1. Развитие электроэнергетики и электрификации в России. Этапы становления электроэнергетических систем электроснабжения. Задачи систем централизованного электроснабжения.

В первые годы развития электроэнергетики России все электростанции работали раздельно (на собственные, не связанные между собой, электрические сети, выполненные на различные системы тока — постоянный, однофазный переменный, трехфазный переменный, при различных частотах (20; 40; 50 Гц) и различных напряжениях).

В 1912 г. в 70 км от Москвы было начато строительство первой районной электростанции «электропередача»; была также построена линия электропередачи напряжением 70 кВ длиной около 70 км.

В 1913 г действовало 78 ГЭС установленной мощ-тью 8,4 МВт.

22 декабря 1920 года VIII Всероссийский съезд советов утвердил план Государственной комиссии по электрификации России (ГОЭЛРО). Комиссия была образована в начале 1920 года под общим руководством Г. М. Кржижановского. Цель плана: централизованное электроснабжение путем строительства крупных электростанций и электрических сетей, построить 90 крупных по тем временам государственных районных электростанций (ГРЭС). В целом план был выполнен к 1931 году.

В 1922 г. была принята единая шкала номинальных напряжений: 3, 6, 10, 35, 110 кВ; предполагалось в дальнейшем применение напряжений 220 и 380 кВ.

Впервые было применено напряжение 220 кВ в Ленинградской энергосистеме, в 1933 г.

К 1935 г было построено 40 ГЭС, из которых 10 крупных общей мощ-тью 1,5 млн кВт( Волховская, Бозсуйская, Днепрогэс мощ-тью 560 тыс кВт). План ГОЭРЛО позволил выйти СССР к 1935 г на выработку эл. энергии 26,8 млрд кВт*ч.

В 50 гг шло интенсивное стр-во гидроузлов на равнинных реках европейской части страны (Куйбышевская мощ-тью 2300 МВт; Сталинградская мощ-тью 2541 МВт, они были оснащены плотинами). Строительство велось также в средней Азии, Сибири, Армении.

В 60-80 гг освоение энергетич. ресурсов Сибири, были построены Братская мощ-тью 4500 МВт, Красноярская мощ-тью 6000 МВт, СШ ГЭС мощ-тью 6400 МВт.

На севере в 60-80 гг стр-ся Вилюйские, Мамаканская, Колымская ГЭС. На дальнем востоке Зейская ГЭС мощ-тью 1290 МВт с массивно-контрфорсной плотиной высотой 115 м.

К 1980 г стр-во ГЭС позволило СССР довести установленную мощ-ть до 52300 МВт, а выработку эл. энергии до 184 млрд кВт*ч.

1985 г. – введение первых ЛЭП новой ступени напряжения переменного тока 1150 кВ.

В 1992 году было создано Российское акционерное общество «Единая энергетическая система России» — РАО «ЕЭС России». После распада СССР ЕЭС России осталась крупнейшим в мире объединением и занимает второе место после США. Она включает 72 региональные системы, в составе которых работают свыше 700 станций мощностью 205 млн. киловатт.

Компании холдинга обеспечивали до 70 % в выработки электроэнергии и около трети отпуска тепла в России, а также контролировали 72 % генерирующих мощностей и 96 % общей протяженности магистральных линий электропередачи страны. После реформирования электроэнергетики (2002—2008 годы) РАО «ЕЭС» было ликвидировано. На её месте возникли государственные естественно-монопольные компании, а также приватизированные генерирующие и сбытовые компании.

Централизованная система содержит один источник бесперебойного питания, к которому подключены потребители. Централизованное электроснабжение является наиболее надежным и экономичным. Задача системы централизованного электроснабжения состоит в том, чтобы донести выработанную на станциях электроэнергию до потребителей. 

2 Основные понятия и задачи систем электроснабжения

Электроста́нция — электроустановка, служащая для производства электрической энергии в результате преобразования энергии, заключенной в природных энергоносителях ( уголь, газ ) с помощью генератора.

Подста́нция — электроустановка, предназначенная для приема, преобразования и распределения электрической энергии, состоящая из трансформаторов или других преобразователей электрической энергии.

