Количественные и качественные показатели электрической энергии. Надежность электроснабжения и качество электроэнергии

Cтраница 1


Качество электроснабжения определяется поддержанием на установленном уровне значений напряжения и частоты, а также ограничением значений в сети высших гармоник и несинусоидальности и несимметричности напряжений.  

Качество электроснабжения определяется уровнем напряжения, подводимого к электроприемникам.  

Качество электроснабжения целесообразно характеризовать как совокупность надежности электроснабжения и качества электромагнитной обстановки. Между последними характеристиками существует тесная взаимосвязь. Система электроснабжения может иметь высокую надежность, но не обеспечивать высокого качества электроэнергии, так как электромагнитная обстановка не соответствует требованиям электротехнологического процесса, например имеются электромагнитные возмущения, снижающие эффективность системы.  

Если качество электроснабжения хорошее, и отклонения от номинального напряжения (220 В) малы, то для предохранения компьютеров можно использовать самые дешевые резервные backup) ИБП. Они работают так: если напряжение в сети отклоняется он номинала не более чем на 10 - 15 %, то ИБП подает это напряжение на подключенные к ИБП приборы (отфильтровывая при этом импульсные помехи), а иначе обеспечивают переход на питание от батарей. Стоимость резервных ИБП мощностью 250 - 300 ВА, что достаточно для одного компьютера, - около 100 дол.  

Если качество электроснабжения хорошее, и отклонения от номинального напряжения (220 В) малы, то для предохранения компьютеров можно использовать самые дешевые резервные (backup) ИБП. Они работают так: если напряжение в сети отклоняется он номинала не более чем на 10 - 15 %, то ИБП подает это напряжение на подключенные к ИБП приборы (отфильтровывая при этом импульсные помехи), а иначе обеспечивают переход на питание от батарей. Стоимость резервных ИБП мощностью 250 - 300 ВА, что достаточно для одного компьютера, - около 100 дол.  

Если качество электроснабжения недостаточно хорошее, например, если напряжение в электросети систематически падает заметно ниже нормы, то резервные ИБП не годятся. Они при существенном понижении напряжения переходят на батареи, эти батареи быстро разряжаются, после чего работа на компьютере прекращается. Поэтому в таких случаях необходимо приобрести линейно-интерактивный ИБП. Такие ИБП несколько дороже, зато содержат встроенный стабилизатор, позволяющий им не переключаться на батареи при значительных (на 20 - 30 %) отклонениях напряжения от нормы.  

Надежность и качество электроснабжения тесно связаны. Например, понижение частоты тока в энергосистеме, вызванное дефицитом генерирующих мощностей, может потребовать отключения или ограничения части потребителей, т.е. снижения надежности электроснабжения при безотказной работе оборудования.  

Надежность и качество электроснабжения тесно связаны. Например, понижение частоты тока в энергосистеме, вызванное дефицитом генерирующих мощностей, может потребовать отключения или ограничения части потребителей, т.е. снижения надежности электроснабжения при безотказной работе оборудования. В связи с неразрывностью производства и потребления электроэнергии ее качество определяется не только производителем (его генерирующим, трансформирующим, передающим и распределяющим оборудованием), но и потребителем, характеристиками электроприемников.  

Схемы к примеру технико-экономического расчета.  

Стоимостным критерием качества электроснабжения может служить ущерб от перерыва питания, стоимостная оценка которого приведена в гл.  

Все это навело на необходимость исследования качества электроснабжения в установившемся режиме и в момент переключений на реально действующих объектах.  

Надежность электроснабжения и качество электроэнергии совместно определяют качество электроснабжения.  

Электромагнитная совместимость относится к группе свойств, определяющих качество электроснабжения, и характеризуется как способность электроустановок (или их сочетаний) функционировать в определенной электромагнитной обстановке без снижения заданной эффективности электрической системы. Электромагнитная обстановка - это совокупность электромагнитных возмущений (в виде токов и напряжений), которые могут оказать влияние на функционирование электрической системы.  

Нормально допустимые и предельно допустимые значения коэффициента искажения синусоидальности кривой напряжения должны быть не более 8% в точках общего присоединения к электрическим сетям с номинальным напряжением 380/220 В. Этот показатель не оказывает непосредственного влияния на качество электроснабжения инфокоммуникаций, поскольку современные блоки питания могут нормально работать от источников питания, у которых форма кривой напряжения близка к прямоугольной (меандр). Вместе с тем, несинусоидальное напряжение способно оказать вредное воздействие на обеспечивающее оборудование, например на двигатели компрессоров и вентиляторов систем кондиционирования технологических помещений. Следует также заметить, что данный вид искажений характерен для сетей электроснабжения промышленных предприятий, но не для жилых и офисных зданий.

Несимметрия напряжений. Несимметрия напряжений характеризуется следующими показателями:

  • коэффициентом несимметрии напряжений по обратной последовательности;
  • коэффициентом несимметрии напряжений по нулевой последовательности.

Эти показатели также не влияют в явном виде на качество электроснабжения инфокоммуникаций.

Отклонение частоты. Отклонение частоты напряжения переменного тока в электрических сетях характеризуется показателем отклонения частоты, для которого установлены нормально допустимое и предельно допустимое значения: +0,2 и +0,4 Гц, соответственно. Частота - общесистемный параметр, т. е. она одинакова во всех точках объединенной энергосистемы. При возникновении существенных отклонений частоты в действие вводится противоаварийная автоматика энергосистемы. Отклонение частоты может привести к отключению целых районов и даже общесистемной аварии, что случается далеко не каждое десятилетие. Кроме того, современные блоки питания средств вычислительной и телекоммуникационной техники на 50 и 60 Гц остаются работоспособными при отклонениях в несколько герц, а не процентов, как это устанавливается стандартом.

Импульс напряжения. Импульс напряжения (см. Рисунок 3) характеризуется показателем импульсного напряжения. Значения импульсных напряжений для грозовых импульсов, возникающих в электрических воздушных и кабельных сетях 380/220 В энергоснабжающей организации, не превышают 10 и 6 кВ, соответственно. Для коммутационных импульсов в сетях 380 В значение импульса - не более 4,5 кВ. Появление грозового импульса в кабельной сети возможно, если он проникает в нее из воздушной. Например, если питание на трансформаторную подстанцию 10/0,38 кВ подается посредством воздушной линии, что характерно для сельских сетей, то появление грозового импульса в сети низшего напряжения 380/220 В не столь уж невероятно. В городских сетях, где линии как высшего, так и низшего напряжения, как правило, кабельные, возникновение грозового импульса трудно объяснимо.

Рисунок 3. Импульсы напряжения.

Временное перенапряжение. Временное перенапряжение (см. Рисунок 1) характеризуется коэффициентом временного перенапряжения (отношением максимального значения огибающей амплитудных значений напряжения за время существования перенапряжения к амплитуде номинального напряжения). Значение коэффициента зависит от времени перенапряжения, но не превышает 1,47.

При обрыве нулевого рабочего проводника в трехфазных электрических сетях напряжением до 1 кВ с наглухо заземленной нейтралью (т. е. нейтраль трансформатора или генератора непосредственно присоединена к заземляющему устройству) возникают временные перенапряжения между фазой и землей. Уровень таких перенапряжений при значительной несимметрии фазных нагрузок может достигать значений межфазного напряжения, а длительность - нескольких часов. Этот вид нарушений опасен не только из-за риска повреждения оборудования и нарушения режима его работы, но и представляет собой реальную пожарную опасность вследствие высокой вероятности возгорания электрооборудования и электроприемников.

Таким образом, можно констатировать, что электропотребляющее оборудование инфокоммуникационных систем чувствительно к нарушениям качества энергоснабжения в разной степени в зависимости от вида искажений. Возможные последствия выражаются в сбоях в работе аппаратно-программных средств и, в меньшей степени, - в повреждениях оборудования. Наиболее критичными нарушениями являются провалы напряжения, поскольку они приводят к отключениям и перезагрузке оборудования. Перенапряжения и импульсы напряжения могут вызывать повреждение оборудования. Отклонения, колебания, несинусоидальность напряжения практически не влияют на работоспособность инфокоммуникационных систем. Эти нарушения, включая отклонения частоты, в большей степени оказывают воздействие на оборудование инженерных систем.

Качественное бесперебойное питание инфокоммуникаций

Обеспечение качества электроснабжения и его надежность достигаются различными схемными решениями и применением специального оборудования. Широкое распространение получило наиболее универсальное средство обеспечения качества и надежности электроснабжения инфокоммуникаций - источники бесперебойного питания (ИБП - Uninterruptible Power Supplу, UPS). На их основе строятся системы бесперебойного электроснабжения (питания) инфокоммуникационных систем.

В последние годы на повестку дня выдвинулись отказоустойчивые системы. Под отказоустойчивостью системы бесперебойного электроснабжения на базе ИБП понимают сохранение способности осуществлять бесперебойное снабжение потребителей током в случаях проведения плановых (регламентных, сервисных) и ремонтных (восстановительных) работ.

Функции отказоустойчивости напрямую зависят от эксплуатационной готовности системы. Длительная эксплуатационная готовность оценивается как вероятность того, что система при определенных условиях будет в полном объеме выполнять свои задачи.

На практике решающим фактором является длительность перерыва в подаче электроэнергии к потребителям. В этой связи при электроснабжении инфокоммуникационных систем эксплуатационная готовность системы электроснабжения должна быть не ниже эксплуатационной готовности технических средств инфокоммуникаций. По отношению к инфокоммуникационным системам эксплуатационную готовность электроснабжения будем характеризовать коэффициентом доступности электроснабжения.

Доступность системы зависит от ее надежности. А что является количественной характеристикой надежности? Наиболее часто прибегают к таким показателям, как среднее время между сбоями или среднее время наработки на отказ (Mean Time Between Failure, MTBF). Однако к ним надо подходить с осторожностью. Дело в том, что производитель той или иной техники указывает величину MTBF равной, скажем, 30 тыс. ч, т. е. примерно 10 лет. При этом само устройство производится в течение всего трех лет. Да и срок его реальной эксплуатации ввиду морального устаревания вряд ли превысит, допустим, пять лет. Как же было определено приводимое значение MTBF? Речь идет о хорошо известном в статистике «усреднении по ансамблю»: если для 1000 работающих устройств за год произошло в общей сложности 100 сбоев, то на этом основании среднее время между сбоями вычисляется как 1000 х 1 год/100 = 10 лет. Очевидно, что определяемая таким образом величина MTBF является статистическим параметром и справедлива для большого количества работающих устройств, а отнюдь не для отдельного устройства. Иными словами, устройство, значение MTBF которого составляет 10 лет, может запросто выйти из строя на следующий день после ввода в эксплуатацию. Просто кому-то не повезет.

Однако на этом неприятности могут не закончиться. Ремонт может занять пять минут, а может и пять рабочих дней, и хорошо, если в результате информационная система не будет простаивать. Таким образом, кроме параметра MTBF очень важное значение имеет другая величина - среднее время восстановления устройства (Mean Time To Repair, MTTR). В статьях и обзорах, посвященных надежности ИС, все чаще встречается понятие коэффициента доступности. Он определяется весьма просто - как относительное значение общей продолжительности нормальной работы системы за год. Обычно компании измеряют коэффициент доступности для приложений, так как от этого напрямую зависит продуктивность пользователей. В условиях современного предприятия важнейшие приложения или их составляющие физически распределены по всей организации, а иногда даже за ее пределами, включая компьютеры потребителей и поставщиков. Поэтому администраторы ИТ должны принять необходимые меры, чтобы обеспечить высокое значение доступности приложений по предприятию в целом.

Исходя из того, что время нормальной работы в среднем равно MTBF, а время простоя возникает после аварии или отказа и, соответственно, равно MTTR, коэффициент доступности (Availability) можно определить следующим образом:

Availability = MTBF/(MTBF + MTTR)

Очевидно, что MTBF должно быть как можно больше, а MTTR - как можно меньше. Как же достичь этого для аппаратного обеспечения?

Какой ИБП надежнее?

Надежность любой сложной системы (в том числе ИС) ограничена надежностью самого слабого узла. На сегодняшний день в таких общих для любой ИС процессах, как обработка и хранение данных, давно применяются технологии кластеризации и «зеркализации», дисковых массивов хранения данных RAID и т. п. Поэтому тем, кто инвестирует немалые средства в подобные технологии для всемерного повышения надежности работы ИС, имеет смысл задуматься: а какое же звено осталось самым слабым? Чаще всего таковым оказывается ИБП традиционной моноблочной конструкции, а ведь именно он, как правило, защищает серверные комнаты и прочие критичные приложения. За последние годы к этому выводу пришло большое количество исследовательских и консалтинговых институтов, а также ассоциаций пользователей компьютерных технологий.

Даже при увеличении затрат на разработку изделия, всемерной изощренности схемных решений, 100-процентном входном контроле компонентов, многократном тестировании изделия в процессе производства отдельные компоненты имеют некий потолок надежности. Так, типичные современные системы защиты питания, где делается ставка лишь на высокую надежность отдельных узлов, имеют максимальное значение MTBF в пределах от 50 тыс. до 500 тыс. ч. В то же время применение резервирования самих ИБП позволяет добиться существенного увеличения MTBF при тех же затратах на себестоимость изделия. На Рисунке 4 изображен качественный характер изменения надежности изделия в зависимости от его себестоимости, при этом кривая 1 соответствует устройству без резервирования, кривая 2 - устройству с применением резервирования.

Рисунок 4. Изменение надежности изделия в зависимости от затрат.

Общепризнанным подходом для радикального снижения MTTR стало сегодня в конструировании следование принципу «горячей» замены неисправных или требующих обслуживания узлов.

