Электромагнитная совместимость в электроэнергетике
Фликер: причины возникновения и нормы в соответствии сдействующим стандартом. Влияние несимметрии напряжений на работу электрооборудования. Основные направления снижения несинусоидальности напряжения. Применение фильтрокомпенсирующего устройства.
Рубрика | Физика и энергетика |
Вид | контрольная работа |
Язык | русский |
Дата добавления | 11.04.2016 |
Размер файла | 180,6 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru
Размещено на http://www.allbest.ru
1. Фликер: причины возникновения и нормы в соответствии сдействующим стандартом
Флинкер - ощущение неустойчивости зрительного восприятия,вызванное световым источником ,яркость или спектральный состав которого изменяется во времени.[1]
Это явление визуального физиологического неудобства, испытываемого пользователями ламп, питаемых общим источником для освещения и для нагрузки, вызывающей колебания.Колебание освещения проявляется на лампах НН. При этом нелинейные нагрузки могут быть подключены на любом уровне напряжения.[6]
В основе этого явления лежат скачкообразные колебания напряжения сети. В таком определении фликера участвуют только колебания:
- амплитудой < 10 %,
- периодом < 1 часа.
Фликер является результатом, главным образом, скачкообразных колебаний с незначительной амплитудой напряжения питания, спровоцированных:
1 - либо колебательным изменением мощности, вызванным различными приемниками: дуговыми электропечами, сварочными аппаратами, двигателями и т.д.,
2 - либо включением и отключением мощных нагрузок: пуск двигателей, ступенчатое регулирование конденсаторных батарей и т.д.
Доза фликера - это мера восприимчивости человека к воздействию колебаний светового потока, вызванных колебаниями напряжения в питающей сети, за установленный промежуток времени.
Стандартом устанавливается кратковременная () и длительная доза фликера() (кратковременную определяют на интервале времени наблюдения, равном 10 мин, длительную на интервале - 2 ч). Исходными данными для расчета являются уровни фликера, измеряемые с помощью фликерметра - прибора, в котором моделируется кривая чувствительности (амплитудно-частотная характеристика) органа зрения человека.
Основным документом, регламентирующим требования к устройству и функциональности фликерметров, является стандартГОСТ Р 51317.4.15-12.[3]
Целью стандарта являются обеспечение основными сведениями, необходимыми для конструирования и изготовления приборов аналогового или цифрового типа.
КЭ по дозе фликера соответствует требованиям стандарта, если кратковременная и длительная дозы фликера, определенные путем измерения в течении 24 ч или расчета, не превышают предельно допустимых значений: для кратковременной дозы фликера - 1,38 и для длительной - 1,0 (при колебаниях напряжения с формой, отличающейся от меандра) .
Предельно допустимое значение для кратковременной дозы фликера в точках общего присоединения потребителей электроэнергии, располагающих лампами накаливания в помещениях, где требуется значительное зрительное напряжение, равно 1,0, а для длительной - 0,74, при колебаниях напряжения с формой, отличающейся от меандра.[6]
Рисунок 1-Колебания напряжения произвольной формы (а) и имеющие форму меандра(б).
2. Влияние несимметрии напряжений на работу электрооборудования
Каждый приемник электроэнергии спроектирован для работы при номинальном напряжении и должен обеспечивать нормальное функционирование при отклонениях напряжения от номинального на заданную ГОСТ величину. При изменении напряжения в пределах этого рабочего диапазона могут изменяться значения выходного параметра приемника электроэнергии, например температура в электротермической установке, освещенность у электроосветительной установки, полезная мощность на валу электродвигателя и т.д.[6]
Одновременно с изменением выходных параметров, а в ряде случае даже когда выходные параметры не изменяются, изменение напряжения приводит к изменению потребляемой приемником электроэнергии мощности.
Работа электротермических установок при значительном снижении напряжения существенно ухудшается, так как увеличивается длительность технологического процесса.