Центр ( источник) электропитания – источник ЭЭ, на сборных шинах которого осуществляется автоматическое регулирование режима напряжения.

Распределительное устройство – электроустановка входящая в состав любой подстанции, предназначенная для приема и распределения электроэнергии на одном напряжении ( До 1000В и более )

Распределительные пункты – устройства предназначенные для приема и распределения ЭЭ на одном напряжении ( без трансформации ) и не входящих в состав подстанции.

Линия электропередачи – электроустановка, предназначенная для передачи ЭЭ на расстояние с возможным промежуточным отбором.

Электропередача – это линия с повышающей и понижающей подстанциями, служащая для транзитной передачи электроэнергии от станции к потребителю, получающему электроэнергию от шин низшего напряжения понижающей подстанции. ( Короче говоря это путь прохождения электроэнергии от генератора до вашего чайника. Повышение и понижение тока.)

Электрическая сеть – то по какому пути идет ток . Примерно трансформатор - распред устройство – лэп.

Электроэнергетическая система – совокупность электрической части электростанций, электрических сетей, устройств управления, регулирования и защиты, объединенных в одно целое процессов производства, передачи и потребления ЭЭ.

Энергосистема – объединение электростанций, электрических и тепловых сетей.

Задачи систем электроснабжения.

Надежное и бесперебойное электроснабжение электропотребителя.

3. Характеристика источников электроэнергии и электропотребителей (электроприёмщиков) в системах электроснабжения.

Потребитель – предприятие, организация, территориально обособленный цех, строительная площадка, квартира, у которых приемники электроэнергии присоединены к электрической сети и используют электрическую энергию.

Приемник электроэнергии – устройство (аппарат, агрегат, установку, механизм), в котором происходит преобразование электрической энергии в другой вид энергии (или электрическую, но с другими параметрами) для ее использования. [4], глава 1.3, стр. 32-33.

Характеристика каждого электроприемника и потребителей в целом является потребляемая ими активная и реактивная мощность. Величина мощности потребителей зависит как от режима (порядка) их работы во времени, так и от параметров режима – напряжения на зажимах электропотребителя и частоты в электрической сети. Зависимости, показывающие изменение активной и реактивной мощностей от частоты и подведённого напряжения при медленных изменениях (менее 1%/с) этих параметров, называются статическими характеристиками нагрузки (СХН).

Статические характеристики нагрузок можно выразить аналитически в ивде полиномов n-й степени. Тогда, например, СХН по напряжению можно записать в виде:

Для реактивной мощности аналогично.

Достаточной для практических расчетов точностью СХН являются полиномы второй степени.

Статические характеристики нагрузок позволяют определить регулирующий эффект электрической нагрузки, под которым понимается степень изменения нагрузки при единичном изменении напряжения и частоты. Изменения нагрузок можно определить, разложив функции в ряд Тейлора относительно начальных значений напряжения и частоты.

Статические характеристики по частоте должны учитываться при расчетах послеаварийных установившихся режимов, в которых имеет место дефицит активной мощности и частота сильно отличается от номинальной. Такие расчеты установившихся режимов учитывают изменение частоты и применяются для управления устройствами регулирования частоты и противоаварийной автоматики.

4 Принципы исполнения

Линии электропередачи — центральный элемент системы передачи и распределения ЭЭ. Линии выполняются преимущественно воздушными и кабельными. На энергоемких предприятиях применяют также токопроводы. па генераторном напряжении электростанций — шинопроводы; в производственных и жилых зданиях — внутренние проводки.

Воздушные линии электропередачи

Воздушными называются линии, предназначенные для передачи и распределения ЭЭ по проводам, расположенным на открытом воздухе и поддерживаемым с помощью опор и изоляторов

Конструктивное исполнение воздушных линий. Основными конструктивными элементами ВЛ являются опоры, провода, грозозащитные тросы, изоляторы и линейная арматура.

Длины пролетов ВЛ выбирают по экономическим соображениям, т. к. с увеличением длины пролетов возрастает провис проводов, необходимо увеличить высоту опор.