При создании наиболее ответственных и критичных узлов и устройств, работающих в составе ИС, применяется следующий метод. Узел (устройство и т. п.) разбивается на N параллельно соединенных модулей с добавлением одного (N+1), двух (N+2) и т. д. модулей для повышения уровня резервирования (или, что одно и то же, избыточности), дополнительно разработчиками обеспечивается возможность замены этих модулей (увеличения или уменьшения их числа) на ходу, в «горячем» режиме. Таким образом, достигается:

  • высокая отказоустойчивость за счет наличия N+1, N+2 и т. д. модулей. При отказе любого из модулей остальные просто перераспределяют между собой его нагрузку;
  • нулевое MTTR - для замены вышедшего из строя модуля не требуется отключать устройство в целом. Остающиеся в работе модули обеспечивают полноценное функционирование;
  • гораздо более высокая экономическая эффективность по сравнению с удвоением (утроением и т. п.) устройства в целом;
  • масштабируемость устройства, причем изменения конфигурации возможны без выключения устройства, в "горячем" режиме.

Соотношения между доступностью, избыточностью и возможностями «горячей» замены легко пояснить с помощью диаграммы (см. Рисунок 5), где системы защиты электроснабжения располагаются на плоскости в зависимости от того, насколько они удовлетворяют двум составляющим доступности - избыточности и возможности «горячей» замены.

Рисунок 5. Диаграмма КДЭ.

С ростом числа узлов с поддержкой режима «горячей» замены соответствующая системе точка на плоскости перемещается вверх, а с ростом числа избыточных узлов - слева направо. В зависимости от требуемой величины доступности и планируемых затрат, администраторы ИС могут найти оптимальное решение.

На основании диаграммы современные системы защиты электропитания можно классифицировать по уровню доступности следующим образом.

  1. Традиционный (моноблочный) ИБП (Standalone UPS) не обладает ни избыточностью, ни возможностями "горячей" замены. Как видно из таблицы, устройство обеспечивает достаточную доступность электропитания благодаря надежности ИБП как такового. Подобные системы наиболее эффективны в диапазоне малых мощностей (до 5кВА), в этом случае несколько моноблочных ИБП могут защитить отдельные критические звенья системы. Чтобы получить централизованное решение для систем большей мощности (более 5 кВА), пользователи должны выбрать систему с более высоким уровнем доступности.
  2. Отказоустойчивый ИБП (Fault Tolerant UPS) иногда описывают как систему с "разумной избыточностью", поскольку такие системы содержат избыточные компоненты. Однако не все главные узлы можно заменять в режиме "горячей" замены. Системы этого типа имеют более высокий коэффициент доступности, продолжая защищать нагрузку даже в случае отказа одного из избыточных компонентов. Но поскольку неисправность недублируемых компонентов часто означает необходимость замены всего ИБП, в числе их серьезных недостатков - дорогостоящий и требующий времени ремонт. Это неизбежно приводит к простою систем и большим неудобствам для администраторов ИС. Отказоустойчивые системы ИБП могут иметь часть узлов, допускающих "горячую" замену, например батареи или блоки силовой электроники. В основном же большое число критически важных узлов, в частности блоки процессорной электроники, невозможно заменить в "горячем" режиме. И чем больше таких незаменяемых компонентов, тем ниже коэффициент доступности электропитания.
  3. Модульный ИБП (Modular UPS). Как и отказоустойчивый ИБП, он обеспечивает высокий уровень доступности. Эти системы имеют многочисленные компоненты с режимом "горячей" замены и обычно используются в многосерверных средах и телекоммуникационном оборудовании. Многие модульные ИБП предусматривают также избыточность батарей. Однако важнейшее преимущество таких систем по сравнению с отказоустойчивыми ИБП состоит в том, что отказ любого из основных компонентов может быть ликвидирован в "горячем" режиме, что исключает плановые простои на вызов сервисной поддержки.
  4. Высшую степень защиты электроснабжения обеспечивают системы матричной архитектуры - так называемые "энергетические массивы" (Power Array). В Power Array все блоки - силовой электроники, батарей и процессорные - являются и избыточными, и заменяемыми в "горячем" режиме. Системы такого типа характеризуются очень высокими значениями доступности и реализуют защиту высшего уровня для ИС. Power Array обычно на 10-20% дороже моноблочных ИБП сходной мощности и в среднем на 5-10% дороже отказоустойчивых или модульных ИБП.

Диаграмма может быть уточнена далее, поскольку в каждой системе защиты электропитания имеется три важнейших блока: батареи, силовая электроника и процессорная электроника. Чем больше компонентов обладают свойствами «горячей» замены и избыточности, тем выше доступность системы. Реальные ИБП часто относятся к «гибридным» системам, у которых часть узлов обладает свойством «горячей» замены, а другая часть - свойством избыточности.

Подытоживая сказанное в статье, отметим: во-первых, электроснабжение инфокоммуникаций зависит от качества электроэнергии и надежности электроснабжения; во-вторых, согласно сложившейся технической практике, основным средством обеспечения надежности и качества электроснабжения являются источники бесперебойного питания; в-третьих, наилучшие показатели надежности электроснабжения можно получить, используя резервируемые системы с архитектурой «энергетический массив».

Александр Воробьев - сотрудник Управления информационных систем «ОАО Внешторгбанк». Он является автором книги «Электроснабжение компьютерных и телекоммуникационных систем», вышедшей в издательстве «ЭкоТрендз» в 2003 г. С ним можно связаться по адресу:

Категории электроприемников по надежности их электроснабжения в общем виде сформулированы в ПУЭ. Основным критерием, характеризующим надежность, является время перерывов электроснабжения. Ниже перечислены три категории электроприемников.


Электроприемники I категории должны обеспечиваться электроэнергией от двух взаимно резервирующих независимых источников питания и допускают в аварийных режимах перерыв в электроснабжении на время автоматического восстановления питания.


Электроприемники II категории должны обеспечиваться электроэнергией от двух взаимно резервирующих независимых источников питания и допускают в аварийных режимах перерыв в электроснабжении на время восстановления питания обслуживающим персоналом (дежурный персонал или выездные оперативные бригады).


Электроприемники III категории могут получать питание от одного источника при условии, что в случаях аварий и неисправностей время для их устранения не превышает 1 сут.


Степень обеспечения надежности электроснабжения жилых зданий и отдельных потребителей определена в СП 31-110-2003.


В соответствии с этим различные потребители многоэтажных жилых домов, относящиеся к системам безопасности (пожарные насосы, системы подпора воздуха, дымоудаления, пожарной и охранной сигнализации и т.п.) относятся к I категории.


Жилые 1-8 квартирные дома с электроплитами относятся к III категории.


Жилые дома свыше 5 этажей с газовыми плитами - II категория, до 5 этажей - III категория.


Строения на участках садоводческих товариществ - III категория.


Однако для жилища повышенной комфортности и коттеджей заказчик вправе предъявить требования по обеспечению более высокой степени надежности электроснабжения, чем это предписано нормативными документами.


Для многоэтажных многоквартирных жилых домов, независимо от комфортности отдельно взятой квартиры, надежность электроснабжения общедомовых потребителей решается в проектах электротехнической части всего дома.


Учитывая, что, как правило, к любой квартире в многоквартирном доме проектами обеспечивается только один подвод питания, степень надежности электроснабжения такой квартиры будет определяться надежностью электроснабжения всего дома. Если в квартире имеются потребители, требующие более высокой категории надежности питания (например, компьютеры, системы безопасности - пожарной сигнализации, видеонаблюдения и т.п.), то целесообразно вопросы повышения надежности электроснабжения рассматривать в комплексе с вопросами качества электроэнергии (см. п. 8.2).


Повышение надежности электроснабжения коттеджей может быть достигнуто:


Обеспечением ввода от второго независимого источника питания;


Установкой автономных источников питания дизель-генераторной электростанции или агрегатов бесперебойного питания;


Решением электроснабжения отдельных потребителей в комплексе с вопросами качества электроэнергии.


В первых двух случаях необходимо на вводах в коттедж в проектах электрооборудования коттеджа предусматривать автоматическое включение резервного ввода (АВР).


Фирмой Schneider Electric предлагается целая серия типовых решений по реализации указанных АВР. Для бытовых целей, в том числе и для коттеджей, наиболее приемлемой является схема АВР для трехфазной системы электроснабжения, приведенная на рис. 8.1. Эта схема построена на базе применения в основном электрооборудования серии Multi 9, а также других серий модульного исполнения и может быть скомпонована в шкафах серии Pragma.



Рис. 8.1. (чертеж Schneider Electric - ШЭРМ.317011.057-01Э3)


Схема работает следующим образом. Вводные автоматические выключатели QF1 и QF2, а также выключатели защиты цепей контроля и управления Q1-Q6 постоянно включены. При наличии напряжения во всех фазах на вводах реле контроля напряжения KSV1 и KSV2 - подтянуты. Любой из вводов может быть основным или резервным, что определяется положением переключателя SA. Один из контактов КМ1 или КМ2, относящийся к основному вводу - включен.


При исчезновении напряжения на основном вводе или на одной из его фаз обесточивается реле контроля напряжения основного ввода и включается цепочка управления контактора резервного ввода.


При восстановлении напряжения на основном вводе срабатывает реле контроля напряжения этого ввода и вновь включается его контактор. Блок-контакты контактора имеют выдержку времени на отпускание, обеспечивающую предотвращение срабатывания АВР при кратковременных «посадках» напряжения на основном вводе.

8.2. Качество электроэнергии

Российским стандартом ГОСТ 13109-97 установлены показатели и нормы качества электрической энергии (КЭ) в электрических сетях систем электроснабжения общего назначения переменного трехфазного и однофазного тока частотой 50 Гц в точках, к которым присоединяются электрические сети, находящиеся в собственности различных потребителей электрической энергии, или приемники электрической энергии (точки общего присоединения). Это в полной мере относится и к качеству электроэнергии, поставляемой электроснабжающими организациями бытовым потребителям.


Нормы, установленные стандартом, включаются в технические условия на присоединение потребителей электрической энергии и в договоры на пользование электрической энергией.


Для обеспечения норм стандарта в точках общего присоединения допускается устанавливать в технических условиях на присоединение потребителей, являющихся виновниками ухудшения КЭ, и в договорах на пользование электрической энергией с такими потребителями более жесткие нормы (с меньшими диапазонами изменения соответствующих показателей КЭ) по сравнению со стандартом.


Нормы, установленные стандартом, применяют при проектировании и эксплуатации электрических сетей, а также при определении уровней помехоустойчивости приемников электрической энергии и уровней кондуктивных электромагнитных помех, вносимых этими приемниками. При этом под кондуктивной электромагнитной помехой в системе энергоснабжения понимается электромагнитная помеха, распространяющаяся по элементам электрической сети.


Под понятием «уровень электромагнитной совместимости» в системе энергоснабжения подразумевается регламентированный уровень кондуктивной электромагнитной помехи, используемый в качестве эталонного для координации между допустимым уровнем помех, вносимым техническими средствами энергоснабжающей организации и потребителей электрической энергии, и уровнем помех, воспринимаемым техническими средствами без нарушения их нормального функционирования.


В указанном ГОСТе установлены два вида норм КЭ: нормально допустимые и предельно допустимые. Для бытовых потребителей электроэнергии применимы нижеследующие нормы показателей КЭ.


Отклонение напряжения , характеризующиеся показателем установившегося отклонения напряжения, для которого установлены следующие нормы нормально допустимые и предельно допустимые значения установившегося отклонения напряжения 5Uy на выводах приемников электрической энергии равные соответственно +5 и +10% от номинального напряжения электрической сети. В сетях напряжением 0,38 кВ это соответственно составляет: 361-399 В и 342-418 В.


Колебания напряжения характеризуются следующими показателями:


Размахом изменения напряжения;


Дозой фликера.


Фликер - это субъективное восприятие человеком колебаний светового потока искусственных источников освещения, вызванных колебаниями напряжения в электрической сети, питающей эти


источники, а доза фликера - мера восприимчивости человека к воздействию фликера за установленный интервал времени.


Предельно допустимое значение суммы установившегося отклонения напряжения dUy и размаха изменений напряжений dU1 в точках присоединения к электрическим сетям напряжением 0,38 кВ равно ±10% от номинального напряжения.


Предельно допустимое значение для кратковременной дозы фликера PSt равно 1,38, а для длительной дозы фликера PLt составляет 1,0.


Кратковременную дозу фликера определяют на интервале времени наблюдения, равном 10 мин. Длительную дозу фликера определяют на интервале времени наблюдения, равном 2 ч.


Предельно допустимое значение для кратковременной дозы фликера PSt в точках общего присоединения потребителей электрической энергии, располагающих лампами накаливания, в помещениях, где требуется значительное зрительное напряжение, равно 1,0, а для длительной дозы фликера PLt равно 0,74.


Несинусоидальность напряжения характеризуется следующими показателями:


Коэффициентом искажения синусоидальности кривой напряжения;


Коэффициентом n-й гармонической составляющей напряжения.


Нормально допустимые и предельно допустимые значения коэффициента искажения синусоидальности кривой напряжения в точках общего присоединения к электрическим сетям с номинальным напряжением 0,38 кВ составляют соответственно 8 и 12%.


Нормально допустимые значения коэффициента n-й гармонической составляющей напряжения в точках общего присоединения к электрическим сетям с номинальным напряжением 0,38 кВ приведены в табл. 8.1.


Таблица 8.1 Коэффициент n-й гармонической составляющей* напряжения при напряжении 380 В, %


Коэффициент n-й гармонической составляющей* напряжения при напряжении 380 В, %

Нечетные гармоники, не кратные 3

Нечетные гармоники, кратные 3**

Четные гармоники при

"n - Номер гармонической составляющей напряжения.


** - Нормально допустимые значения, приведенные для п, равных 3 и 9, относятся к однофазным электрическим сетям. В трехфазных трехпроводных электрических сетях эти значения принимают вдвое меньшими приведенных в таблице


Предельно допустимое значение коэффициента n-й гармонической составляющей напряжения вычисляют по формуле




где Ku(n)пред - нормально допустимое значение коэффициента n-й гармонической составляющей напряжения, определяемое по табл. 8.1.


Несимметрия напряжений характеризуется следующими показателями:


Коэффициентом несимметрии напряжений по обратной последовательности;


Коэффициентом несимметрии напряжений по нулевой последовательности.


Нормально допустимое и предельно допустимое значения коэффициента несимметрии напряжений по обратной последовательности в точках общего присоединения к электрическим сетям равны 2,0 и 4,0% соответственно.


Нормально допустимое и предельно допустимое значения коэффициента несимметрии напряжений по нулевой последовательности в точках общего присоединения к четырехпроводным электрическим сетям с номинальным напряжением 0,38 кВ равны 2,0 и 4,0% соответственно.


Отклонение частоты напряжения переменного тока в электрических сетях характеризуется показателем отклонения частоты, для которого установлены следующие нормы нормально допустимое и предельно допустимое значения отклонения частоты равные ±0,2 и +0,4 Гц соответственно.


Импульс напряжения характеризуется его амплитудой и длительностью значения грозовых импульсных напряжений, регламентированных ГОСТом. В воздушной сети 0,38 кВ не превышают 10 кВ, во внутренней сети зданий 6 кВ.


Коммутационные импульсные напряжения в сетях 0,38 кВ при их длительности на уровне 0,5 амплитуды импульса и длительности, равной 1000-1500 мкс, составляют 4,5 кВ.


Временные перенапряжения в точках присоединения к электрической сети общего назначения в зависимости от их длительности определяются коэффициентом временного перенапряжения:




где Umax - амплитуда импульса;


Uнmax; - амплитуда номинального напряжения.


Значения коэффициента временного перенапряжения в точках присоединения электрической сети общего назначения в зависимости от длительности временных перенапряжений приведены ниже:


Длительность временного перенапряжения tперU, с…………….. До 1 До 20 До 60


Коэффициент временного перенапряжения KперU, отн.ед……. 1,47 1,31 1,15


Способы вычислений и измерений рассмотренных показателей и норм КЭ приведены также в ГОСТ 13109-97.


Все электроприборы рассчитываются и выпускаются для работы от сети с качеством электроэнергии, соответствующим требованиям ГОСТ 13109-97.


Однако в реальных условиях характеристики систем электроснабжения не являются стабильными, они непрерывно изменяются под воздействием различных факторов. К таким факторам относятся, например: перегрузка существующих сетей, подключение к сети потребителей источников высших гармоник (в бытовом секторе это могут быть статические преобразователи частоты на насосных агрегатах), включение-отключение электроприводов, аварийные ситуации (обрыв линий, короткие замыкания и пр.). Кроме того, к нестабильности приводят удары молнии в элементы электросети и ее вторичные проявления.


Возникающие при этих воздействиях отклонения величины или формы напряжения от требований ГОСТ 13109-97 - возмущения, помехи - отрицательно сказываются на работе электрооборудования.


Так, кратковременные повышения напряжения в сети на величину более 110% от номинального значения на время более одного периода синусоиды (20 мс), которые могут возникнуть при отключении энергоемкого оборудования (электродвигатели лифтов, вентиляционных систем, насосов и т.п.) при питании их от одних сборных шин с потребителями квартир, может привести к:


Сбросу оперативной памяти компьютеров;


Возникновению ошибок в работе компьютеров;


Выходу из строя чувствительной телерадиоаппаратуры;


Мерцанию электрического освещения.


Аналогичные неисправности могут произойти и при кратковременных (до 20 мс) посадках напряжения до величины менее 80-85% от номинального значения, которые связаны с включением энергоемкого оборудования.


При высоковольтных (около 6 кВ) кратковременных импульсах длительностью до 10 мс, вызываемых, как правило, ударами молнии или искрениями в силовых переключателях на вводных устройствах, может произойти:


Сброс оперативной памяти компьютеров;


Выход из строя элементов аппаратуры.


Снижение частоты питающей сети ниже аварийной величины приводит к срабатыванию частотной защиты и отключению многих потребителей электроэнергии.


Отклонение частоты от установленных в ГОСТ 13109-97 значений может привести к:


Выходу из строя накопителей информации;


- «зависанию» компьютерной системы;


Программным сбоям;


Потере данных.


По данным фирмы Merlin Gerin, 45% всех неисправностей вызваны низким качеством напряжения питающих сетей, 20% - перерывами электропитания, остальные 35% - неисправностью электрооборудования потребителя и человеческим фактором.


Таким образом, для надежности работы электрооборудования и приборов необходимо бесперебойное питание их электроэнергией с показателями качества, находящимися в допустимых пределах, регламентированных ГОСТ 13109-97.


Для этой цели используются следующие средства:


1. При длительных перерывах в электроснабжении автономные источники - дизельгенераторные установки (ДГУ), обеспечивающие электроснабжение либо всей установки, либо наиболее ответственных потребителей (в зависимости от требований и возможностей заказчика)5.


2. При кратковременных посадках или повышениях напряжения, а также отклонениях частоты - применение статических агрегатов бесперебойного питания (АБП) для питания чувствительных к помехам наиболее ответственных потребителей: компьютерной техники, а также систем связи, пожарной и охранной сигнализации.


3. При снижениях или повышениях напряжения питающей сети - стабилизаторы напряжения для обеспечения нормальной работы радио- и телевизионной аппаратуры.


4. При импульсных перенапряжениях - ограничители перенапряжения для защиты всех видов электрооборудования. Стабилизаторы напряжения выпускаются различными фирмами и широко представлены на рынке. Их выбор не зависит от электрооборудования питающей сети и определяется напряжением защищаемого устройства, его мощностью и напряжением питающей сети.


Оптимально применять ограничители перенапряжения того же производителя, что и аппаратура питающих распределительных устройств. Ограничители перенапряжения, входящие в номенклатуру Multi 9 фирмы Schneider Electric, удачно сочетаются с различными автоматическими выключателями той же серии6.


Для защиты в домашних условиях от перенапряжений, помех и вторичного проявления молний высокочувствительного и дорогостоящего оборудования фирмой Merlin Gerin выпускается серия устройств Pulsar CL, технические характеристики которых приведены в табл. 8.2.


Pulsar CL1 Tel позволяет подключить телефон, факс или модем, а CL1 TV - телевидение, видео- и аудиотехнику, обеспечивая защиту от перенапряжений в питающей сети.


Pulsar CL5 допускает подключение до пяти розеток с потребителями разного назначения, а в модификациях Tel или TV дополнительно предусмотрено подключение телефона, факса, модема или теле-, видео-, аудиоаппаратуры.


Pulsar CL8 имеет 8 розеток для подключения потребителей, а также выходы для подключения телефона, факса, модема, теле-, видео-, аудиотехники.


В устройствах серии CL имеется возможность монтажа на стене в местах расположения защищаемого оборудования.


Таблица 8.2 Основные технические характеристики устройств защиты от перенапряжений Pulsar CL


Основные технические характеристики устройств защиты от перенапряжений Pulsar CL

Параметры

Устройства защиты от перенапряжений Pulsar CL

CL1 Tel или TV

CL5 Tel или TV

Номинальный ток, А

Выходная мощность, Вт

Напряжение, В

Частота, Гц

Максимальная защита, А

Время отклика, нс

Максимальная мощность рассеяния, Дж

Защита линии данных

Tel модели

Защита от молнии (TV, Tel, TelTV модели)

В соответствии со стандартами IEC61643-1 /NFC61740 (95)

Размеры В х Ш х Г, мм

250 х 134 х 46

Масса, кг

8.3.Источники бесперебойного питания для бытовых потребителей электроэнергии

Источники бесперебойного питания (ИБП) - устройство для питания электрической нагрузки при исчезновении питающего напряжения, а также для коррекции его параметров.


Агрегат бесперебойного питания (АБП) - устройство для преобразования энергии аккумуляторных батарей в энергию переменного тока с напряжением синусоидальной формы и заданной частотой.


В международной практике используется термин UPS Systems, объединяющий понятия ИБП и АБП в единый комплекс устройств непрерывного питания.


Рассмотрим известные схемы построения АБП.


Off-Line (англ. - вне линии) или Standby (англ. - дежурный) - схема АБП, при которой в нормальном режиме работы нагрузка питается от сети (рис. 8.2 а), а при аварийном режиме включается питание от аккумуляторных батарей (АБ) через преобразователь (П) постоянного тока в переменный (рис. 8.2 б). Переключение нагрузки (отключение от сети и подключение к АБП) осуществляется автоматически статическим переключателем со временем переключения ~ 4 мс.


АБП, работающие в режиме Off-Line, используются для питания персональных компьютеров или рабочих станций локальных вычислительных сетей. Практически все недорогие маломощные АБП, предлагаемые на отечественном рынке, построены по схеме Off-Line.


В бытовых условиях такие АБП в сочетании с другими видами электрических защит и принятыми мерами электробезопасности вполне обеспечивают нормальное функционирование указанного класса потребителей электроэнергии.






Рис. 8. 2. а) нормальный режим б) аварийный режим ЗУ - зарядное устройство АБ - аккумуляторная батарея П - преобразователь (инвертор) Ф - фильтр


On-Line (англ. - в линии) - схема АБП, при которой входное напряжение выпрямляется (В), а затем преобразуется (с помощью инвертора (П)) в переменное (рис. 8.3). При аварии, т.е. при исчезновении напряжения, питание инвертора осуществляется от аккумуляторной батареи (АБ), постоянно подключенной к его входу.






Рис. 8. 3. В - выпрямитель П - преобразователь (инвертор) АБ - аккумуляторная батарея Б - баланс


В АБП, построенных по схеме On-Line, наряду с двойным преобразованием напряжения, как правило, предусматривается режим работы «Байпас» (Б) (Bypass - от англ. обход). В этом режиме нагрузка подключена непосредственно к сети с отфильтрованным и защищенным от выбросов напряжением, что позволяет повысить надежность и избежать применения АБП большей, чем это необходимо, мощности.


Существуют автоматический и ручной режимы «Байпас». Автоматический переход в режим «Байпас» производится устройством управления АБП в случае перегрузки на его выходе или при неполадках в его узлах. Таким образом, критическая нагрузка защищается не только от колебаний питающего напряжения, но и от неполадок в самом АБП. Ручное переключение в режим «Байпас» предусмотрено для возможности проведения сервисного обслуживания АБП.


Основным преимуществом АБП со схемой On-Line заключается в полной фильтрации и сглаживании любых колебаний входного напряжения и высоковольтных импульсов на входе АБП и нулевым временем переключения в аварийный режим без каких-либо переходных процессов на выходе.


К недостаткам схемы On-Line относятся относительная сложность и более высокая стоимость, а также наличие дополнительных энергозатрат на двойное преобразование, снижающих общий КПД системы.


АБП, работающие по схеме On-Line, используются для питания файловых серверов и рабочих станций локальных вычислительных сетей, а также любого другого оборудования, предъявляющего повышенные требования к качеству сетевого электропитания.


Line-Interactive (рис. 8.4) - гибридная схема АБП, аналогичная Off-Line, но отличающаяся наличием ступенчатого стабилизатора (бустера) (Б), построенного на основе автотрансформатора. Системы, работающие по схеме Line-Interactive, по сравнению с Off-Line способны выдерживать долговременные глубокие «посадки» и «проседания» входного сетевого напряжения без перехода на аккумуляторные батареи.


Преимущества режима Line-Interactive заключается в простоте реализации и экономичности, а недостатки - в наличии некоторого времени переключения (~ 4 мс) при переходе на аварийный режим. Схема Line-Interactive является компромиссом между дорогостоящими системами On-Line и системами Off-Line. АБП, работающие по схеме Line-Interactive, используются для питания персональных компьютеров, рабочих станций и файловых серверов локальных вычислительных сетей, офисного и другого оборудования, предъявляющего высокие требования к колебаниям напряжения в электросети.


Фирмой Merlin Gerin, входящей в состав Schneider Electric, выпускается широкая номенклатура агрегатов бесперебойного питания различной мощности, предназначенная как для бытового применения, так и для питания локальных вычислительных сетей, телекоммуникаций, вычислительных центров, промышленных объектов.






Рис. 8. 4. АБ - аккумуляторная батарея ЗУ - зарядное устройство П - преобразователь (инвертор) Ф - фильтр Б - бустер


В табл. 8.3. приведены основные технические данные АБП фирмы Merlin Germ, которые рекомендуется использовать в домашних условиях.


Агрегаты типа Pulsar ellipse обеспечивают защиту от одного до трех компьютеров. Компьютер подключается к АБП через одну из розеток. Подключение гарантирует защиту компьютера от перенапряжения, «бросков» и «просадок» в сети, а также от различных помех. Защита от исчезновения питания в сети осуществляется с помощью аккумуляторной батареи. Применяемые аккумуляторные батареи - компактные свинцово-кислотные, необслуживаемые.


Кроме розеток с батарейной поддержкой одна или несколько розеток обеспечивают только защиту от перенапряжения для периферии: принтеров, сканеров и адаптеров.


Pulsar ellipse устанавливается вертикально или горизонтально в удобном для обслуживания месте, например под монитор.


Эти АБП имеют возможность прямого подключения к розеткам бытовой розеточной сети. В модификациях USBS предусмотрена защита информационных линий телефон-факс-Интернет.


Микропроцессорная система управления максимально интегрирована в Windows XP/2000/ME/98 и совместима с другими комплексами программного обеспечения.


Функцией программирования розеток устанавливается необходимое время разряда батареи для более продолжительного питания наиболее критических нагрузок.


В случае длительного пропадания электропитания в сети программное обеспечение переключает компьютер в «спящий режим», при восстановлении питания - компьютер перезапускается с настройкой первоначального состояния.


Агрегаты Pulsar ellipse premium по мощности и конструкции аналогичны Pulsar ellipse, однако они построены по Line-Interactive схеме с бустером для автоматического регулирования напряжения. Такая схема обеспечивает эффективную защиту от всех возмущений в питающей сети. Колебания и отклонения напряжения автоматически корректируются бустером, не допуская перегрузки аккумуляторной батареи.


Широкий диапазон входного напряжения исключает частый переход на батареи в аварийных режимах, что обеспечивает достаточную емкость батареи для резервного питания нагрузки. Порог перехода на питание от батарей настраивается с использованием программного обеспечения.


Микропроцессорная система управления этого АБП основана на использовании программного обеспечения Personal Solution-Pac, которое совместимо с операционными системами Windows XP/2000/NT, Linux, Apple Mac, SUN Solaris, SCO UnixWare or Novell Netware.


В АБП модификации Premium 500 предусмотрена розетка для подключения оборудования, требующего защиты только от перенапряжения (принтеры, сканеры и т.п.).


В модификациях Premium 650/800/1200 имеется возможность программирования питания при разряде аккумуляторной батареи, таким образом, чтобы обеспечить питание наиболее ответственных потребителей, подключенных к данному АБП.


АБП серии Pulsar Evolution построены по Line-Interactive технологии. Эти АБП обеспечивают защиту от 1 до 5 серверов. Его применение оптимально в условиях ограниченного рабочего пространства.


Pulsar Evolution 500 изготавливается в виде стойки, устанавливаемой в столе, в настольном варианте или монтируемой на стене.


Pulsar Evolution 800/1100/1500 изготавливается в виде стойки 19” или в виде «башни» для вертикальной установки в рабочем столе или другом удобном месте.


Pulsar Evolution 2200/2300 изготавливается универсальным и может быть смонтирован на 19 дюймовых стойках или установлен в виде «башни».


АБП серии Pulsar Extreme С построен по On-Line технологии с двойным преобразованием и с автоматическим байпасом. Обеспечивается непрерывное регулирование напряжения и частоты. Эти АБП имеют исполнения в виде стойки 19” и в виде «башни». Дополнительной особенностью АБП серии Pulsar Extreme С является возможность комплектования их от 1 до 4 аккумуляторных батарей. Это позволяет продлить время автономной работы АБП мощностью до 1 кВА - до 6 ч, до 2 кВА - до 3 ч.


Таблица 8.3 Основные технические данные АБП фирмы Merlin Gerin


Основные технические данные АБП фирмы Merlin Gerin

Выходная

Напряжение, В

Частота, Гц

Время работы

построения

мощность,

выходное

Выходная

от аккумуляторной батареи

Line-Interactive

автомата-

с автоматиче-

настраива

ским регули-

чески под-

рованием

напряжения

держивает-

Line-Interactive

настраива-

автомата-

чески поддерживается

ON-Line с автоматиче-

120, 140, 160 до 276

(200,208, 220, 230, 240-

регулируе

ским балансом

* - в числителе данные для АБП типа "башня", в знаменателе - для АБП типа "стойка"

Полнотекстовый поиск:

Где искать:

везде
только в названии
только в тексте

Выводить:

описание
слова в тексте
только заголовок

Главная > Курсовая работа >Промышленность, производство


Введение

Приемники электроэнергии (ПЭ) и аппараты, присоединенные к электрическим сетям, предназначены для работы при определенных номинальных параметрах: номинальной частоте переменного тока, номинальном напряжении, номинальном токе и т. п. Долгое время основными режимными параметрами, определяющими качество элек­трической энергии, считались значение частоты в электрической си­стеме и уровни напряжения в узлах сети. Однако по мере внедрения в технологические производственные процессы электропотребителей, обладающих нелинейными вольтамперными характеристиками, все чаще приходилось учитывать возможные нарушения симметрии, си­нусоидальности формы кривой напряжения в трехфазных сетях.

На показатели качества электрической энергии заметное влия­ние оказывают параметры сетей. Например, напряжение на зажи­мах ПЭ будет зависеть от протяженности и характера сети, находя­щейся между источником питания (ИП) и данными ПЭ. Поэтому показатели, связанные с напряжением, являются местными (локаль­ными), имеющими различные значения в точках сети. Частота сети является общесистемным (глобальным) параметром качества электрической энергии.

В требованиях к качеству электрической энергии, (ГОСТ
13109-99), указываются технически допустимые пределы отклоне ний значений от номинальных параметров. Первый у нас в стране государственный стандарт на качество электроэнергии был введен в 1967 г. (ГОСТ 13109 - 67). Он был скорректирован в 1979 и в 1987 гг., а в настоящее время действует новый ГОСТ 13109-99.

1.ПОКАЗАТЕЛИ КАЧЕСТВА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

1.1. Основные и дополнительные показатели качества электроэнергии

ГОСТ 13109-99 устанавливает показатели и нормы качества электрической энергии (КЭ) в электрических сетях систем электро­снабжения общего назначения переменного трехфазного и одно­фазного тока частотой 50 Гц в точках, к которым присоединяются электрические сети, находящиеся в собственности различных по­требителей, или приемники электрической энергии (точки общего присоединения - ТОП).

Этот ГОСТ устанавливает 11 основных показателей качества электроэнергии (ПКЭ):

    отклонение частоты δ f ;

    установившееся отклонение напряжения δ U у ;

    размах изменения напряжения δ U 1

    дозу фликера (мерцания или колебания) Р t ;

    коэффициент искажения синусоидальности кривой напряже­ния К U

    коэффициент п-й гармонической составляющей напряжения К U ( n )

    коэффициент несимметрии напряжений по обратной последовательности К 2 U " ,

    коэффициент несимметрии напряжений по нулевой последо­вательности К 0 U ;

    глубину и длительность провала напряжения δ U n , ∆ t n ;

    импульсное напряжение U имп;

    коэффициент временного перенапряжения К лер U .

При определении значений некоторых показателей КЭ исполь­зуют следующие вспомогательные параметры электрической энер­гии:

1) частоту повторения изменений напряжения F δUt

2) интервал между изменениями напряжения ∆ ti , ti + 1

3) глубину провала напряжения δU n ;

4) частота появления провалов напряжения F n .

5) длительность импульса по уровню 0,5 его амплитуды ∆ t имп0,5 ;

6) длительность временного перенапряжения ∆ t пер U

Установлены два вида норм ПКЭ: нормально допустимые (норм.) и предельно допустимые (пред.),

1.2. Отклонение частоты и причины его возникновения

Отклонение частоты в электрической системе, Гц, характеризу­ет разность между действительным и номинальным значениями частоты переменного тока в системе электроснабжения и опре­деляется по выражению

δf = f - f ном 1

Допустимые нормы по отклонению частоты составляют

δf норм = ± 0,2 Гц, δf пред =± 0,4 Гц

Частота переменного тока в электрической системе определяет­ся скоростью вращения генераторов электростанций. Номинальное значение частоты в ЕЭС России 50 Гц в электрической системе мо­жет быть обеспечено при условии наличия резерва активной мощ­ности. В каждый момент времени в электрической системе должно забыть обеспечено равенство (баланс) между мощностью генераторов электростанций и мощностью, потребляемой нагрузкой с учетом потерь мощности на передачу в электрической сети. Ввод резервной мощности возможен в системе за счет допол­нительного расхода энергоносителя турбин электростанций.

1.3. Отклонение напряжения

Отклонение напряжения характеризуется показателем установив­шегося отклонения текущего значения напряжения С/ от номиналь­ного значения С/ ном:

Отклонение напряжения обусловлено изменением потерь напря­жения (см. гл. 12), вызываемых изменением мощностей нагрузок. Отклонение напряжения нормируется на выводах приемников элек­трической энергии:

1.4. Колебания напряжения

Колебания напряжения характеризуются размахом изменения напряжения δ U 1 , , частотой повторения изменений напряжения F δUt , ин­тервалом между изменениями напряжения ∆ ti , ti + 1 , дозой фликера Р t .

Источниками колебаний напряжения являются потребители элек­троэнергии с резкопеременным графиком потребления мощности (особенно реактивной). К ним относятся: дуговые сталеплавильные печи, электросварка, поршневые компрессоры и ряд других. При рез­ком возрастании нагрузки происходит резкое увеличение потерь на­пряжения в ветвях сети, питающих эту нагрузку. В результате резко уменьшается напряжение на приемном узле ветви. При резком умень­шении нагрузки происходит уменьшение потерь напряжения и, сле­довательно, увеличение напряжения на приемном узле ветви.

Отмечается, что в электрических сетях распространение колеба­ний напряжения происходит в направлении к шинам низкого на­пряжения практически без затухания, а к шинам высокого напря­жения - с затуханием по амплитуде. Этот эффект проявляется в зависимости от мощности короткого замыкания S КЗ. СИСТ системы. При распространении колебаний напряжения в любом направле­нии их частотный спектр сохраняется.

Размах изменения напряжения - разность между сле­дующими друг за другом действующих значений напряжения лю­бой формы, т. е. между следующими друг за другом максимальным и минимальным значениями огибающей действующих значений на­пряжения.

Огибающая действующих (среднеквадратичных) значений напря­жения - ступенчатая временная функция, образованная действую­щими значениями напряжения, определенными на каждом полупе­риоде напряжения основной частоты.

Если огибающая действующих значений напряжения имеет го­ризонтальные участки (при спокойном графике нагрузки), то раз­мах изменения напряжения определяется как разность между соседними экстремумом (максимумом или минимумом) и горизонтальным участком или как разность между соседними го­ризонтальными участками (рис.1).


(4)

Длительность изменения напряжения - интервал времени от начала одиночного изменения напряжения до его конечного зна­чения (см. рис. 1).


Рис. 1. Колебаниянапряжения (пять размахов изменений напряжения)

Ф л и к е р (мерцание) - субъективное восприятие человеком ко­лебаний светового потока искусственных источников освещения, вызванных колебаниями напряжения в электрической сети, питаю­щей эти источники.

Доза фликера - мера восприимчивости человека к воз­действию фликера за установленный промежуток времени, т. е. ин­тегральная характеристика колебаний напряжения, вызывающих у человека накапливающееся за установленный период времени раз­дражение мерцаниями (миганиями) светового потока.

Дозу фликера напряжения в процентах в квадрате вычисляют по выражению

Время восприятия фликера - минимальное время для субъектив­ного восприятия человеком фликера, вызванного колебаниями на­пряжения.




Рис. 2. Зависимости частоты допустимых изменений напряжения от частоты их появления

Предельно допустимые значения размаха изменения напряже­ния в точках общего присоединения к электрическим сетям в зависимости от частоты повторения изменений напряжения F δUt , или интервала между изменениями напряжения равны значени­ям, определяемым по кривым рис. 2. Кривая 1 - для потребите­лей электрической энергии, располагающих лампами накаливания. Кривая 2 - в помещениях, где требуется значительное зрительное напряжение. Перечень помещений с разрядами работ, требующих значительного зрительного напряжения, устанавливают в норма­тивных документах, утверждаемых в установленном порядке.

Предельно допустимое значение суммы установившегося откло­нения напряжения δU y и размаха изменений напряжения δU t , в точ­ках присоединения к электрическим сетям напряжением 0,38 кВ рав­но ±10% от номинального напряжения.

Р 5 t при колебаниях напряжения равно 1.38, а для длительной дозы фликера Р Lt при тех же колебаниях напряжения равно 1,0.

Кратковременную дозу фликера определяют на интервале вре­мени наблюдения, равном 10 мин. Длительную дозу фликера опре­деляют на интервале времени наблюдения, равном 2 ч.

Предельно допустимое значение для кратковременной дозы фли­кера Р St в точках общего присоединения потребителей электричес­кой энергии, располагающих лампами накаливания в помещениях, где требуется значительное зрительное напряжение, равно 1,0, а для длительной дозы фликера Р Lt в этих же точках равно 0,74.

1 .5. Несинусоидальность напряжения

Несинусоидальность напряжения появляется потому, что в кри­вой напряжения, помимо гармоники основной частоты , имеют место гармоники других высших частот, кратных основ­ной частоте (п = 2, 3, 4,..., и т.д.). Гармоники обычно определяются разложением кривой фактического напряжения в ряд Фурье.

Причиной возникновения несинусоидальности напряжения явля­ется наличие потребителей электроэнергии с нелинейной вольт-ампер­ной характеристикой. Основной вклад в несинусоидальность напря­жения вносят тиристорные преобразователи электрической энергии, получившие широкое распространение в промышленности.

Несинусоидальность напряжения характеризуется следующими показателями:

коэффициентом искажения синусоидальности кривой напряжения;

коэффициентом «-и гармонической составляющей напряжения.

Коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения К u , %, является отношением суммарного действующего значения всех высших гармоник к действующему значению напряжения ос­новной гармоники, причем п ≥ 2

7

Таблица.1 Значения коэффициента искажения синусоидальности кривой напряжения, %

Нормально допустимое значение при U ном , кВ

Предельно допустимое значение при U ном , кВ

110. ..330 с преобразовательными установкамиДипломная работа >> Физика

... качество электроэнергии , а также организацию системы контроля и управления ее качеством . Качество электроэнергии ... систем управления электроснабжением и учетом электроэнергии . Вопросы качества электроэнергии требуют... части, раскаленные объекты , открытые люки, ...

  • Проектирование системы электроснабжения завода станкостроения. Электроснабжение цеха обработки корпусных деталей

    Курсовая работа >> Физика

    Необходимое качество электроэнергии и бесперебойность электроснабжения потребителей в нормальных и аварийных условиях. Системы электроснабжения промышленных предприятий... мощности. При решении вопроса электроснабжения

  • Проектирование электроснабжения участка

    Курсовая работа >> Физика

    По предотвращению их влияния на качество электроэнергии в системах электроснабжения промышленных предприятий. Требования научно-технического... . Электрошлаковая печь представляет собой инерционный объект со значительными постоянными времени, составляющими...

  • Электроснабжение железнодорожного предприятия (применение аутсорсинга в электроснабжении нетяговых потребителей)

    Дипломная работа >> Транспорт

    Произвести реконструкцию системы электроснабжения . При этом ставятся следующие задачи: - обеспечить электроэнергией заданного качества все... . Система электроснабжения депо является источником электромагнитного поля, которое воздействует на объекты природы...

  • Электроснабжение промышленного предприятия с разработкой электропитания цехов основного производства

    Курсовая работа >> Физика

    1.1.1 Краткая характеристика проектируемого объекта 1.1.2 Характеристика электроприемников 1.1.3 ... «нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения» ... сокращают потери электроэнергии в системе электроснабжения . Напряжение 35 ...

    • Loading...Loading...