Гост р 55890-2013 единая энергетическая система и изолированно работающие энергосистемы. оперативно-диспетчерское управление. регулирование частоты и перетоков активной мощности. нормы и требования (с изменением n 1)

Влияние несимметрии напряжений

Вследствие несимметричных токов нагрузки, протекающих по элементам системы электроснабжения, на выводах ЭП появляется несимметричная система напряжений. Отклонения напряжения у ЭП перетруженной фазы могут превысить нормально до- пустимые значения, в то время как отклонения напряжения у ЭП других фаз будут находиться в нормируемых пределах. Кроме ухудшения режима напряжения у ЭП при несимметричном режиме, существенно ухудшаются условия работы как самих ЭП, так и всех элементов сети, снижается надежность работы электрооборудования и системы электроснабжения в целом.
Небольшая несимметрия напряжений (Kqu ~ 1 %) вызывает значительные токи обратной последовательности. Токи обратной последовательности накладываются на токи прямой последовательности и вызывают дополнительный нагрев статора и ротора асинхронного двигателя, что приводит к ускоренному старению изоляции, уменьшению располагаемой мощности и КПД двигателя. Так, срок службы полностью загруженного асинхронного двигателя, работающего при несимметрии напряжения 4 %, сокращается в 2 раза. При несимметрии напряжения 5 % располагаемая мощность двигателя уменьшается на 5—10 %.
При несимметрии напряжений сети в синхронных машинах наряду с возникновением дополнительных потерь активной мощности и нагревом статора и ротора могут возникнуть опасные вибрации, которые при недостаточной прочности и наличии дефектов сварных соединений могут оказаться опасными. При несимметрии токов, не превышающей 30 %, опасные перенапряжения в элементах конструкций, как правило, не возникают.
Токи нулевой последовательности протекают постоянно через заземлители. При этом дополнительно высушивается и увеличивается сопротивление заземляющих устройств. Это может быть недопустимым с точки зрения работы релейной защиты, а также из-за усиления воздействия на низкочастотные установки связи и устройства железнодорожной блокировки.
Несимметрия напряжения значительно ухудшает режимы работы многофазных вентильных выпрямителей: значительно увеличивается пульсация выпрямленного напряжения, ухудшаются условия работы системы импульсно-фазового управления тири- сторных преобразователей.
Конденсаторные установки при несимметрии напряжений неравномерно загружаются реактивной мощностью по фазам, что делает невозможным полное использование установленной конденсаторной мощности. Кроме того, конденсаторные установки в этом случае усиливают уже существующую несимметрию, так как выдача реактивной мощности в сеть в фазе с наименьшим напряжением будет меньше, чем в остальных фазах (пропорционально квадрату напряжения на конденсаторной установке).
Несимметрия напряжений значительно влияет и на однофазные ЭП, если фазные напряжения неравны, то, например, лампы накаливания, подключенные к фазе с более высоким напряжением, имеют больший световой поток, но значительно меньший срок службы по сравнению с лампами, подключенными к фазе с меньшим напряжением. Несимметрия напряжений усложняет работу релейной защиты, ведет к ошибкам при работе счетчиков электроэнергии и т. д.

Влияние колебаний напряжения

К числу ЭП, чувствительных к колебаниям напряжения относятся осветительные приборы, особенно лампы накаливания и электронная техника.
Стандартом определяется воздействие колебаний напряжения на осветительные установки, влияющие на зрение человека. Мигание источников освещения (фликер-эффект) вызывает неприятный психологический эффект, утомление зрения и организма в целом. Это ведет к снижению производительности труда, а в ряде случаев и к травматизму. Наиболее сильное воздействие на глаз человека оказывают мигания с частотой 3—10 Гц, поэтому допустимые колебания напряжения в этом диапазоне минимальны — менее 0,5 %.
При одинаковых колебаниях напряжения отрицательное влияние ламп накаливания проявляется в значительно большей мере, чем газоразрядных ламп. Колебания напряжения более 10 % могут привести к погасанию газоразрядных ламп.
Колебания напряжения нарушают нормальную работу и уменьшают срок службы электронной аппаратуры, радиоприемников, телевизоров, телефонно-теле1рафной связи, компьютерной техники, рентгеновских установок, радиостанций, телевизионных станций и т. д.
При значительных колебаниях напряжения (более 15 %) мо- iyr быть нарушены условия нормальной работы электродвигателей, возможно отпадание контактов магнитных пускателей с соответствующим отключением работающих двигателей.
Колебания напряжения с размахом 10—15 % могут привести к выходу из строя батарей конденсаторов, а также вентильных преобразователей.

Постановка задачи

Частота является одним из основных показателей качества электроэнергии. Допустимые отклонения частоты от номинальной (50 Гц) в нормальных режимах, регламентируются ГОСТ 13109 — 67 * «Нормы качества электрической энергии у ее приемников, присоединяемых к электрическим сетям общего назначения», «Правилами устройства электроустановок», «Правилами технической эксплуатации электрических станций и сетей» и не должны превышать ±0,1 Гц. Допускается кратковременная работа энергосистем с отклонением частоты в пределах ±0,2 Гц. Аварийные отклонения частоты ограничиваются как по условиям работы основного и вспомогательного оборудования электростанций, так и в соответствии с требованиями ряда потребителей. В настоящей главе анализируются работа потребителей и электростанций энергосистемы при снижении частоты. Цель этого анализа — сформулировать требования к АЧР.
Допустимая длительность работы электрических станций, прежде всего ТЭС и АЭС, при снижении частоты в значительной степени определяется работой установок их собственных нужд. Выдача мощности электростанции при снижении частоты определяется как производительностью механизмов собственных нужд электростанции, так и реакцией на снижение частоты турбин и их систем регулирования

Для анализа режимов с дефицитом активной мощности важно знать статические характеристики турбин по частоте, т. е

зависимости мощности турбин от частоты в энергосистеме.
Глубокое или длительное снижение частоты представляет опасность для лопаточного аппарата турбин из-за возможности развития резонансных явлений и повреждения лопаток. В связи с этим допустимые глубина и длительность снижения частоты для турбин ТЭС и АЭС нормируются. В современных энергосистемах основная часть энергии вырабатывается блочными ТЭС высокого давления, с каждым годом увеличивается мощность АЭС, поэтому особую важность приобретают вопросы работы ТЭС и АЭС в аварийных ситуациях с понижением частоты. Эти вопросы целесообразно проанализировать как для случаев отсутствия на блоках вращающихся резервов мощности, так и при их наличии, поскольку мобилизация вращающихся резервов мощности, являясь действенным средством ликвидации аварийной ситуации, существенно зависит от вида регулирования котлов, реакторов и турбин.
Для того чтобы выявить требования к АЧР с точки зрения потребителей, необходимо проанализировать прежде всего статические характеристики нагрузки энергосистемы по частоте, т. е. зависимости мощности, потребляемой нагрузкой, от частоты в энергосистеме. Снижение частоты в энергосистеме приводит, как правило, к одновременному снижению напряжения в узлах нагрузки, что, с одной стороны, может существенно влиять на статические характеристики нагрузки по частоте и, с другой стороны, в наиболее неблагоприятных случаях может приводить к массовым отключениям потребителей.
Для анализа реакции энергосистемы на возникновение дефицита мощности особый интерес представляет статическая характеристика энергосистемы (энергообъединения) по частоте в целом, т. е. зависимость суммарной нагрузки энергосистемы от частоты. При этом следует различать статическую характеристику энергосистемы после действия автоматических регуляторов частоты вращения (АРЧВ) турбин и аналогичную характеристику после последующей реакции на возникшее возмущение тепловой и реакторной части электростанций (котлов, реакторов и их систем регулирования). Статические характеристики по частоте определяют установившиеся отклонения частоты в энергосистеме после возникновения небаланса мощности. Для выбора принципов построения и уставок АЧР, анализа протекания переходных процессов в энергосистеме Необходимо знание динамических характеристик энергосистемы по частоте.