Опоры воздушных линий. Опоры ВЛ – конструкции, предназначенные для поддерживания проводов на необходимой высоте над, землей, водой и каким-либо инженерным сооружением. Кроме того, на опорах в необходимых случаях подвешивают необходимые стальные заземленные тросы для защиты проводов от прямых ударов молнии и связанных с этим перенапряжением.

Промежуточные опоры

Анкерные опоры

Деревянные опоры

Железобетонные опоры

Металлические (стальные) опоры

Провода воздушных линий. Провода предназначены для передачи электроэнергии. Наряду с хорошей электропроводностью (возможно меньшим электрическим сопротивлением), достаточной механической прочностью и устойчивостью против коррозии, они должны удовлетворять условиям экономичности

Грозозащитные тросы наряду с искровыми промежутками, разрядниками, ограничителями напряжений и устройствами заземления служат для защиты линии от атмосферных перенапряжений (грозовых разрядов). Тросы подвешивают над фазными проводами

Линейная арматура предназначена для закрепления проводов к изоляторам и тросов к опорам и содержит следующие основные элементы: зажимы, соединители, дистанционные распорки и др. (рис. 10). Поддерживающие зажимы применяют для подвески и закрепления проводов ВЛ на промежуточных опорах с ограниченной жесткостью заделки

Кабельные линии электропередачи

Кабельная линия (КЛ) линия для передачи электроэнергии, состоящая из одного или нескольких параллельных кабелей, выполненная каким-либо способом прокладки (рис. 11). Кабельные линии прокладывают там, где строительство ВЛ невозможно из-за стесненной территории, неприемлемо по условиям техники безопасности, нецелесообразно по экономическим, архитектурно-планировочным показателям и другими требованиям

В состав КЛ входят: кабель, соединительные и концевые муфты, строительные конструкции, элементы крепления 

Кабели напряжением до 1 кВ выполняются, как правило, четырехжильными, напряжением 6—35 кВ — трехжильными, а напряжением 110—220 кВ — одножильными

ри прокладке в земле кабелей 0,38—10 кВ для зашиты от коррозии и механических повреждений место соединения заключается в защитный чугунный разъемный кожух. Для кабелей 35 кВ используются также стальные или стеклопластиковые кожухи.

На концах кабелей применяют концевые муфты или концевые заделки

Токопроводы, шинопроводы и внутренние проводки

Токопроводом называют линию электропередачи, тоководущие части которой выполнены из одного или нескольких жестко закрепленных алюминиевых или медных проводов или шин и относящихся к ним поддерживающих и опорных конструкций и изоляторов, защитных оболочек (коробов). Шинопроводом называют защищенные и закрытые токопроводы, выполненные жесткими шинами. Шинопроводы до 1 кВ применяют в цеховых сетях промышленных предприятий, более 1 кВ — в цепях генераторного напряжения для передачи ЭЭ к повышающим трансформаторам электростанций. Токопроводы 6—35 кВ используются для магистрального питания энергоемких предприятий при токах 1,5—6,0 кА. 

• Жесткий симметричный токопровод 6—10 кВ

• Гибкий унифицированный симметричный токопровод 6—10 кВ

• У гибкого токопровода 35 кВ

• 

Внутренними электропроводками называются провода и кабели с элсктроустановочными и электромонтажными изделиями, предназначенные для выполнения внутренних сетей в зданиях. Они выполняются открытыми и скрытыми, в большинстве случаев изолированными проводами, прокладываемыми на изоляторах или в трубах. Кабели прокладываются в каналах, полах или стенах. Иногда к внутренним электропроводкам относят также токопроводы (шинопроводы) цеховых сетей промышленных предприятий.

5. Принципы построения систем электроснабжения промышленного района. Типовая схема электроснабжения промышленного предприятия. Исполнение электрических сетей внешнего и внутреннего электроснабжения промышленного предприятия.

