Партнерский проект с компанией Руспроектэксперт

Тел.: 8-495-771-14-07

Проектирование


КАЧЕСТВО ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ

Обеспечение требуемого качества электроэнергии, надежности и экономичности — основные задачи сельского электроснабжения.

Качество электрической энергии при питании электроприемников от трехфазных электрических сетей общего назначения, т. е. для основного варианта сельского электроснабжения, определяют стабильностью и уровнями частоты тока и напряжения у потребителей, а также степенью несимметрии и несинусоидальности (искажения формы кривой по сравнению с синусоидной) напряжений. Изменение частоты в пределах нескольких процентов от номинальной в основном влияет только на работу асинхронных двигателей. При снижении частоты тока соответственно уменьшается частота вращения электродвигателей, несколько увеличиваются ток, максимальный момент и нагрев двигателя, а при увеличении частоты — наоборот. Однако при небольших изменениях частоты нормальная работа электродвигателей и большинства других электроприемников практически не нарушается.

Нормы качества электрической энергии регламентирует ГОСТ 13109—97 для номинальной частоты 50 Гц.

В соответствии с ГОСТом отклонения частоты тока (под отклонением частоты понимают разность между ее фактическим и номинальным значениями) в нормальном режиме, т. е. не менее 95 % времени суток, не должны превышать ±0,1 Гц (допускается временное увеличение отклонения частоты до ±0,2 Гц). Указанные нормы не распространяются на электроприемники, присоединенные к сетям автономно работающих электростанций мощностью до 1000 кВт. Для них считают допустимыми отклонениями частоты в пределах ±0,5 Гц, а при мощности до 250 кВт — ±2 Гц.

Следует отметить, что поддержание частоты в требуемых пределах практически не относится к основным задачам сельского электроснабжения, так как его система обеспечивает в первую очередь распределение, а не производство электроэнергии.

Важная задача сельского электроснабжения — поддержание требуемых уровней напряжения у потребителей. Изменение напряжения, особенно сверх допустимого значения, оказывает значительное влияние на работу потребителей. Весьма чувствительны к этому осветительные приборы. При повышении напряжения сверх номинального резко снижается срок службы ламп накаливания, а при понижении заметно падает их световой поток. Для люминесцентных ламп, которые все более широко применяют в сельскохозяйственных осветительных установках, срок службы сокращается как при повышении, так и при понижении напряжения.

Изменение напряжения оказывает серьезное влияние на работу наиболее распространенных в сельскохозяйственном производстве короткозамкнутых асинхронных двигателей. При снижении напряжения уменьшаются вращающий момент двигателя, который практически пропорционален квадрату напряжения, а также пусковой момент; снижается частота вращения; увеличиваются ток и нагрев двигателя; из-за ускоренного износа изоляции уменьшается срок службы. При значительном снижении напряжения из-за уменьшения вращающего момента могут произойти полная остановка («опрокидывание») нагруженного двигателя и соответственно нарушение технологического процесса. Если двигатель не отключить от сети, то он будет поврежден.

В результате снижения напряжения падает мощность и, следовательно, ухудшаются нагрев электронагревательных приборов, работа телевизоров, радиоприемников, холодильников и других бытовых приборов. Повышение напряжения также вредно влияет на работу последних, уменьшая в большинстве случаев срок их службы.

В соответствии с ГОСТом предусматривают следующие нормы для отклонений напряжения у потребителей (под отклонением напряжения понимают разность между действительным значением напряжения в рассматриваемой точке сети и его номинальным значением). На зажимах электроприемников в течение не менее 95 % времени суток допускают нормальные отклонения напряжения в пределах ±5 % номинального. Максимальные отклонения напряжения ±10 %. Они распространены на все потребители, и в частности на потребители, питающиеся от сельских электрических сетей.

Для поддержания требуемых уровней напряжения у потребителей в системе сельского электроснабжения используют специальные устройства для регулирования напряжения (сетевые регуляторы различных типов, конденсаторы, включаемые последовательно и параллельно в сеть, а также регуляторы напряжения генераторов сельских электростанций). Вопросы регулирования напряжения в сельских электросетях рассмотрены в главе 5.

Как указывалось ранее, на работу потребителей также влияют несимметрия напряжения и несинусоидальность формы его кривой. Несимметрия напряжения наблюдается в первую очередь в сельских электрических сетях напряжением 0,38/0,22 кВ, где преобладает однофазная нагрузка. В этих сетях даже нормальные режимы часто несимметричны.

В результате несимметрии отклонения напряжения у однофазных приемников, присоединенных к разным фазам, будут различны, а у некоторых могут выходить за допустимые пределы.

Несимметрия трехфазной системы напряжений характеризуется появлением в ней составляющих нулевой и обратной последовательностей. При этом токи обратной последовательности в трехфазных асинхронных электродвигателях могут достигать больших значений даже при малом значении напряжения обратной последовательности (из-за малого сопротивления обратной последовательности двигателей). Это приводит к дополнительному нагреву двигателей и сокращению сроков их службы. Несимметрия напряжений может вызвать также вибрацию двигателей, снижающую их долговечность. Поэтому в соответствии с ГОСТом нормальное значение коэффициента обратной последовательности напряжений (отношения напряжения обратной последовательности основной частоты к номинальному напряжению) на зажимах трехфазных электроприемников длительно допускается в пределах до 2 % и максимально — до 4 %.

Значение другого показателя несимметрии — коэффициента нулевой последовательности напряжений (отношения напряжения нулевой последовательности основной частоты к номинальному фазному напряжению) для трехфазных распределительных сетей, питающих однофазные осветительные и бытовые нагрузки, не должно превышать тех же значений.

Для уменьшения влияния несимметрии нагрузок на качество напряжения необходимо обеспечивать по возможности симметричное распределение однофазных приемников по фазам и включение более мощных из этих приемников на линейное напряжение. Этому способствует также увеличение сечения проводов, и в первую очередь нулевого провода. В результате уменьшаются сопротивление и ток нулевой последовательности.

С этой же целью целесообразно вместо распространенных трансформаторов 10/0,4 кВ со схемой соединения обмоток «звезда—звезда—нуль» устанавливать трансформаторы со схемой «звезда—зигзаг—нуль». Наконец, можно использовать также специальные симметрирующие устройства.

Несинусоидальность формы кривой напряжений (появление в этой кривой высших гармоник) приводит к повышению нагрева асинхронных двигателей, увеличению потерь мощности и энергии во всех элементах сетей. В соответствии с ГОСТом на зажимах электроприемников значение коэффициента несинусоидальности напряжения (отношения действующего значения несинусоидального напряжения к номинальному напряжению) длительно допускается в пределах до 5 % и максимально — до 10 %.

Учитывая, что вредное влияние несинусоидальности напряжения проявляется практически только при несимметричных режимах, указанные ранее мероприятия по устранению несимметрии одновременно полезны и для уменьшения влияния несинусоидальности напряжения.

И. А. Будзко, Т. Б. Лещинская, В. И. Сукманов, Электроснабжение сельского хозяйства, М., Колос, 2000

Экспертиза

на главную