Обработка результатов измерений

№	Наимен. аппарата защиты	Ном. ток аппарата IНОМ,(А)	Ток перегорания, (А)	Кратность перегр. I/IНОМ	Время срабат. t,(с)	Примечания

Контрольные вопросы

1. Типы предохранителей.

2. Какие металлы используются для плавких вставок предохранителей? Для чего используется в предохранителях «металлургический эффект»?

3. Выбор предохранителей.

4. Для чего в пластинчатых плавких вставках делают суженные места?

5. С какой целью трубка предохранителя ПР-2 изготовлена из фибры?

6. Функциональные разновидности автоматических выключателей.

7. Конструкция автомата АП-50.

8. Из каких металлов изготавливается биметаллическая пластина?

9. Преимущества и недостатки автоматов по сравнению с предохранителями.

10. Конструкция и применение тепловых реле. Преимущества и недостатки в сравнении с автоматами и предохранителями.

Рекомендуемая литература

1. Андреев В.А. Релейная защита, автоматика и телемеханика в системах электроснабжения. — М.: Высш.шк., 1985. — 391 c.

2. Неклепаев Б.Н. Электрическая часть электростанций и подстанций. — М.: Энергоатомиздат, 1986. — 608 c.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №10

Исследование показателей качества электрической энергии

Цель работы: ознакомиться с теоретическими положениями и практическими способами определения показателей качества электрической энергии. Исследовать влияние нагрузки на показатели качества электрической энергии.

Теоретические положения

Электроэнергия представляет собой специфический товар, обладающий сложными свойствами. Качество электроэнергии (КЭ) проявляется через качество работы оборудования и устройств, потребляющих энергию. Второй особенностью электроэнергии, отличающей ее от других видов продукции, является неразрывность во времени процессов ее производства и потребления. В каждый момент времени производится ровно столько энергии, сколько потребляется. Электроэнергия не может отбраковываться и потребляется при любом ее качестве (в пределах уставок срабатывания защитных устройств, отключающих оборудование от сети при недопустимых параметрах режима). Третьей особенностью электроэнергии является то, что ее качество в пунктах производства не служит гарантией ее качества в пунктах потребления. Характер самого процесса потребления существенно влияет на параметры электроэнергии, характеризующие ее качество. КЭ в узле сети до и после подключения потребителя резко изменяется.

Классификация помех

Основными типами помех являются:

— отклонения частоты.

— колебания напряжения (резкие его изменения);

— посадки (провалы) напряжения и кратковременные перерывы питания;

— высшие гармоники (кратные основной частоте);

— некратные гармоники (интергармоники);

— несимметрия напряжений (в трехфазных системах);

Отклонения частоты возникают вследствие несоответствия мощностей генераторов и нагрузок. При повышении генераторной мощности нагрузки скорость вращения генераторов возрастает, пропорционально ей возрастает частота. Мощность, потребляемая нагрузкой, также увеличивается, при определенном значении частоты наступает баланс между генерируемой и потребляемой мощностью. Аналогичная картина снижения частоты наблюдается, если мощность нагрузки превышает мощность генераторов.

Колебания напряжения представляют собой серию изменений случайного или циклического характера. Их амплитуда обычно не превышает 10 % номинального напряжения, в связи с чем договорные условия поддержания напряжения в пределах 5 % могут выполняться. Частые изменения напряжения внутри допускаемого диапазона приводят к отрицательным последствиям.

При анализе общего процесса изменения напряжения следует выделять:

— медленные изменения напряжения, обусловленные изменением нагрузки в течение суток и соответствующей работой регулирующих устройств (трансформаторов с переключением ответвлений под нагрузкой);

— колебания напряжения, обусловленные резкопеременными нагрузками и происходящие с частотой от нескольких раз в минуту до 20 раз в секунду;

— кратковременные посадки (провалы) напряжения, амплитуда которых превышает 10 % и может достигать 100 % (перерывы питания).

Посадки напряжения происходят достаточно редко и вызываются коммутационными переключениями в системах, обусловленными повреждениями линий и работой устройств релейной защиты и автоматики.

Высшие гармоники (кратные) представляют собой синусоидальные напряжения или токи, частота которых отличается от основной частоты в целое число раз. Обычно их подразделяют на две группы: четные и нечетные гармоники. Нечетные гармоники в электрических сетях наиболее выражены, что объясняется спецификой используемого оборудования.

Некратные гармоники представляют собой синусоидальные токи или напряжения, частота которых отличается от основной частоты не в целое число раз. Они могут проявляться в двух формах: в виде дискретных частот и непрерывного спектра частот.

Несимметрия трехфазной системы напряжения возникает, если фазные или междуфазные напряжения не равны по амплитуде или угол сдвига между ними не равен 120 эл. град. Количественно несимметрия напряжения характеризуется коэффициентами обратной и нулевой последовательностей.

Источники помех

Гармонические искажения токов и напряжений возникают из-за наличия в сетях элементов или оборудования с нелинейной вольт-амперной характеристикой. Основные источники гармонических помех преобразовательные и выпрямительные установки, индукционные и другие печи, используемые в промышленности.

Определенный уровень гармонических помех может создавать и оборудование энергосистемы: генераторы, трансформаторы и т.п. Однако, как правило, эти источники не основные.