Основное требование при построение систем электроснабжения промышленного района – надежное питание потребителей. Доставка ЭЭ от электростанции к электроприемникам в общем случае осуществляется сетями различного класса номинального напряжения, т.е. выводы генераторов на электростанциях и электроприемников разделяют сети нескольких ступеней трансформации.

В качестве примера рассмотрим упрощенную принципиальную схему передачи и распределения электроэнергии в крупном промышленном районе, показывающую взаимную связь между электростанциями (центрами электропитания) и электропотребителями (электроприемниками) (рис. 1.18).

На гидростанциях средней мощности ГЭС-1 и ГЭС-2, значительно удаленных от центров потребления энергии, электроэнергия трансформируется с повышением напряжения (U_Г1 = 15,75 кВ, U_Г2 = 13,8 кВ) до 330 кВ через повышающие подстанции ПС1 и ПС2. Связь между гидростанциями и передача электроэнергии ГЭС на приемную (районную) подстанцию ПСЗ осуществляется с помощью двух-и трехцепных ЛЭП 330 кВ внутрисистемных связей Л1 и Л2 с промежуточным отбором на подстанции ПС4. На подстанции ПСЗ напряжение 330 кВ снижаетсядо 110 кВ и передается в сложно-замкнутую сеть. В эту же сеть ЭЭ поступает от трех теплофикационных станций — теплоэлектроцентралей ТЭЦ-1, 2, 3. Объединяющая их сеть 110 кВ выполняет также функцию распределения электроэнергии в данном промрайоне.

Объединение системообразующей (передающей) и распределительной частей данной системы электроснабжения выполняется на приемной подстанции ПСЗ с напряжениями 330/110/35 кВ, имеющей межсистемную связь с соседней ЭЭС через двухцепную ЛЭП 330 кВ.

Электроснабжение потребителей, расположенных в районе ТЭЦ, выполнено по кабельным и воздушным линиям 6,10 кВ на генераторном напряжении. Большая часть ЭЭ, вырабатываемая на ТЭЦ, через повышающие трансформаторы подстанций ПС5—ПС7 поступает на шины высшего напряжения, передается и распределяется по ВЛ напряжением 110 кВ.

Шины генераторного напряжения ТЭЦ и вторичных напряжений подстанций ПСЗ—ПС10 являются центрами питания распределительных сетей среднего и низшего напряжения 6—110 кВ, а также низковольтных сетей 0,38 кВ (через потребительские подстанции ТП1—ТПЗ), осуществляющих электроснабжение предприятий и отдельных электропотребителей, расположенных в данном промрайоне. Такое общее исполнение системы электроснабжения промрайона позволяет обеспечить надежное электроснабжение потребителей ЭЭ (электроприемники, нагрузки отходящих линий показаны стрелками), включенных в сетях различных номинальных напряжений. В данной системе электроснабжения принята система напряжений 330—110—35—10(6)—0,38 кВ. Передача электрической энергии от источников к потребителям и распределение ее между ними осуществляется преимущественно ступенями электрических сетей посредством двух, трех и более трансформаций.

Таким образом, в данной системе электроснабжения можно выделить элементы, формирующие систему передачи электроэнергии: совокупность электропередач выдачи мощности ГЭС и линий межсистемной передачи 330 кВ и элементы, образующие систему распределения электроэнергии: сложно-замкнутая сеть СН 110 кВ и разветвленные разомкнутые сети НН 0,38—35 кВ.

Сети внешнего электроснабжения промышленного предприятия это сети 10, 35, 110, 220 кВ, представляют собой ЛЭП кабельного или воздушного исполнения. Электрические сети внутреннего электроснабжения предприятия это сети 10, 6 кВ и ниже 1 кВ, представляют собой ЛЭП кабельного исполнение, шинопроводы/токопроводы. [2], глава 1.6, стр. 31-32

6. Схемно-конструктивное исполнение и режимы работы нейтралей электрических сетей 0,22 – 35 кВ. Заземление и зануление в низковольтных сетях.

Нейтраль сети определяют как совокупность соединенных между собой нейтральных точек и проводников; она может быть изолирована от земли, соединена с землей через активное или реактивное сопротивление, глухо заземлена.

