Гост 54149-2010 требует оценивать весь ряд гармонических составляющих от 2-й до 40-й включительно.

Способы снижения несинусоидальности напряжения можно разделить на три группы:

1) схемные решения:

- выделение нелинейных нагрузок на отдельную систему шин;

- рассредоточение нагрузок по различным узлам электрических систем с подключением параллельно им электродвигателей;

- группирование преобразователей по схеме умножения фаз;

- подключение нагрузки к системе с большей мощностью.

 

2) использование фильтровых устройств:

-включение параллельно нагрузке узкополосных резонансных фильтров;

-включение фильтрокомпенсирующих устройств (ФКУ):

-применение фильтросимметрирующих устройств (ФСУ);

-применение быстродействующих статических источников реактивной мощности, содержащих ФКУ.

 

3)применение специального оборудования, характеризующегося пониженным уровнем генерации высших гармоник:

- использование «ненасыщающихся» трансформаторов;

- применение многофазных преобразователей с улучшенными энергетическими показателями.

Мероприятия по снижению несинусоидальности напряжения аналогичны мероприятиям по снижению колебаний напряжений:

-Применение оборудования с улучшенными характеристиками.

-Применение "ненасыщающих" трансформаторов, многофазных преобразователей.

- Применение преобразователей 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 и фильтросимметрирующих устройств (рис. 9.3).

  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, которое не пропускает в сеть гармоники тока и компенсирует протекание реактивной мощности по сети.

     Отклонение частоты

Отклонение фактической частоты переменного напряжения (f_ф) от номинального значения (f_ном) в установившемся режиме работы системы электроснабжения называется отклонение частоты.

Снижение частоты происходит при дефиците мощности работающих в системе электростанций.

 

Рис. 9.3. Фильтрокомпенсирующие устройства

Пониженная частота в электрической сети влияет и на срок службы оборудования, содержащего элементы со сталью (электродвигатели, трансформаторы, реакторы со стальным магнитопроводом), за счет увеличения тока намагничивания в таких аппаратах и дополнительного нагрева стальных сердечников.

Кроме того, понижение частоты в системе приводит к уменьшению скорости вращения всех включенных в работу электродвигателей. При этом снижается производительность связанных с ними механизмов, что во многих случаях ухудшает их экономические показатели работы. При значительном повышении частоты в системе, что может быть, например, в случае уменьшения (сброса) нагрузки, возможно повреждение оборудования.

Для устранения этих явлений необходимо ремонтировать или модернизировать существующие и строить новые электростанции. А пока их нет, активно применяется радикальная мера – автоматическая частотная разгрузка (АЧР), то есть отключение части потребителей при снижении частоты. Её ещё называют веерными отключениями.

Для потребителя важно знать, в какую очередь отключат его оборудование от сети при таком развитии событий (указывается при заключении договора электроснабжения), аргументированно требовать изменения очерёдности или иметь собственные резервные генерирующие мощности.

Повышение частоты происходит при резком сбросе нагрузки в системе электроснабжения, – ситуация аварийная, и действие ГОСТ 54149-2010 на неё не распространяется, а в установившемся режиме работы сети такое событие весьма редкое.

Следующие явления возникают в любой сети и зачастую являются случайными событиями. ГОСТ 54149-2010 не нормирует эти явления, но их статистика по конкретной сети может помочь потребителю принимать решения по обеспечению бесперебойности электроснабжения собственного оборудования тем или иным способом.

Прерывания напряжения

Прерывания напряжения относят к создаваемым преднамеренно, если пользователь электрической сети информирован о предстоящем прерывании напряжения, и к случайным, вызываемым длительными или кратковременными неисправностями, обусловленными, в основном, внешними воздействиями, отказами оборудования или влиянием электромагнитных помех. Создаваемые преднамеренно прерывания напряжения, как правило, обусловлены проведением запланированных работ в электрических сетях.

Случайные прерывания напряжения подразделяют на длительные (длительность более 3 мин) и кратковременные (длительность не более 3 мин).

Ежегодная частота длительных прерываний напряжения (длительностью более 3 мин) в значительной степени зависит от особенностей системы электроснабжения (в первую очередь, применения кабельных или воздушных линий) и климатических условий. Кратковременные прерывания напряжения наиболее вероятны при их длительности менее нескольких секунд.

Провалы напряжения

Внезапное и значительное снижение напряжения (менее 90 % U_ном) длительностью от нескольких периодов до 1 минуты с последующим восстановлением напряжения называется провалом напряжения.

Причинами провалов напряжения является срабатывание средств защиты и автоматики при отключении грозовых перенапряжений, токов короткого замыкания (КЗ), а также при ложных срабатываниях защит или в результате ошибочных действий оперативного персонала.

ГОСТ 54149-2010 не нормирует провал напряжения, он ограничивает его продолжительность 1 минутою. Правда, эти явления длительностью больше 1 минутой практически не случаются – напряжение уже не восстанавливается.

Рекомендуемое мероприятие – применение для ответственных потребителей систем гарантированного бесперебойного электропитания и дизельных электростанций.

     Временное перенапряжение

Внезапное и значительное повышение напряжения (более 110 % U_ном) длительностью более 10 миллисекунд называется временным перенапряжением.

Временные перенапряжения возникают при коммутациях оборудования (коммутационные, кратковременные) и при коротких замыканиях на землю (длительные).

Коммутационные перенапряжения возникают при разгрузке протяжённых линий электропередач высокого напряжения.

Длительные перенапряжения возникают в сетях с компенсированной нейтралью, в четырёхпроводных сетях при обрыве нейтрального провода и в сетях с изолированной нейтралью при однофазном КЗ на землю (в сетях 6-10-35 кВ в таком режиме допускается длительная работа).

В этих случаях, напряжение неповреждённых фаз относительно земли (фазное напряжение) может вырасти до величины междуфазного (линейного) напряжения.

Рекомендуемое мероприятие для снижения перенапряжений – организация на объекте многоступенчатой защиты от перенапряжений.

 

 Импульсное перенапряжение

Резкое повышение напряжения длительностью менее 10 миллисекунд называется импульсным перенапряжением.

Импульсные перенапряжения возникают при грозовых явлениях и при коммутациях оборудования (трансформаторов, двигателей, конденсаторов, кабелей), в том числе при отключении токов КЗ.

Величина импульса перенапряжения зависит от многих условий, но всегда значительна и может достигать многих сотен тысяч вольтов.

ГОСТ 54149-2010 приводит справочные значения импульсного перенапряжения при коммутациях для разных типов сетей.

Выводы по разделу

В ГОСТе 54149-2010 приводятся следующие показатели качества электрической энергии: медленные изменения напряжения, быстрые изменения напряжения, отклонение частоты, несимметрия напряжений (коэффициенты несимметрии напряжений по обратной последовательности и нулевой последовательности), несинусоидальность напряжения, прерывания напряжения, провалы напряжения, импульсное перенапряжение и временное перенапряжение.

 

Методы испытаний. Заключение.