Влияние качества электроэнергии на работу электроприемников

Проблема № 1. Колебания напряжения

Согласно исследованиям EPRI (Electric Power Research Institute), самой распространённой причиной низкого качества электроэнергии (более 92%) являются провалы напряжения. Они могут возникать из-за природных явлений (грозы, урагана, приводящего к обрывам проводов) и технических мероприятий, проводимых на высокой стороне линий электропередач.

«Колебания напряжения в пределах ±5% не влекут за собой негативных последствий. А вот кратковременное прекращение подачи электроэнергии, так называемые скачки напряжения,  или снижение напряжения на величину более 15% может привести к длительному простою технологических линий», – рассказывает Сергей Генералов, главный энергетик компании PROPLEX, ведущего производителя оконных систем.

Решение 1. Использование источников бесперебойного питания (ИБП)

ИБП позволяет поддерживать электроснабжение наиболее важных технологических процессов на предприятии в течение некоторого промежутка времени. Таким образом, можно успеть, например, сохранить программу станка, выключить чувствительное оборудование и т.д.

«Фактически рабочее время аварийного питания зависит от нагрузки и ёмкости накопителей энергии. Например, в источниках бесперебойного питания  PCS 100 UPS-I в роли последних используются суперконденсаторы или свинцовые аккумуляторные батареи со спиральными электродами, а в качестве связующего устройства в установке применяется инвертор. Это позволяет подключенной нагрузке в случае провалов или пропадания напряжения оставаться в рабочем режиме в течение 30 секунд», — рассказывает Дмитрий Чайка, менеджер по проектам компании АББ, лидера в производстве силового оборудования и технологий для электроэнергетики и автоматизации.

Рис. 1. Источник бесперебойного питания

Решение 2. Использование динамических компенсаторов искажения напряжения (ДКИН)

ДКИН представляет собой устройство с двукратным преобразованием напряжения, вход которого подключён к системе электроснабжения. Выход ДКИН через управляемый инвертор и через вольтодобавочный трансформатор (ВДТ) подключён к нагрузке. Вторичная обмотка ВДТ включена последовательно с нагрузкой, и в ней наводится напряжение, компенсирующее колебания и провалы в системе электроснабжения.

По словам Дмитрия Чайки, динамические компенсаторы искажения напряжения, так же как и ИБП, имеющие в своей основе инвертор, обладают высоким коэффициентом полезного действия (до 99%) и быстродействием. Но в сравнении с источниками бесперебойного питания, компенсаторы искажения напряжения занимают гораздо меньшую площадь. Максимальный размер установки PCS100AVC мощностью 3000 кВА всего 2145×2408×2409 мм (ВхГхШ), в то время как источник бесперебойного питания с аккумуляторными батареями займёт в пять раз больше места. Кроме того, из-за отсутствия накопителей энергии компенсаторы значительно дешевле, чем ИБП, поэтому чаще всего оказываются предпочтительнее для потребителей.

Рис. 2. Динамический компенсатор искажения напряжения

Технические характеристики и особенности технологии предложенного способа

  1. Металлопокрытия могут быть получены на контактных поверхностях всех материалов, применяемых для изготовления контактов (медь, алюминий, сталь и сплавы на их основе).
  2. Металлопокрытия позволяют стабилизировать на уровне первоначальной сборки величину переходного электрического сопротивления разборных контактных устройств всех типов в течение всего срока их эксплуатации.
  3. Снижение переходного электрического сопротивления контактного соединения с металлопокрытием в зависимости от материала контакт-деталей составляет:
  • алюминий-алюминий (Al-Al) — 10-15 раз;
  • алюминий-медь (Al-Cu) — 3-7 раза;
  • медь-медь (Cu-Cu) — 1,4-2 раза.

Примечание: Во всех экспериментах медные контакты с металлопокрытиями сравнивались с луженными образцами.

Металлопокрытия могут работать в агрессивных средах как внутри помещений, так и на открытом воздухе при температуре от -40°С до + 500°С. 
Способ получения металлопокрытий не опасен для здоровья человека, а применяемые для этого легкоплавкие сплавы химически не активны, не содержат токсичных и драгоценных металлов.
Работа выполняется при температуре нагрева контактной поверхности не выше 40-45°С и не требует использования какого-либо специального оборудования.
Расход сплава для получения металлопокрытия составляет 0,1 кг на 1 м2 контактной поверхности.
Расчеты показывают, что расходы для получения металлопокрытия данным способом окупаются за 2-3 месяца работы контактного соединения под нагрузкой только за счет снижения потерь электроэнергии.

Контактные устройства с нанесенными данным способом металлопокрытиями прошли испытания на соответствие требованиям ГОСТ 10434-82 в сертифицированной лаборатории завода «Альстом-СЭМЗ», входящей в Ассоциацию предприятий — испытательных центров высоковольтного электрооборудования «Энергосерт» (протокол № 17/14-02 от 27.06.2002 г.). На используемые в работе материалы получены:

  • Санитарно-эпидемиологическое заключение № 66.01.10.176.Т.000241.07.05 от 13.07.2005 г. 
  • Технические условия ТУ 1768-001-715-72579 — 2005 г. 

Эти документы позволяют использовать предложенный способ во всех отраслях промышленной энергетики, на транспорте, в коммунальном хозяйстве и военной технике.

Ремонтные работы.