Замыкание на землю в сетях с изолированной нейтралью считается не аварийным режимом, поэтому сеть и поврежденная линия могут продолжать работать. Электроснабжение потребителей не прерывается, что существенно для обеспечения надежности питания потребителей, так как из всех видов нарушения изоляции однофазные замыкания на землю составляют 75-85%.

Сети с изолированной нейтралью (это сети напряжением 6, 10, 20, 35 кВ) имеют следующие особенности, которые необходимо учитывать при их эксплуатации:

1. Повышение напряжения двух фаз относительно земли до линейного при замыкании на землю третьей фазы; поэтому изоляцию всех фаз относительно земли необходимо выполнять на линейное напряжения;

2. Возможность образования в месте замыкания на землю перемежающейся электрической дуги, т.е. дуги, которая гаснет и зажигается вновь; это сопровождается возникновением коммутационных перенапряжений с амплитудой (3-5)U_ном, которые могут привести к пробою изоляции в других местах и других фазах, а также нарушить работу приемников электроэнергии;

3. Возможность перехода замыкания на землю в двух- или трехфазное КЗ из-за теплового действия дуги в месте замыкания на землю на изоляцию других фаз сети;

4. Возникновение в сети и в источниках питания при замыкании на землю системы токов обратной последовательности, что может привести к индуцированию в роторах синхронных генераторов токов двойной частоты и, следовательно, к значительному дополнительному нагреву роторов.

Для уменьшения тока замыкания на землю I_ЗЗ до значения, при котором дуга не может поддерживаться в месте повреждения, нейтрали установок заземляют через индуктивное сопротивление.

Правила устройства электроустановок регламентируют максимально допустимые значения I_ЗЗ: для сетей 6 кВ I_ЗЗ < 30 А; для сетей 10 кВ I_ЗЗ < 20 А.

При глухом заземлении нейтрали (это сети напряжением ниже 1 кВ или выше 35 кВ) замыкание одной фазы на землю является однофазным КЗ и должно отключаться соответствующей защитой. Отключение поврежденного участка сети при однофазном КЗ приводит к перерывам электроснабжения потребителей и, как следствие, - к значительным убыткам.

В сетях напряжением ниже 1 кВ заземление нейтрали используют для осуществления защитного зануления или улучшения защитного заземления металлических корпусов электрооборудования.

В четырехпроводных сетях напряжением до 380 В, общих для силовых и осветительных электроприемников, нейтраль и нейтральный провод обязательно заземляется, так как контроль изоляции нейтрального провода относительно земли практически не осуществим. Кроме того, незаземленный нейтральный провод (с неустраненными скрытыми дефектами изоляции) представляет собой пожарную опасность; это вызвано тем, что при однофазном замыкании на землю образуется петля для протекания тока КЗ через нейтральный провод. Этот ток при малом сечении нейтрального провода может вызвать его перегрев и даже возгорание. В четырехпроводных сетях необходимо заземлять все оборудование на заземлённую нейтраль.

В трехпроводных сетях напряжением до 1 кВ перемежающиеся дуги при однофазном замыкании на землю не возникают, однако емкостные токи представляют опасность для персонала при соприкосновении с фазой. [1], глава 1.4, стр. 16-19

7. Номинальные напряжения элементов систем электроснабжения и связи между ними. Предельные напряжения и факторы их определяющие.

Номинальное напряжение - Напряжение, на которое спроектирована сеть или оборудование и к которому относят их рабочие характеристики

Наибольшее (наименьшее) напряжение сети - Наибольшее (наименьшее) значение напряжения, которое может наблюдаться в нормальном режиме работы сети в любой ее точке в любой момент времени. Этот термин не относится к напряжению в переходных процессах (например, при коммутациях) и кратковременным повышениям (понижениям) напряжения

Наибольшее рабочее напряжение оборудования - Наибольшее значение напряжения, при котором оборудование может нормально функционировать неограниченное время. Это напряжение устанавливают, исходя из его воздействия на изоляцию и характеристики оборудования, зависящие от него. Наибольшее напряжение для оборудования есть максимальное значение из наибольших напряжений сетей, в которых данное оборудование может быть использовано. ГОСТ 29322-92 (МЭК 38-83) Стандартные напряжения

В странах СНГ, в соответствии с ГОСТ 721-77, ряд номинальных междуфазных напряжений, кВ:

(6), 10, 20, 35, 110, 220, 330, 500, 750, 1150

Ряд наибольших рабочих напряжений электрооборудования, кВ:

(7,2), 12, 24, 40,5, 126, 252, 363, 525, 787, 1200

Исследования показали, что при напряжении выше 110 кВ в одном географическом районе использовать всю шкалу номинальных напряжений нецелесообразно. Поэтому обычно стремятся применять одну из систем напряжений 0,38-(6)10-110-220-500-1150 кВ или 0,38-(6)10-110(150)-330-750 кВ. Сочетания напряжений из указанных систем вынужденно должны применяться для стыков сетей, относящихся к различным географическим районам.

8. Номинальным напряжением Uн источников и приемников электроэнергии (генераторов, трансформаторов) называется такое напряжение, на которое они рассчитаны в условиях нормальной работы.

Номинальные напряжения электрических сетей и присоединяемых к ним источников и приемников электрической энергии устанавливаются ГОСТом.

Шкала номинальных напряжений для сетей переменного тока частотой 50 Гц междуфазное напряжение должно быть 12, 24, 36, 42, 127, 220, 380 В; 3, 6, 10, 20, 35, 110, 150, 220, 330, 500, 750, 1150 кВ, для сетей постоянного тока -12, 24, 36, 48, 60, 110, 220, 440, 660, 3000 В.

Номинальное напряжение линий электропередачи зависит от передаваемой мощности, количества цепей и расстояния (дальности), на которое передается электрическая энергия. Выбор номинальных напряжений выполняют на этапе проектирования систем передачи ЭЭ. В данном случае необходимо отметить, что чем больше передаваемая мощность и протяженность линии, тем выше по техническим и экономическим причинам должно быть номинальное напряжение электропередачи.

Напряжение линии, кВ	Количество проводов в фазах и наиболее применяемые площади сечений, мм2	Передаваемая мощность, МВт		Длинна линии электропередачи, км
		натуральная	при плотности тока 1,1 А/мм2	Предельная при КПД 0,9	Средняя между соседними подстанциями
220	(1х240)-(1х400)	135	90-150	400	100
330	(2х240)-(2х400)	360	270-450	700	130
500	(3х330)-(3х500)	900	770-1300	1200	280
750	(5х300)-(5х400)	2100	1500-2000	2200	300
1150	(8х300)-(8х500)	5200	4000-6000	3000	-

Следует отметить, расчет новых участков во многом предопределено напряжениями, уже имеющимися в данном географическом районе. Тем не менее для предварительной оценки целесообразно напряжения оказывается весьма полезным знание его зависимости от дальности передачи и передаваемой мощности на одну цепь:

Приведем одну из известных эмпирических формул, которая позволяет сделать такую оценку:

где P – мощность, МВт, L – длинна, км\

Данная формула рекомендуется для определения номинальных напряжений от 35 до 1150 кВ.

9.

Наиболее характерными типами ЭП явл ияется электродвигатели и установки электрического освещения. Двигатели бывают синхронные и асинхронные. Синхронные двигатели используют в качестве источников реактивной мощности, их вращающийся момент меньше зависит от напряжения на зажимах, имеют более высокий КПД.

Существует 3 категории электроприемников:

Электроприемники I категории – электроприемники, перерыв электроснабжения которых может повлечь за собой: опасность для жизни людей, значительный ущерб народному хозяйству, повреждение дорогостоящего основного оборудования и т.д.

Из состава электроприемников I категории выделяется особая группа электроприемников, бесперебойная работа которых необходима для безаварийного останова производства с целью предотвращения угрозы жизни людей, взрывов, пожаров и повреждения дорогостоящего основного оборудования.