Печи сопротивления прямого и косвенного действия имеют мощности до 2000 кВт и подключаются к сети напряжением 0,38 кВ, коэффициент мощности близок к 1,0. Регулирующий эффект активной нагрузки печей сопротивления равен 2. Повышение напряжения приводит к перерасходу электроэнергии.
Индукционные плавильные печи промышленной частоты и повышенной частоты представляют собой трехфазную электрическую нагрузку «спокойного» режима работы. Печи повышенной частоты питаются от вентильных преобразователей частоты, к которым подводится переменный ток напряжением 0,4 кВ. Индукционные печи имеют низкий коэффициент мощности: от 0,1 до 0,5.
Вентильные преобразователи обычно имеют систему автоматического регулирования постоянного тока путем фазового управления. При повышении напряжения в сети угол регулирования автоматически увеличивается, что приводит к увеличению потребления мощности преобразователем. Регулирующие эффекты нагрузки для ртутно-выпрямительного агрегата с электролизером для активной мощности 3,5; для реактивной мощности 7,6.
Электросварочные установки переменного тока дуговой и контактной сварки представляют собой однофазную неравномерную и несинусоидальную нагрузку с низким коэффициентом мощности: 0,3 - для дуговой сварки и 0,7 - для контактной. При снижении напряжения до 0,9UНОМ время сварки увеличивается на 20 %, а при выходе его за пределы (0,9... 1,1)UНОМ возникает брак сварных швов.
Электрохимические и электролизные установки работают на постоянном токе, который получают от преобразовательных подстанций, выпрямляющих трехфазный переменный ток. Коэффициент мощности установок 0,8... 0,9. Работа электролизных установок при пониженном напряжении приводит к снижению производительности, а повышение напряжения - к недопустимому перегреву ванн электролизера.
Конденсаторные установки при несимиетрии напряжений неравномерно загружаются реактивной мощностью по фазам, что делает невозможным полное использование установленной конденсаторной мощности. Кроме того, конденсаторные установки в этом случае усиливают уже существующую несимметрию, так как выдача реактивной мощности в сеть в фазе с наименьшим напряжением будет меньше, чем в остальных фазах (пропорционально квадрату напряжения на конденсаторной установке).
Несимметрия напряжений значительно влияет и на однофазные ЭП, если фазные напряжения неравны, то, например, лампы накаливания, подключенные к фазе с более высоким напряжением, имеют больший световой поток, но значительно меньший срок службы по сравнению с лампами, подключенными к фазе с меньшим напряжением. Несимметрия напряжений усложняет работу релейной защиты, ведет к ошибкам при работе счетчиков электроэнергии и т. д.[6]
3. Основные направления снижения несинусоидальности напряжения
Несинусоидальность напряжения - искажение синусоидальной формы кривой напряжения.
Электроприёмники с нелинейной вольтамперной характеристикой потребляют ток, форма кривой которого отличается от синусоидальной. А протекание такого тока по элементам электрической сети создаёт на них падение напряжения, отличное от синусоидального, это и является причиной искажения синусоидальной формы кривой напряжения.
Например, полупроводниковые преобразователи потребляют ток трапециевидной формы, образно говоря - выхватывают из синусоиды кусочки прямоугольной формы.[5]
Рисунок 2- Искажение синусоидальной формы кривой напряжения.
35% электроэнергии преобразуется и потребляется на постоянном напряжении. Источниками несинусоидальности напряжения являются: статические преобразователи, дуговые сталеплавильные и индукционные печи, трансформаторы, синхронные двигатели, сварочные установки, газоразрядные осветительные приборы, офисная и бытовая техника и так далее.
Влияние несинусоидальности напряжения на работу электрооборудования:
Фронты несинусоидального напряжения воздействуют на изоляцию кабельных линий электропередач, учащаются однофазные короткие замыкания на землю. Аналогично кабелю, пробиваются конденсаторы.
В электрических машинах, включая трансформаторы, возрастают суммарные потери.
Так, при коэффициенте искажения синусоидальной формы кривой напряжения KU =10 % суммарные потери в сетях предприятий, крупных промышленных центров, сетях электрифицированного железнодорожного транспорта могут достигать 10...15 %.
Возрастает недоучёт электроэнергии, вследствие тормозящего воздействия на индукционные счётчики гармоник обратной последовательности.
Неправильно срабатывают устройства управления и защиты.
Выходят из строя компьютеры.
Мероприятия по снижению несинусоидальности напряжения:
Аналогично мероприятиям по снижению колебаний напряжения:
Применение оборудования с улучшенными характеристиками:
-ненасыщающиеся трансформаторы;
- преобразователи с высокой пульсностью и т.д.
Подключение к мощной системе электроснабжения.
Питание нелинейной нагрузки от отдельных трансформаторов или секций шин.
Снижение сопротивления питающего участка сети.
Применение фильтрокомпенсирующих устройств.
L-С цепочка, включенная в сеть, образует колебательный контур, реактивное сопротивление которого для токов определённой частоты равно нулю. Подбором величин L и С фильтр настраивается на частоту гармоники тока и замыкает её не пропуская в сеть. Набор таких контуров, специально настроенных на генерируемые данной нелинейной нагрузкой высшие гармоники тока, и образует фильтрокомпенсирующее устройство (ФКУ), которое не пропускает в сеть гармоники тока и компенсирует протекание реактивной мощности по сети.[5]
Рисунок 3-Фильтрокомпенсирующее устройство (ФКУ).
Задание
В таблице приведены действующие значения гармонических составляющих, содержащихся в кривой анализируемого напряжения (столбцы 3 - 10), а также номинальное напряжение в сети (столбец 2).
Требуется:
1.Рассчитать коэффициенты гармонических составляющих напряжения.
2.Построить спектр напряжения.
3.Рассчитать суммарный коэффициент гармонических составляющих напряжения.
4. Рассчитать действующее значение кривой напряжения.
5.Сравнить рассчитанные показатели с нормируемыми значениями и сделать вывод о соответствии анализируемого напряжения требования стандарта.
6. Сравнить рассчитанное значение напряжения с номинальным значением и дать заключение о соответствии отклонения напряжения требованиям ГОСТ 32144-2013.
Таблица 1- Вариант задания
№ варианта |
Uном, В |
U1, В |
U3, В |
U5, В |
U7, В |
U9, В |
U11, В |
U13, В |
U15, В |
|
8 |
380 |
370 |
0 |
17 |
12 |
1 |
2 |
0,7 |
0,1 |
Решение.
Коэффициент n-ой гармонической составляющей напряжения рассчитывается как отношение действующего значения n-й гармоники к действующему значению первой гармоники
(1)
Коэффициенты гармонических составляющих напряжения в соответствии с (1) будут равны:
Используя полученные значения коэффициентов, построим спектр напряжения (рисунке 4).
Рисунок 4- Спектр напряжения.
С помощью формулы (2) найдем, что суммарный коэффициент гармонических составляющих напряжения.
(2)
По формуле (3) рассчитаем действующее значение кривой напряжения.
(3)
Проанализируем полученные результаты на предмет их соответствия требованиям ГОСТ 32144-2013[4] на качество электроэнергии. Для этого внесем их в таблицу 2, в которой приведены также нормируемые значения показателей. Соответствие параметра отмечено знаком (+), несоответствие - знаком (-).
Таблица 2- Нормируемые значения показателей
Показатель |
K3, В |
K5, В |
K7, В |
K9, В |
K11, В |
K13, В |
K15, В |
|
Нормируемое значение |
5 |
6 |
5 |
1,5 |
3,5 |
3,0 |
0,3 |
|
Измеренное значение |
0 |
4,59 |
3,24 |
0,27 |
0,54 |
0,19 |
0,027 |
|
Результат сравнения |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
Вывод: Коэффициенты гармоник, а также суммарный коэффициент гармоник не превышают нормируемые значения. Вследствие этого анализируемая кривая напряжения соответствует требованиям ГОСТ 54149-2013 на качество электроэнергии.
