання

Несиметрія трифазної системи напруг призводить до появи струмів зворотної послідовності, а в 4-провідних мережах додатково і струмів нульової послідовності. Токи зворотному послідовності викликають додатковий нагрів крутяться машин, виникнення невластивих гармонік при роботі багатофазних перетворювачів і інші явища.

При несиметрії напруг в 2% терміни служби асинхронних двигунів скорочуються на 10,8% синхронних - на 16,2% - трансформаторів - на 4% - конденсаторів - на 20%. Нагрівання обладнання здійснюється за рахунок витрат додаткової електроенергії, що знижує ККД електроустановок. Швидкість обертання асинхронних двигунів кілька знижується, зростають вібрація валу і шум.

Для того щоб уникнути перегріву мотора, його завантаження доводиться знижувати. Відповідно до публікацією 892 МЕК повне завантаження мотора допускається тільки при коефіцієнті зворотному послідовності напруги менше 1%. При 2% завантаження повинна бути знижена до 96%, при 3% - до 90%, при 4% - до 83% і при 5% -до 76%.

Якщо технологічні установки облаштовані захистом від перекосу напруг, то при величезних рівнях несиметрії вони можуть відключатися, що призводить до технологічного шкоди (зниження якості і недоотпуск продукції, шлюб).

Тим не менш, головним ефектом несиметрії напруг є нагрів обладнання, тому протягом деякого часу допустимі значення можуть перевищуватися, якщо в наступні моменти це компенсується зниженим рівнем несиметрії. Дане положення відноситься до зміни несиметрії протягом часу, не перевершує часу нагріву обладнання.

Вплив відмінності напруги і частоти на роботу
електричного обладнання

Відмінності напруги в позитивну сторону призводять до зниження втрат в мережах, підвищення продуктивності пристроїв приводяться в дію асинхронними двигунами), але витрата енергії зростає, скорочуються терміни служби обладнання, особливо ламп розжарювання.

Відхилення від номіналу в негативну область призводить до зворотних явищ, крім того, що терміни служби двигунів теж скорочуються. Найкраще напруга на движку (виходячи з терміну його служби) не завжди дорівнює номінальній, але при відхиленні від нього термін служби знижується.

Відмінності частоти в набагато меншому ступені позначаються на строках служби обладнання і втрати енергії, ніж відхилення напруги.

Основна складова шкоди від відхилень напруги і частоти визначається деяким зниженням продуктивності обладнання і подібна шкоди від обмежень, що накладаються на обсяг застосовуваної енергії.

На більшості виробництв це зниження компенсується підвищенням тривалості роботи пристроїв або понаднормові роботами. Експериментально його можна зафіксувати тільки на автоматичних лініях безперервного виробництва.

У ряді випадків зниження напруги в допустимих межах вживають для скорочення споживання енергії, розглядаючи це як енергозберігаючий захід.