Каждый элемент электрической сети—линия, трансформатор, выключатель, устройство защиты или автоматики и т. п., должен периодически ремонтироваться. Различают планово-предупредительные и капитальные ремонты. Составляются специальные планы и графики проведения ремонтов. Периодичность ремонтов регламентируется правилами эксплуатации энергоустановок на основании имеющегося опыта производства таких работ. Планово-предупредительные ремонты производятся более часто. При их выполнении производится подробный осмотр и чистка оборудования, смена изоляционного масла в баках трансформаторов и выключателей, регулировка контактов оборудования и т. п. Капитальные ремонты производятся относительно редко. При их производстве заменяются дефектные или износившиеся части аппаратов и опор ВЛ. Аварийные ремонты производятся по мере надобности в случае возникновения повреждений, нарушающих нормальную работу сети: обрыва проводов, поломки опор, пробоя изоляции аппаратов и т. п.
На ВЛ многие ремонтные работы могут производиться под напряжением. К. числу их относятся: замена дефектных проводов и изоляторов, смена отдельных частей опор, ремонт поврежденного и. отключенного провода одной фазы при работе линии двумя фазами и т. п. Эти работы производятся с изолирующей рабочей площадки или лестницы, укрепленной на телескопической вышке автомашины. Рабочая площадка надежно изолирована от земли. Работы под напряжением производятся на ВЛ напряжением до 500—750 кВ включительно. При этом без отключения ВЛ могут быть устранены относительно небольшие дефекты проводов, изоляторов, деталей опор, что предотвращает развитие повреждений и необходимость производства более сложных ремонтных работ в дальнейшем. Особенно эффективно производство ремонтных работ под напряжением на одиночных ВЛ, так как при этом существенно сокращается продолжительность перерывов питания и повышается надежность электроснабжения потребителей.

Экономический эффект

  1. Годовая экономия электроэнергии на 1 тысяче среднестатистических контактных соединений составляет 20000 кВт-часов.
  2. Снижение объема и стоимости эксплуатационных расходов в электрических сетях, связанных с ремонтом и ревизиями контактных соединений.

Обширный экспериментальный материал, полученный во время исследований, кроме практического, имеет и самостоятельное научное значение, так как реальные процессы, протекающие на поверхности твердого металла при смачивании его жидким, сложны и только приближенно описываются с помощью известных представлений об их взаимодействии. Чаще всего эти процессы для конкретных пар твердого и жидкого металлов изучаются в специально поставленных экспериментах.

Г. Н. ПЕРЕЛЬШТЕЙН, Ф. Н. САРАПУЛОВ, «Уральский государственный технический университет — УПИ», «Кафедра электротехники и  электротехнологических систем».

Диспетчерские службы и ликвидация аварий.

Помимо эксплуатационного персонала, выполняющего надзор за сетевыми сооружениями и их ремонт, в электрических системах имеется также оперативный персонал диспетчерских служб. Оперативный персонал работает круглосуточно. Основными его задачами является оперативное ведение режима работы системы в целом и отдельных ее участков и ликвидация аварийных ситуаций, возникающих при повреждениях линий и оборудования электростанций и подстанций. Количество диспетчерских служб в электрической системе определяется ее структурой и размерами. Например, в крупной энергетической системе основная диспетчерская служба может заниматься ведением режима электростанций, подстанций и линий напряжением 220 кВ и выше. Линии питающей сети напряжением 35—110 кВ и распределительные сети 6—10 кВ могут находиться в ведении диспетчерских служб сетевых районов и т. д. В объединенных энергетических системах имеются специальные диспетчерские службы, занимающиеся основным оборудованием, влияющим на работу объединенной системы в целом.
Ни один элемент электрической сети — линия, трансформатор, устройство защиты и автоматики и т. п., не может быть отключен без разрешения соответствующего диспетчера. Для производства ремонта какого-либо элемента сети должна быть заранее подана специальная заявка в диспетчерскую службу. Здесь специально рассматривается режим работы сети при отключении данного элемента и только после этого дается разрешение на отключение. В ряде случаев для отключения отдельных элементов сети приходится создавать специальные схемы, позволяющие обеспечить нормальное электроснабжение потребителей в ремонтном режиме. Для предотвращения возможных неправильностей все операции персонала по отключению и включению оборудования и линий оформляются соответствующей документацией и строго контролируются дежурным диспетчером. В диспетчерских службах составляются графики нагрузки электростанций на каждые последующие сутки. При изменении нагрузки системы в течение текущих суток диспетчер дает указания персоналу электростанций о соответствующем изменении нагрузки. При этом учитывается экономичность работы соответствующих электростанций и сетей. Диспетчер контролирует также режим напряжений в характерных точках сети, токи нагрузки линий и аппаратов и т. п. При превышении допустимых значений токов и напряжений диспетчер принимает соответствующие меры для устранения этого положения. Ликвидация аварий, возникших при повреждениях линий и оборудования электростанций и подстанций, производится под руководством диспетчера.
Такая концентрация ведения режимов электростанций, сетей и системы в целом в диспетчерских службах существенно повышает надежность и экономичность их работы, а следовательно, и надежность электроснабжения потребителей. В то же время в современных крупных энергетических системах с большим количеством оборудования и линий работа диспетчерских служб и эксплуатационного персонала весьма усложняется. Для облегчения условий их работы и повышения надежности работы элементов системы широко используются устройства защиты и автоматики, применяется специальная контрольно-измерительная аппаратура для сигнализации о состоянии оборудования, для отыскания мест повреждений в воздушных и кабельных линиях и т. п. Ко всем этим устройствам предъявляются серьезные требования. Они должны работать четко и надежно при различных значениях параметров рабочих режимов сети, быть просты и удобны в эксплуатации. Для обеспечения надежного и экономичного снабжения потребителей электроэнергией требуемого качества необходима четкая координация работы всего эксплуатационного персонала энергетической системы. При этом существенное значение имеют расчеты характерных режимов работы электрических сетей и электрических систем в целом, которые проводятся систематически.

  • Назад
  • Вперёд
READ  Управление наружным освещением
Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: