- •Тема 1. Общие сведения об электроэнергетических системах.
- •Тема 2. Характеристики оборудования линий и подстанций.
- •Поэтому
- •Тема3. Расчет режимов линий электропередачи и электрических сетей в нормальных и послеаварийных режимах.
- •Задачи расчета электрических сетей
- •При электрических расчетах ставят две основные задачи:
- •Векторная диаграмма линии электропередачи
- •Зависимости между напряжениями и мощностями начала и конца элемента электрической сети
- •Расчет режима линии электропередачи
- •Учет трансформаторов при расчете режима электрической сети
- •Расчет режима разветвленной разомкнутой сети одного номинального напряжения
- •Расчет режима разомкнутой сети нескольких номинальных напряжений
- •Электрический расчет распределительных электрических сетей
- •Тема 4. Расчеты режимов разомкнутых и кольцевых электрических сетей.
- •Особенности расчета режимов замкнутых сетей
- •Определение потокораспределения в линиях с двухсторонним питанием
- •Электрический расчет сети методом контурных уравнений
- •Электрический расчет сети обобщенным методом контурных уравнений
- •Электрический расчет сети методом узловых напряжений
- •Применение итерационных методов при расчете режимов электрических сетей
- •Тема 5. Регулирование напряжения и частоты в электроэнергетической системе.
- •Баланс мощностей в энергосистеме
- •Общие положения
- •Регулирующий эффект нагрузки
- •Потребители реактивной мощности
- •Генерация реактивной мощности генераторами эс
- •Показатели качества электроэнергии
- •Влияние качества электроэнергии на функционирование технических средств
Показатели качества электроэнергии
Качество электроэнергии учитывает все аспекты ЭМС, но характеризует только электрическую сеть. Установленные для нее допустимые уровни ЭМС называют показателями качества электроэнергии.
Нормативные значения ПКЭ и их перечень установлены ГОСТ 13109-97, который является ориентиром для разработчиков аппаратуры и электрооборудования, подключаемого к сети, в части их помехоустойчивости, с одной стороны, и уровня вносимых ими помех, с другой. Если уровень помехоустойчивости этих технических средств выше предельно допустимых значений ПКЭ в сети, ЭМС будет обеспечена.
Фактические значения ПКЭ должны контролироваться с помощью специализированных средств измерения в условиях эксплуатации, а соответствующие характеристики ЭП — путем необходимых испытаний при их разработке и производстве.
Все 11 ПКЭ, которые установлены ГОСТ 13109-97, могут быть условно разделены на три группы. К первой группе можно отнести отклонения частоты и отклонения напряжения, которые связаны с особенностями технологического процесса производства и передачи электроэнергии. Качество регулирования отклонений частоты и напряжения определяет их уровень в электроэнергетической системе. Ко второй группе можно отнести ПКЭ, характеризующие несинусоидальность формы кривой напряжения, несимметрию и колебания напряжения. Источниками этих искажений (эмитентами) являются, главным образом, электроприемники. Для координации ЭМП, вносимых такими ЭП, необходимо применение технических мероприятий как на этапе разработки и производства, так и в процессе их эксплуатации. К третьей группе можно отнести ПКЭ, характеризующие случайные электромагнитные явления и электротехнические процессы, неразрывно связанные с технологическим процессом производства, передачи и потребления электроэнергии. К ним относятся провалы напряжения, перенапряжения и импульсы напряжения, которые возникают в системе электроснабжения в большинстве случаев в результате коммутаций электрооборудования или разрядов молнии на линию электропередачи.
Показатели качества электроэнергии первых двух групп нормируются ГОСТ, и на них установлены два допустимых уровня: нормальный и предельный. ПКЭ третьей группы не нормируются, однако статистическая информация о них имеет большое значение для нормальной эксплуатации электроэнергетической системы.
Влияние качества электроэнергии на функционирование технических средств
Электроэнергия — особый продукт производства. Особенность ее состоит в том, что в любой момент времени «объем» производства электроэнергии равен «объему» потребления, включая потери. Этот процесс характеризуется балансом мощности, который должен обеспечить заданный режим системы электроснабжения по частоте и напряжению.
Отклонение частоты влияет на работу прежде всего вращающихся машин, доля которых в нагрузке системы составляет 50—60 %. Вместе с тем снижение частоты приводит и к снижению частоты вращения электродвигателей и снижению производительности вращаемых ими механизмов. Одновременно со снижением потребляемой активной мощности происходит рост потребляемой реактивной мощности, что способствует снижению напряжения в узлах системы электроснабжения. В статических аппаратах, например в трансформаторах, со снижением частоты возрастает ток намагничивания и, следовательно, растут потери в стали. Если пониженная частота поддерживается в результате ограниченного резерва активной мощности, то при резком и значительном увеличении нагрузки может возникнуть аварийная ситуация, требующая экстренной разгрузки системы с целью восстановления частоты в допустимых для нормальной работы пределах. Эта операция осуществляется средствами автоматической частотной разгрузки (АЧР). Предельным случаем нарушения баланса активной мощности является потеря синхронизма включенных в электроэнергетической системе электростанций или нарушение устойчивой работы системы в целом.
Что же касается отклонений напряжения, то они влияют прежде всего на потери электроэнергии и мощности. Эти потери пропорциональны квадрату приложенного напряжения. Таким образом, превышение допустимых отклонений напряжения в сторону их увеличения приводит к дополнительному нагреву электроприемника и, следовательно, сокращению срока его службы. Снижение напряжения может привести к нарушению функционирования ЭП. Чувствительны к снижению напряжения все ЭП. Так, для асинхронных двигателей (АД) цепочка последствий начинается со снижения электромагнитного момента, что приводит к росту скольжения (снижению числа оборотов) и снижению производительности, сопровождаемому дополнительным нагревом АД. При значительном снижении напряжения затрудняются условия пуска АД, возрастает пусковой ток, увеличивается время разворота АД до номинальной частоты вращения, что, в свою очередь, способствует дополнительному снижению напряжения.
Особенно чувствительны к отклонениям напряжения источники освещения. Так, лампы накаливания при U = -10 % снижают световой поток на 40 %, правда, при этом возрастает срок их службы. Но при U = +10 % световой поток возрастает тоже на 40 % при сокращении срока службы в 4 раза. Газоразрядные лампы менее чувствительны к отклонениям напряжения. В помещениях, оснащенных такими источниками, освещенность снижается на 10—15 % при U = -(5—7) %, но при U = -10 % лампы начинают мерцать и при U = -20 % гаснут.
Несмотря на то что отклонения частоты и напряжения являются результатом единого процесса производства и передачи электроэнергии, поддержание их в допустимых пределах возлагается на энергоснабжающую организацию, которая только и располагает средствами регулирования напряжения и частоты.
Снижение эффективности функционирования ЭП происходит и при выходе за допустимые пределы ПКЭ, характеризующих несинусоидальность, несимметрию и колебания напряжения. Это проявляется в увеличении потерь мощности и электроэнергии, сокращении срока службы ЭП, увеличении капиталовложений в систему электроснабжения, увеличении потребления реактивной мощности, нарушении технологического процесса производства, отказах аппаратуры, приборов, электрооборудования и т. п. Наиболее значимо это проявляется в увеличении потерь электроэнергии в таких видах электрооборудования, как асинхронные двигатели, синхронные машины, трансформаторы, конденсаторные батареи, осветительные приборы, линии электропередачи.
контурных уравнений
а – сеть с одним контуром; б – линия с двухсторонним питанием;
в – сложнозамкнутая сеть одного номинального напряжения;
г- сложнозамкнутая сеть с линиями двух номинальных напряжений
и ее схема замещения (б)
а – исходная схема сети; б – схема замещения;
в – схема замещения с расчетной нагрузкой подстанции