Электроприемники I категории должны обеспечиваться электроэнергией от двух независимых взаимно резервирующих источников питания, и перерыв их электроснабжения при нарушении электроснабжения от одного из источников питания может быть допущен лишь на время автоматического восстановления питания. Для электроснабжения особой группы электроприемников I категории должно предусматриваться дополнительное питание от третьего независимого взаимно резервирующего источника питания.

Электроприемники II категории – электроприемники, перерыв электроснабжения которых приводит к массовому недоотпуску продукции, массовым простоям рабочих, механизмов и промышленного транспорта, нарушению нормальной деятельности значительного количества городских и сельских жителей.

Электроприемники III категории – все остальные электроприемники, не подходящие под определения I и II категорий. Это приемники вспомогательных цехов, несерийного производства продукции и т.п.

Электроприемники I категории должны обеспечиваться электроэнергией от двух независимых взаимно резервирующих источников питания, и перерыв их электроснабжения при нарушении электроснабжения от одного из источников питания может быть допущен лишь на время автоматического восстановления питания. Для электроснабжения особой группы электроприемников I категории должно предусматриваться дополнительное питание от третьего независимого взаимно резервирующего источника питания.

10) Показатели качества электроэнергии. Характеристика ряда основных показателей.

Качество электроэнергии характеризуется качеством частоты напряжения переменного тока и качеством напряжения. Для оценки качества частоты уста­новлен один показатель — отклонение частоты, под которым понимают медлен­ные плавные изменения частоты (менее одного процента в секунду) относительно ее номинального значения:

δf=f-f_ном (10.1)

Действующим стандартом [60] установлено нормально допустимое и пре­дельно допустимое значения отклонения частоты соответственно δf_норм=±0,2 Гц и δf_пред=±0,4 Гц

Качество напряжения оценивают несколькими показателями, большинство из которых также характеризуется допустимыми значениями (табл. 10.1). Рас­смотрим основные из них.

Таблица 10.1

Нормы основных показателей качества напряжения

Показатель качества напряжения	Нормы качества напряжения
	нормально допустимые		предельно допустимые
1	2		3
Установившееся отклонение напряжения δUy, %	±5		±10
Размах изменения напряжения δUt,	-		В зависимо­сти от час­тоты повторения
Коэффициент искажения синусоидальности на­пряжения kU,'%, при Uном, кВ, 0,38 6—20 35 110—330	8 5 4 2	12 8 6 3
Коэффициент п-й гармонической составляющей напряжения kU(ll), %	В зависимо­сти от на­пряжения и исполнения сети, номера гармоники	1,5kU(n)норм
Коэффициент несимметрии напряжений по об­ратной последовательности k2U, %	2	4
Коэффициент несимметрии напряжений по ну­левой последовательности k0U, %	2	4
Длительность провала напряжения при напря­жении до 20 кВ включительно, Δtп, с	---	30

К повсеместно используемым показателям относится отклонение напряже­ния в данной точке сети, под которым понимают медленные плавные изменения напряжения относительно его номинального значения.

Отклонение напряжения влияет на работу как непосредственно электропри­емников, так и элементов электрической сети.

Количественно отклонение напряжения оценивают значением установив­шегося отклонения напряжения:

(10.2)

Под колебаниями напряжения понимают резкие кратковременные измене­ния напряжения (со скоростью свыше 1 % в секунду) относительно значения на­пряжения до наступления изменения. Они вызываются внезапными достаточно большими изменениями нагрузки потребителей. Колебания напряжения вызывают мигания ламп и другие нежелательные явления. Они возникают, как правило, в электрических сетях до 1000 В.

Рис. 10.1. Изменение тока во времени потребителя с повторно-кратковременным режимом работы

Количественно колебания напряжения оцениваются размахом изменения напряжения

(10.3)

где U_i, U_i+1 — значения следующих один за другим экстремумов огибающей ам­плитудных значений напряжения.

Несинусоидальность напряжения характеризуется отличием формы кривой напряжения от синусоидальной (рис. 10.2). Ее появление связано с наличием в се­ти нелинейных элементов. Последствия несину­соидальности напряжения: дополнительному нагреву проводников линий, генераторов, трансформаторов, двигателей; повреждению силовых конденсаторных батарей, ложным срабатываниям ряда релейных зашит и автоматики и др.

Рис. 10.2. Несинусоидальность напряжения

Несинусоидальность напряжения количественно оценивается коэффициен­том искажения синусоидальности кривой напряжения (табл. 10.1):

(10.4)

где U_(n)i — действующее значение напряжения n-й гармоники для i-гo наблюдения.

Несимметрия напряжений характеризуется различием значений напряже­ния в разных фазах.

Рис. 10.3. Трехфазная система несимметричных напряжений

Несимметрия напряжения вызывает появление токов обратной и нулевой последовательностей. Несимметрия нагрузок может приводить к недо­пустимым отклонениям напряжения в отдельных фазах.

Несимметрия напряжений количественно характеризуется следующими по­казателями (табл. 10.1):

- коэффициентом несимметрии напряжений по обратной последователь­ности при i-м наблюдении

(10.6)

- коэффициентом несимметрии напряжений по нулевой последовательно­сти при i-м наблюдении

(10.7)

Провал напряжения — резкое снижение напряжения ниже уровня 0,9U_ном с последующим восстановлением до этого уровня. Провал количественно оценивается длительностью провала напряжения (рис. 10.4):

Δt_п = t_к—t_н, (10.8)

где t_H и t_K— начальный и конечный моменты времени провала напряжения.

Рис. 10.4. Провал напряжения

11.Влияние режима напряжения на работу электропотребителей и электрических сетей.

Выбор рационального принципа регулирования (читай режима) напряжения в ЦП зависит от характера графика нагрузки потребителей, подключенных к распределительной сети. Можно выделить следующие наиболее характерные режимы электропотребления.

1. Нагрузка в течение суток не изменяется или мало изменяется (рис. 10.13, а). В этом случае потери напряжения, зависящие от нагрузки сети, от шин ЦП до потребителей в течении суток не изменяются (или мало изменяются). Следовательно, для поддержания напряжения у потребителей, близкого к номинальному (или какому-то другому желаемому напряжению) в течение 1 суток. на шинах ЦП необходимо обеспечить неизменное напряжение. Такой режим регулирование называют режимом стабилизации напряжения.

2. Нагрузка в течение суток изменяется вполне определённым, заранее известным образом. Такая ситуация возникает, например, в случае подключения к распределительной сети промышленных предприятий, учреждений и других потребителей с вполне определенным суточным режимом работы (10.14, а). При этом потери напряжения от ЦП на каждой ступени суточного графика нагрузки до определенного потребителя могут быть определены заранее. Для каждой ступени суточного графика нагрузки в ЦП может быть определено требуемое напряжение. Таким образом, в данном случае регулирование напряжения на шинных ЦП можно осуществлять по времени суток.

3. Нагрузка в течение суток изменяется случайным образом. Данная ситуация на практике встречается наиболее часто, когда нагрузка ЦП имеет смешанный характер со значительной долей коммунально-бытовой нагрузки (рис. 10.15, а). При этом потери напряжения от ЦП до какого-то потребителя, зависящие от нагрузки по элементам сети, также носят случайный характер. В таких случаях на шинах ЦП используют принцип встречного (согласного) регулирования напряжения. Его сущность заключается в том, что с увеличением нагрузки для компенсации возникающих при этом дополнительных потерь напряжения в ЦП напряжение повышают, а при уменьшении нагрузки – снижают (рис. 10.15, б). Нижний предел выбираемого напряжения в каждом режиме нагрузки ограничивается допустимой потерей напряжения от ЦП до наиболее удаленного потребителя, а верхний предел – высшим допустимым напряжением у ближайшего потребителя.

режим более глубокого регулирования Ur.

В практике предельные значения напряжения в ЦП при любых режимах

электропотребления обычно составляют 1,1 и 1,0 номинального напряжения сети.

В табл. 10.2 приведены наиболее характерные режимы напряжения в ЦП. Режимы

1—3 соответствуют стабилизации напряжения, а режимы 4—6 — встречному регулированию- напряжения.