Основными источниками некратных гармоник являются:

— статические преобразователи частоты (СПЧ);

— индукционные печи;

— сварочные машины;

— дуговые печи;

— системы управления токами наложенной частоты.

Колебания напряжения возникают при работе следующего оборудования:

— сварочных машин сопротивления и дуговых;

— прокатных станов;

— мощных двигателей с изменяющейся нагрузкой (экскаваторы, прессы и т.п.);

— дуговых сталеплавильных печей (ДСП).

Скачкообразные изменения напряжения могут возникать также при коммутациях нагрузок и оборудования, например конденсаторных батарей.

Кратковременные посадки напряжения вызываются коммутационными процессами в энергосистемах, связанными с короткими замыканиями, а также запуском мощных двигателей. Определенное количество таких посадок, вызванных работой автоматики энергосистем по ликвидации коротких замыканий, не может быть устранено и потребители должны учитывать это обстоятельство.

Несимметрия трехфазной системы напряжений может быть вызвана следующими причинами:

— несимметрией параметров воздушных линий (преимущественно высокого напряжения) вследствие отсутствия транспозиции проводов или применения удлиненных циклов транспозиции;

— неравенство нагрузок фаз вследствие неравномерного распределения их между фазами (систематическая несимметрия) либо неодновременности их работы (вероятная несимметрия);

— неполнофазными режимами линий электропередачи (после отключения одной из фаз вследствие повреждения).

Степень несимметрии напряжения, вызываемая несимметрией параметров воздушных линий, как правило, невелика — до 1 %. Наиболее существенная несимметрия напряжения возникает в неполнофазных режимах работы линий электропередачи, однако такие режимы бывают весьма редко. Поэтому основной и наиболее распространенной причиной несимметрии являются нагрузки сети.

Нормирование и измерение показателей КЭ

В соответствии с ГОСТ 13109-97 показателями качества у приемников электроэнергии приняты следующие:

— установившееся отклонение напряжения U_y;

— размах изменения напряжения U_t;

— доза фликера Р_t;

— коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения К_U;

— коэффициент n-ой гармонической составляющей напряжения К_U(n);

— коэффициент несимметрии напряжений по обратной последовательности К_2U;

— коэффициент несимметрии напряжений по нулевой последовательности К_0U;

— отклонение частоты f;

— длительность провала напряжения t_п;

— импульсное напряжение U_имп;

— коэффициент временного перенапряжения К_{пер U}.

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

— частоту повторения изменений напряжения F_Ut;

— интервал между изменениями напряжения t_{i, i+1};

— глубину провала напряжения U_п;

— частость появления провалов напряжения F_п;

— длительность импульса по уровню 0,5 его амплитуды t_{имп 0,5};

— длительность временного перенапряжения t_{пер U}.

Установлены два вида норм КЭ: нормально допустимые и предельно допустимые. Оценка соответствия показателей КЭ указанным нормам проводится в течение расчетного периода, равного 24 ч, в соответствии с требованиями раздела 6 [4].

Отклонение напряжения

Отклонение напряжения характеризуется показателем установившегося отклонения напряжения, для которого установлены следующие нормы:

— нормально допустимые и предельно допустимые значения установившегося отклонения напряжения U_y на выводах приемников электрической энергии равны соответственно ±5 и ±10% от номинального напряжения электрической сети.

Колебания напряжения

Колебания напряжения характеризуются следующими показателями:

— размахом изменения напряжения;

— дозой фликера.

Предельно допустимые значения размаха изменения напряжения U_t в точках общего присоединения к электрическим сетям при колебаниях напряжения, огибающая которых имеет форму меандра (рис. 1), в зависимости от частоты повторения изменений напряжения FU_t или интервала между изменениями напряжения t_{i, i+1} равны значениям, определяемым по кривой 1 рисунка 1, а для потребителей электрической энергии, располагающих лампами накаливания, в помещениях, где требуется значительное зрительное напряжение, равны значениям, определяемым по кривой 2 рисунка 10. Перечень помещений с разрядами работ, требующих значительного зрительного напряжения, устанавливают в нормативных документах, утверждаемых в установленном порядке.

Рис. 10. Предельно допускаемые размахи изменения напряжения в зависимости от частоты повторения изменений напряжения за минуту для колебаний напряжения, имеющих форму меандра

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

Предельно допустимое значение для кратковременной дозы фликера P_St при колебаниях напряжения с формой, отличающейся от меандра, равно 1,38, а для длительной дозы фликера P_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 P_St в точках общего присоединения потребителей электрической энергии, располагающих лампами накаливания в помещениях, где требуется значительное зрительное напряжение, при колебаниях напряжения с формой, отличающейся от меандра, равно 1,0, а для длительной дозы фликера P_Lt в этих же точках равно 0,74.

Несинусоидальность напряжения

Несинусоидальность напряжения характеризуется следующими показателями:

— коэффициентом искажения синусоидальности кривой напряжения;

— коэффициентом n-ой гармонической составляющей напряжения.

Нормально допустимые и предельно допустимые значения коэффициента искажения синусоидальности кривой напряжения в точках общего присоединения к электрическим сетям с разным номинальным напряжением приведены в табл. 1.

Нормально допустимые значения коэффициента n-ой гармонической составляющей напряжения в точках общего присоединения к электрическим сетям с разным номинальным напряжением U_ном приведены в табл. 2.

Таблица 10.1