Потребители электроэнергии предназначены для работы с определенными номинальными показателями: номинальная частота fном, номинальное напряжение Uном, номинальный ток Iном и т. д. Показатели качества передаваемой электроэнергии должны соответствовать номинальным показателям в паспорте потребителя. Напряжение переменного тока у потребителей должно быть в синусоидальной форме и симметрично для трехфазных систем. Качество электроэнергии, вырабатываемой на электростанциях, отвечает стандартным требованиям, но оно уменьшается в результате передачи и потребления по сетям электропередачи. Причины этого заключаются в следующем:
1) снижение номинальной напряжения потребителям в результате потери напряжения в сети;
2) в результате существования специальных потребителей (дросселей или трансформаторов в режиме насыщения, полупроводников и других несимметричных элементов) возникает несимметрия и несинусоидальность напряжения;
3) превышение величины потребляемой мощности из-за неправильной организации эксплуатации.
Увеличение или уменьшение номинального напряжения отрицательно сказывается на работе асинхронных двигателей и осветительных приборов. Снижение напряжения снижает крутящий момент двигателя и приводит к увеличению расхода электроэнергии. Снижение напряжения на 1% по сравнению с номинальным снижает световой поток ламп накаливания на 3-4%, люминесцентных ламп на 1,5% и ламп типа ДРЛ на 2,2%. Увеличение напряжения до 10% снижает срок службы ламп в 3 раза. Снижение напряжения по отношению к номиналу увеличивает срок службы ламп, но, следовательно, приводит к резкому снижению их освещенности. Газоразрядные и люминесцентные лампы не излучают свет, когда напряжение уменьшается на 20%.
Изменение напряжения также отрицательно сказывается на работе конденсаторных батарей. Снижение напряжения сети до 10% снижает реактивную мощность конденсатора до 81%. Увеличение напряжения до 10% приводит к перегрузке конденсатора, так как его реактивная мощность увеличивается до 121%.
Для нормального функционирования электрических потребителей отклонение напряжения от номинального не должно превышать следующих величин: – 5% + 10% для электродвигателей и аппаратов; – 2,5% + 5% для электродвигателей; ± 5% для остальных электропотребителей.
Наиболее широкое применение в системах электроснабжения нашли трехфазные электрические сети (ЭС). Однако при несимметрии трехфазной системы напряжений появляются напряжения обратной и нулевой последовательностей. Это приводит к изменениям значений фазных и междуфазных напряжений, смещения нейтрали трехфазной системы. Как следствие, растут потери активной мощности, ускоряется старение изоляции, возникают опасные вибрации из-за знакопеременных вращающих моментов, увеличиваются пульсации выпрямленного напряжения, возрастает вероятность ошибок релейной защиты и погрешность электросчетчиков и т.д. [1].
В результате несимметричного напряжения на синхронных и асинхронных двигателях образуется дополнительное нагревание и противоположный момент.
Несимметричность напряжения оценивается по значению коэффициента симметричности. Значения коэффициентов несимметрии напряжений определяются по формулам [2]:
(1).gif){kind=small}
(2)где U2 — напряжение обратной последовательности; U0 — напряжение нулевой последовательности; U1 — напряжение прямой последовательности.
Трехфазные несимметричные нагрузки могут быть выровнены с помощью реактивных источников питания..
Рис.1. Схема выравнивания несимметричности с помощью конденсаторных батарей
В трехфазных сетях существует несколько способов и средств определения несимметричности. При управлении конденсаторными батареями и определении несимметричности трехфазной сети целесообразно использовать электромагнитных преобразователей тока в напряжение с плоскими измерительными обмотками(ЭМПТН с ПИО) [3,4].
Результаты исследований показали, что ЭМПТН с ПИО обеспечивает выполнение всех условий и требований, чтобы измерять показатели качества электроэнергии в управлении мощностью компенсирующего устройства.
Библиографический список
- Автореферат: Варламов Юрий Владимирович, Измерение несимметрии напряжений в трехфазных электрических сетях.
- Д.Ю.Руди и др. Методы снижения несимметрии напряжения в электрических сетях 0,4–10 кВ.//Омский науяний вестник №2 (158)2018//
- Патент РУз. № 04185. Преобразователь несимметричности трехфазного тока в напряжение /Амиров С.Ф., Азимов Р.К., Сиддиков И.Х., Хакимов М.Х., Хушбоков Б.Х., Саттаров Х.А. // Расмий ахборотнома. – 2010.
- Махсудов М.Т., Бойхонов З.О. Исследование электромагнитных преобразователей тока в напряжение // Бюллетень науки и практики. 2018. Т. 4. №3. С. 150-154.