Влияние отклонения напряжения на работу электрооборудования

Отклонение напряжения — отличие фактического напряжения в установившемся режиме работы системы электроснабжения от его номинального значения.

Отклонение напряжения в той или иной точке сети происходит под воздействием изменения нагрузки в соответствии с её графиком.

Влияние отклонения напряжения на работу электрооборудования:

1. Технологические установки:
   • При снижении напряжения существенно ухудшается технологический процесс, увеличивается его длительность. Следовательно, увеличивается себестоимость производства.
   • При повышении напряжения снижается срок службы оборудования, повышается вероятность аварий.
   • При значительных отклонениях напряжения происходит срыв технологического процесса.
2. Освещение:
   • Снижается срок службы ламп освещения, так при величине напряжения 1,1•U_ном срок службы ламп накаливания снижается в 4 раза.
   • При величине напряжения 0,9•U_ном снижается световой поток ламп накаливания на 40% и люминесцентных ламп на 15%.
   • При величине напряжения менее 0,9•U_ном люминесцентные лампы мерцают, а при 0,8•U_ном просто не загораются.
3. Электропривод:
   • При снижении напряжения на зажимах асинхронного электродвигателя на 15% момент снижается на 25%. Двигатель может не запуститься или остановиться.
   • При снижении напряжения увеличивается потребляемый от сети ток, что влечёт разогрев обмоток и снижение срока службы двигателя. При длительной работе на напряжении 0,9•U_ном срок службы двигателя снижается вдвое.
   • При повышении напряжения на 1% потребляемая двигателем реактивная мощность увеличивается на 3...7%. Снижается эффективность работы привода и сети.

Обобщённый узел нагрузки электрических сетей (нагрузка в среднем) составляет:

• 10% специфической нагрузки (например, в Москве это метро — ~11%);
• 30% освещение и прочее;
• 60% асинхронные электродвигатели.

Поэтому, ГОСТ 13109-97 устанавливает нормально и предельно допустимые значения установившегося отклонения напряжения на зажимах электроприёмников в пределах соответственно δUy_нор = ± 5% и δUy_пред = ± 10% номинального напряжения сети.

Обеспечить эти требования можно двумя способами:

• снижением потерь напряжения
• регулированием напряжения

Снижение потерь напряжения

ΔU = (P•R + Q•X) / U_{ЦП (ТП)}

Снижение потерь напряжения (ΔU) достигается:

• Выбором сечения проводников линий электропередач (≡ R) по условиям потерь напряжения.
• Применением продольной емкостной компенсации реактивного сопротивления линии (X). Однако, это опасно повышением токов короткого замыкания при X←0.
• Компенсацией реактивной мощности (Q) для снижения ее передачи по электросетям, с помощью конденсаторных установок и синхронных электродвигателей, работающих в режиме перевозбуждения.

Кроме снижения потерь напряжения, компенсация реактивной мощности является эффективным мероприятием энергосбережения, обеспечивающим снижение потерь электроэнергии в электрических сетях.

Регулирование напряжения U:

• В центре питания регулирование напряжения (U_ЦП) осуществляется с помощью трансформаторов, оснащённых устройством автоматического регулирования коэффициента трансформации в зависимости от величины нагрузки — регулирование под нагрузкой (РПН). Такими устройствами оснащены ~10% трансформаторов. Диапазон регулирования ±16% с дискретностью 1,78%.
• Напряжение может регулироваться на промежуточных трансформаторных подстанциях (U_ТП) с помощью трансформаторов, оснащённых устройством переключения отпаек на обмотках с различными коэффициентами трансформации — переключение без возбуждения (ПБВ), т.е. с отключением от сети. Диапазон регулирования ±5% с дискретностью 2,5%.

Ответственность за поддержание напряжения в пределах, установленных ГОСТ 13109-97, возлагается на энергоснабжающую организацию.

Действительно, первый (R) и второй (X) способы выбираются при проектировании сети и не могут изменяться в дальнейшем. Третий (Q) и пятый (U_ТП) способы хороши для регулирования при сезонном изменении нагрузки сети, но руководить режимами работы компенсирующего оборудования потребителей, необходимо централизовано, в зависимости от режима работы всей сети, то есть энергоснабжающей организации. Четвёртый способ — регулирование напряжения в центре питания (U_ЦП), позволяет энергоснабжающей организации оперативно регулировать напряжение в соответствии с графиком нагрузки сети.

ГОСТ 13109-97 устанавливает допустимые значения установившегося отклонения напряжения на зажимах электроприёмника. А пределы изменения напряжения в точке присоединения потребителя должны рассчитываться с учетом падения напряжения от этой точки до электроприёмника и указываться в договоре энергоснабжения.