Список использованных источников
фликер несимметрия напряжение электрооборудование
Артюхов, И.И. Электромагнитная совместимость и качество электроэнергии: учеб. пособие / И.И. Артюхов, И.И.А.Г. Сошинов, Бочкарева.-Волгоград:ВолгГТУ,2015.-112с.
Вагин Г.Я. Электромагнитная совместимость в электроэнергетике: учебник / Г.Я. Вагин, А.Б. Лоскутов, А.А. Севостьянов. - М.: Издательский центр «Академия», 2010. - 224 с.
ГОСТ Р 51317.4.15-12.Совместимость технических средств электромагнитная. Фликерметр. Функциональные и конструктивные требования. - М.:Стандартинформ,2014.-39 с.
ГОСТ 32144-2013 Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения. - М.:Стандартинформ, 2012. - 20 с.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Уровни несимметрии, несинусоидальности и отклонения напряжения на птицефабрике "Акашевская". Анализ динамики показателей качества электрической энергии для различных периодов времени. Взаимное влияние качества электроэнергии и электрооборудования.
дипломная работа [6,1 M], добавлен 28.06.2011Электромагнитная совместимость в электроэнергетике. Показатели качества электрической энергии, методы их оценки и нормы. Влияние отклонения напряжения на потребителей. Быстрые флуктуации. Влияние колебаний напряжения на работу электрооборудования.
презентация [2,2 M], добавлен 12.11.2013Оценка влияния несимметрии, несинусоидальности и отклонения напряжения на работу электрооборудования на примере предприятия агропромышленного комплекса. Динамика показателей качества электрической энергии. Расчет потерь электроэнергии и высших гармоник.
дипломная работа [2,0 M], добавлен 26.06.2011Коэффициент несинусоидальности напряжения питающей сети для вентильных преобразователей. Определение коэффициента несимметрии. Расчёт дополнительных потерь и снижения сроков службы электрооборудования при несинусоидальности и несимметрии напряжения.
курсовая работа [744,9 K], добавлен 16.12.2014Электрические сети переменного и постоянного тока. Синусоидальный ток и напряжение. Влияние несинусоидальности напряжения на работу потребителей электрической энергии. Коэффициент искажения напряжения. Снижение несинусоидальности напряжений и токов.
курсовая работа [997,7 K], добавлен 29.03.2016Понятие электромагнитной совместимости. Особенности взаимодействия технических средств. Критерии качества функционирования технических средств при воздействии помех. Электромагнитная обстановка на объектах электроэнергетики. Процесс коммутации, схема.
лекция [4,3 M], добавлен 12.11.2013Расчет параметров схемы замещения. Расчет нагрузок на участках. Отклонение напряжения на источнике. Доза Фликера на кратковременном интервале. Определение коэффициента несинусоидальности напряжения, когда БК включена. Перегрузка токами высших гармоник.
контрольная работа [284,5 K], добавлен 29.01.2011Расчет напряжений на проводах линий электропередач в сети с эффективно заземленной нейтралью. Определение электрической и магнитной составляющей наведенного напряжения в проводе линии, выведенной в ремонт в сети с эффективно заземленной нейтралью.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 25.04.2014Этапы проведения работ по определению электромагнитной обстановки. Воздействие на кабели систем релейной защиты и технологического управления токов и напряжения промышленной частоты. Помехи, связанные с возмущениями в цепях питания низкого напряжения.
контрольная работа [1,8 M], добавлен 18.11.2013Повышение качества электрической энергии за счет снижения несимметрии на тяговых подстанциях переменного тока системы тягового электроснабжения с помощью трансформаторных приставок. Закон изменения коэффициента напряжений по обратной последовательности.
контрольная работа [403,2 K], добавлен 12.03.2017