Влияние несинусоидальности напряжения

ЭП с нелинейными вольтамперными характеристиками потребляют из сети несинусоидальные токи при подведении к их зажимам синусоидального напряжения. Токи высших гармоник, проходя по элементам сети, создают падения напряжения в сопротивлениях этих элементов и, накладываясь на основную синусоиду напряжения, приводят к искажениям формы кривой напряжения в узлах электрической сети.
Наиболее серьезные нарушения КЭ в электрической сети имеют место при работе мощных управляемых вентильных преобразователей.
В зависимости от схемы выпрямления вентильные преобразователи генерируют в сеть следующие гармоники тока: при 6-фазной схеме — до 19-го порядка; при 12-фазной схеме — до 25-го порядка включительно.
Коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения в сетях с электродуговыми сталеплавильными и руднотермическими печами определяется в основном 2, 3, 4, 5, 7-й гармониками.
Коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения установок дуговой и контактной сварки определяется в основном 5, 7, 11, 13-й гармониками.
Токи 3-й и 5-й гармоник газоразрядных ламп составляют 10 и 3 % от тока 1-й гармоники. Эти токи совпадают по фазе в соответствующих линейных проводах сети и, складываясь в нулевом проводе сети 380/220 В, обусловливают ток в нем, почти равный току в фазном проводе. Остальными гармониками для газоразрядных ламп можно пренебречь.
Исследования кривой тока намагничивания трансформаторов, включенных в сеть синусоидального напряжения, показали, что при трехстержневом сердечнике и соединениях обмоток в электрической сети имеются все нечетные гармоники.
Если на вводы трансформаторов подается несинусоидальное напряжение, возникают дополнительные составляющие высших гармоник тока.
Высшие гармоники тока и напряжения вызывают дополнительные потери активной мощности во всех элементах системы электроснабжения: в линиях электропередачи, трансформаторах, электрических машинах, статических конденсаторах, так как сопротивления этих элементов зависят от частоты.
В конденсаторах, предназначенных для компенсации реактивной мощности, даже небольшие напряжения высших гармоник могут вызвать значительные токи гармоник. На предприятиях с большим удельным весом нелинейных нагрузок батареи конденсаторов или отключаются защитой от перегрузки по току или за короткий срок выходят из строя из-за вспучивания банок.

Высшие гармоники вызывают:

  1. ускоренное старение изоляции электрических машин, трансформаторов, кабелей;
  2. ухудшение коэффициента мощности ЭП;
  3. ухудшение или нарушение работы устройств автоматики, телемеханики, компьютерной техники и других устройств с элементами электроники;
  4. погрешности измерений индукционных счетчиков электроэнергии, которые приводят к неполному учету потребляемой электроэнергии;
  5. нарушение работы самих вентильных преобразователей при высоком уровне высших гармонических составляющих.

Влияние электромагнитных помех

Применение электронных и микроэлектронных систем управления, микропроцессоров и ЭВМ привело к снижению уровня помехоустойчивости систем управления ЭП и резкому возрастанию количества их отказов. Основной причиной отказов является воздействие электромагнитных переходных помех, возникающих при электромагнитных переходных процессах как в сетях энергосистем, так и в городских, и промышленных электрических сетях.
Характеристикой электромагнитных переходных помех являются провалы и импульсы напряжения, кратковременные перенапряжения. Для этих ПКЭ стандарт не устанавливает допустимых численных значений, однако, рассматривает эти помехи в рамках проблемы электромагнитной совместимости.
При значениях всех ПКЭ по напряжению, отличных от нормируемых, происходит ускоренное старение изоляции электрооборудования, в результате возрастает интенсивность потоков отказов с течением времени.
Качество электроэнергии существенно влияет на надежность электроснабжения, поскольку аварийность в сетях с низким КЭ выше, чем в случае, когда ПКЭ находятся в допустимых пределах.

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: :???: :?: :!: