Главная страница
Навигация по странице:

  • КАЧЕСТВО ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ Доктор технических наук, профессор Савина Н.В. 1 Качество электроэнергии

  • Влияние отклонений и несимметрии напряжений

  • Общие сведения

  • Качество электроэнергии – это совокупность ее свойств, определяющих воздействия на электрооборудование, аппараты и

  • Методические мероприятия

  • Технические мероприятия

  • Влияние качества электроэнергии на электрические сети и электроприемники

  • Вентильные и тиристорные преобразователи

  • Влияние колебаний и несинусоидальности напряжения, электромагнитные помех на электроприемники и

  • Несинусоидальность напряжения

  • Электромагнитные помехи (ЭМП)

  • КЭ. слайды качество ЭЭ. Электроэнергетика и электротехника, профили Электрические станции, Электроэнергетические системы и сети, Электроснабжение


    Скачать 1.64 Mb.
    НазваниеЭлектроэнергетика и электротехника, профили Электрические станции, Электроэнергетические системы и сети, Электроснабжение
    Дата01.10.2019
    Размер1.64 Mb.
    Формат файлаpdf
    Имя файласлайды качество ЭЭ.pdf
    ТипДокументы
    #58359
    страница1 из 8

    Подборка по базе: Курсовой проект по дисциплине «Тепловые и атомные электрические .
      1   2   3   4   5   6   7   8

    Направление подготовки 13.03.02 (140400.62) –
    Электроэнергетика и электротехника, профили:
    Электрические станции, Электроэнергетические системы и
    сети, Электроснабжение
    Презентации разработаны в рамках реализации гранта «Подготовка высококвалифицированных кадров в сфере электроэнергетики и горно- металлургической отрасли для предприятий Амурской области»
    КАЧЕСТВО
    ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ
    Доктор технических наук, профессор Савина Н.В.
    1

    Качество электроэнергии
    Презентации разработаны в рамках реализации гранта «Подготовка высококвалифицированных кадров в сфере электроэнергетики и горно- металлургической отрасли для предприятий Амурской области»
    Презентации лекционного курса обсуждены на заседании кафедры энергетики
    15. 11. 2013 г., протокол № 4
    Заведующий кафедрой Н.В. Савина
    Презентации лекционного курса одобрены на заседании учебно-методического совета направления подготовки 140400.62 – «Электроэнергетика и электротехника»
    16. 12. 2013 г., протокол № 5
    Председатель Ю.В. Мясоедов
    Рецензент
    Бичевин А.В., начальник службы технической эксплуатации
    ОАО «Дальневосточная распределительная сетевая компания»
    2

    Влияние отклонений и несимметрии напряжений
    на работу электроприемников и электрических сетей
    Цель лекции: показать актуальность проблемы качества электроэнергии, раскрыть зависимость технико- экономических параметров элементов систем электроснабжения от показателей качества электроэнергии, характеризующих отклонение и несимметрию напряжения.
    Задачи:
    3 распространенных элементов систем электроснабжения;

    показать влияние несимметрии напряжения на технико-экономические характеристики основных элементов систем электроснабжения.
    План лекции
    1. Актуальность проблемы качества электроэнергии.
    2. Основные понятия и определения.
    3. Влияние отклонений напряжения на работу систем электроснабжения.
    4. Влияние несимметрии напряжения на работу электрической сети.
     раскрыть сущность проблемы качества электроэнергии;
     ввести основные понятия и определения в области качества электроэнергии;
     показать влияние отклонений напряжения на технико-экономические характеристики наиболее

    4
    Общие сведения
    Проблема качества электроэнергии относится к наиболее значимым в электроэнергетике. Это отрицательными последствиями низкого качества электроэнергии (КЭ), такими как:
    - увеличение потерь электроэнергии;
    - сокращение срока службы изоляции электроустановок, технологического оборудования; обусловлено
    - сбои, ошибки и отказы в работе релейной защиты и автоматики, телемеханики и связи, микропроцессорной техники;
    - увеличение капитальных вложений в электрические сети и системы электроснабжения;
    - рост эксплуатационных издержек в сетях энергосистем и их потребителей;
    - снижение надежности и устойчивости систем;
    - нарушение нормального функционирования электроприемников и потребителей электроэнергии;
    - возрастание рисков для здоровья и жизни людей, окружающей среды.

    5
    Общие сведения
    описывающими особенности процесса передачи электроэнергии для ее использования в нормальных условиях
    эксплуатации. Нормальные условия эксплуатации предусматривают непрерывность электроснабжения при
    обеспечении промышленной частоты напряжения питания требуемой величины, формы волны, его
    одинаковости по фазам (симметрии).
    К параметрам качества электроэнергии относят следующие: отклонение напряжения, колебание напряжения, несинусоидальность кривой напряжения, несимметрию напряжения, отклонение частоты, электромагнитные помехи.
    Отклонение напряжения – это медленнее изменение его значений относительно номинального.
    Колебание напряжения – это быстрые изменения его текущих значений относительно друг друга.
    Несинусоидальность кривой напряжения – это искажение формы волны, т.е. отличие формы кривой напряжения от синусоиды.
    Несимметрия напряжения – это неравенство фазных и линейных напряжений как по амплитуде, так и аргументу
    (углу).
    Отклонение частоты – это изменение текущих значений частоты относительно номинального.
    Электромагнитные помехи – это выбросы (импульсы) и провалы напряжения длительностью не более 30 с, кратковременные перенапряжения.
    Качество электроэнергии
    это совокупность ее свойств, определяющих воздействия на
    электрооборудование, аппараты и приборы и оцениваемых параметрами качества электроэнергии,

    6
    Управление качеством электроэнергии
    Под управлением КЭ понимают проведение методических, организационных и технических мероприятий, направленных на обеспечение КЭ в системах электроснабжений в пределах установленных норм и правил.
    Методические мероприятия направлены на: ограничение уровней ПКЭ, источником искажения качества электроэнергии при этом является как электрооборудование и отдельные ЭП потребителя, так и технологическое оборудование энергосистемы; управление нормальными, аварийными и послеаварийными режимами путем регулирования напряжения и частоты; контроль и анализ ПКЭ; обеспечение надежности функционирования систем электроснабжения в условиях нормального качества электроэнергии.
    К организационным мероприятиям относится правовое и нормативное обеспечение КЭ, включающее юридическую, экономическую и финансовую базу и направленное на укрепление на оптовых и розничных рынках энергии и мощности договорной основы в части требований к КЭ.
    Технические мероприятия включают в себя: применение схемных и технических решений, технических средств, направленных на обеспечение КЭ в нормируемых пределах; мониторинг КЭ; производство средств измерения для учета и контроля КЭ, систем управления КЭ, в т.ч. и автоматизированных.

    7
    Влияние качества электроэнергии на электрические сети и электроприемники
    Отклонение напряжения
    Асинхронные двигатели: при отклонении напряжения изменяются частота вращения ротора, значения потерь активной мощности, потребляемой реактивной мощности, срок службы изоляции, экономические показатели, характеризующие работу двигателя.
    Потери активной мощности в полностью загруженных двигателях возрастают при снижении напряжения вследствие увеличения тока, потребляемого из сети; при повышении напряжения эти потери соответственно уменьшаются. При малых загрузках двигателя характер зависимости меняется, т.е. увеличение напряжения приводит к росту потерь.
    Изменения активных потерь в асинхронном двигателе при отклонениях напряжения в пределах 5 – 10 % номинального значения, U
    НОМ
    невелики: не более 0,03 ΔP
    НОМ
    (ΔP
    НОМ
    – номинальные потери активной мощности), но и они оказываются того же порядка, что и потери в питающих их электрических сетях. Отклонение напряжения приводит к изменению потребляемой реактивной мощности. Например, для двигателей серии А мощностью 20 – 100 кВт в диапазоне допустимых отклонений напряжения изменение напряжения на 1 % влечет за собой изменение потребляемой реактивной мощности на 3 %.
    При положительных отклонениях напряжения усиливается электромагнитная связь между полями статора и ротора, что приводит к увеличению частоты вращения ротора. Для механизмов с вентиляторным моментом сопротивления, пропорциональным квадрату частоты вращения, изменение частоты сопровождается изменением производительности.
    При положительных отклонениях напряжения срок службы изоляции, определенный при номинальном напряжении, Т
    Н
    , изменяется обратно пропорционально квадрату коэффициента загрузки, k
    загр
    :
    Т = Т
    н
    / k
    2
    загр

    8
    Влияние качества электроэнергии на электрические сети и электроприемники
    Отклонение напряжения
    Синхронные двигатели: при отклонении напряжения изменяется генерируемая реактивная мощность, потери мощности, запас статической устойчивости.
    Максимальный электрический момент двигателя при постоянном токе возбуждения изменяется пропорционально напряжению; это вызывает соответствующее изменение запаса статической устойчивости двигателя. При наличии отклонений напряжения в сети также изменяется генерируемая двигателем реактивная мощность. Чем выше напряжение, тем ниже реактивная мощность для синхронных двигателей с высокими значениями ОКЗ (1,25 и более) и малым коэффициентом загрузки. Для двигателей с ОКЗ меньшим 1,25 снижение напряжения вызывает уменьшение генерируемой им реактивной мощности.
    Потери активной мощности в синхронном двигателе возрастают с увеличением напряжения в сети и его загрузки по реактивной мощности.
    Вентильные и тиристорные преобразователи: при соблюдении постоянства выпрямленного тока отклонение напряжения приводит к изменению коэффициента мощности преобразователя и потребляемой реактивной мощности.
    Если преобразователи неуправляемые, то отклонение напряжения влияет на производительность механизмов и расход электроэнергии.
    В современном производстве применяются управляемые вентильные преобразователи, коммутируемые в основном по трехфазной мостовой схеме. В ряде технологических процессов (например, электролиз) требуется обеспечить постоянство выпрямленного тока, которое можно получить с помощью системы автоматического регулирования преобразователей. Соблюдение этого требования при отклонениях напряжения сети приводит к изменению коэффициента мощности преобразователя. Повышение напряжения приводит к уменьшению коэффициента мощности и повышенному потреблению реактивной мощности. При поддержании постоянства выпрямленного тока влияние отклонений напряжения на технологический процесс не обнаруживается.

    9
    Влияние качества электроэнергии на электрические сети и электроприемники
    Отклонение напряжения
    Электротермические
    установки: отрицательные производительности и повышенному расходу электроэнергии. отклонения напряжения приводят к снижению
    Осветительные установки: положительные отклонения напряжения увеличивают производительность и сокращают срок службы ламп.
    Качество работы осветительных установок существенно влияет на производственный процесс. Так, увеличение освещенности рабочего места на 10 % приводит к увеличению производительности труда на 14 %. Но при повышении напряжения срок службы ламп сокращается. Например, при отклонении напряжения равном 10 %, срок службы ламп сокращается в 3 раза.
    Несимметрия напряжения
    Источники несимметрии – мощные однофазные и двухфазные электроприемники, трехфазные электроприемники, работающие в несимметричном режиме, неполнофазные режимы сети.
    При несимметрии напряжения в сети появляются дополнительные потери в ее элементах, сокращается срок службы изоляции, ламп, оборудования, снижается генерируемая реактивная мощность синхронных машин, экономические показатели оборудования.

    10
    Влияние качества электроэнергии на электрические сети и электроприемники
    Несимметрия напряжения
    При несимметрии напряжения в электрических машинах переменного тока возникают магнитные поля, вращающиеся не только с синхронной скоростью в направлении вращения ротора, но и с двойной синхронной скоростью в противоположном направлении. В результате возникает дополнительный нагрев активных частей машин, главным образом – ротора, а следовательно, сокращение срока службы изоляции. В синхронных машинах это приводит к снижению тока возбуждения, чтобы снизить местный нагрев обмотки, а следовательно, и к снижению генерируемой реактивной мощности.
    Несимметрия напряжения не оказывает заметного влияния на работу линий электропередачи, но оказывает существенное влияние на нагрев силовых трансформаторов и сокращение срока их службы. Так, например, при номинальной нагрузке силового трансформатора и коэффициенте несимметрии напряжения по обратной последовательности равном 0,1 срок службы изоляции сокращается на 16 %.
    При несимметрии напряжения изменяется генерируемая реактивная мощность батарей конденсаторов, а также за счет местных перегревов у них снижается срок службы изоляции.

    11
    Влияние колебаний и несинусоидальности напряжения, электромагнитные помех на электроприемники и
    технологические установки.
    Цель лекции: раскрыть зависимость технико-экономических параметров элементов систем электроснабжения и технологических установок от показателей качества электроэнергии, характеризующих колебания, несинусоидальность напряжения, электромагнитные помехи (ЭМП).
    Задачи:

    показать влияние колебания напряжения на систему электроснабжения, человека, технологические установки;

    раскрыть влияние несинусоидальности напряжения на электроэнергетическую систему и ее подсистемы;

    ввести понятие электромагнитные помех и выявить их воздействие на элементы электроэнергетической системы;
     показать каким образом формируется ущерб от низкого качества электроэнергии.
    План лекции
    1.
    Колебания напряжения и их воздействия на систему электроснабжения, технологию.
    2.
    Несинусоидальность напряжения и ее влияние на электроэнергетическую систему.
    3.
    Электромагнитные помехи и их негативные последствия.
    4.
    Ущерб от низкого качества электроэнергии.

    12
    Колебание напряжения
    Колебания напряжения возникают главным образом при работе резкопеременных нагрузок: управляемых вентильных или тиристорных преобразователей с широким диапазоном и большой скоростью регулирования, дуговых сталеплавильных печей (ДСП), сварки.
    Колебания напряжения отрицательно складываются на зрении и на производительности технологических процессов. При размахах изменений напряжения более 10% наблюдается погасание газоразрядных ламп; при размахах более 15% отпадают контакты магнитных пускателей, выходят из строя батареи конденсаторов (БК) и вентили преобразовательных агрегатов.
    Колебания напряжения отрицательно сказываются на работе большого числа потребителей: на работе индукционных печей; синхронных двигателей высокочастотных преобразовательных агрегатов; сварки; систем автоматического регулирования, в большинстве случаев выводя их из строя. Колебания напряжения отрицательно сказываются на зрении и на производительности технологических процессов. При размахах изменений напряжения более 10 % наблюдается погасание газоразрядных ламп; при размахах более 15 % отпадают контакты магнитных пускателей, выходят из строя батареи конденсаторов (БК) и вентили преобразовательных агрегатов.
    При колебаниях напряжения снижается производительность электролизных установок, сокращается их срок службы, на заводах химического волокна рвутся нити или становятся разнотолщинными, а это брак. Колебания амплитуды и фазы напряжения, вызываемые работой прокатных станов, приводят к колебаниям электромагнитного момента, активной и реактивной мощности синхронных генераторов ТЭЦ предприятий, что отрицательно сказывается на экономичности работы всей станции в целом, может вызвать неустойчивую работу систем автоматического регулирования возбуждения и реактивной мощности синхронных генераторов, а также ложную работу устройств форсировки тока возбуждения.

    13
    Несинусоидальность напряжения
    Несинусоидальные режимы возникают в сетях с нелинейными нагрузками: вентильными преобразователями,
    ДСП, мощными магнитными усилителями, люминесцентными и ртутными лампами и т.д.
    Высшие гармоники напряжения и тока неблагоприятно влияют на электрооборудование, системы автоматики, релейной защиты, телемеханики и связи: появляются дополнительные потери в электрических машинах; силовых трансформаторах и сетях; затрудняется компенсация реактивной мощности с помощью батарей конденсаторов, так как они вспучиваются и взрываются из-за перегрева токами высших гармоник; сокращается срок службы изоляции электрических машин и аппаратов; возникает аварийность в кабельных сетях; появляются сбои в работе релейной защиты и автоматики, телемеханики и связи.
    Высшие гармоники напряжения и тока также сказываются на значениях коэффициентов мощности и вращающего момента электродвигателей. Однако, снижение этих величин оказывается небольшим. Уровень дополнительных активных потер от высших гармоник в сетях энергосистем и в сетях предприятий, электрифицированного железнодорожного транспорта варьируется в зависимости от структуры электропотребления и может достигать 30-40% от потерь при синусоидальных токах и напряжениях.
    Наибольшему воздействию высших гармоник подвергаются батареи конденсаторов.

    14
    Электромагнитные помехи (ЭМП)
    Причины возникновения ЭМП: однофазные короткие замыкания на ЛЭП, которые либо самоликвидируются, либо устраняются при кратковременном отключении с последующим АПВ; междуфазные замыкания в результате атмосферных явлений; отключение компенсирующих устройств; перенапряжения при оперативных и аварийных коммутациях, при коммутациях батарей конденсаторов и резонансных фильтров, отключении ненагруженных линий и силовых трансформаторов, неодновременной коммутации контактов коммутационной аппаратуры, феррорезонансные явления.
    Количество посадок напряжения с глубиной до 20 % достигает в распределительных сетях 60 %. Свыше 2/3 остановов механизмов приходится на посадки с глубиной более 20 %.
    Увеличение мощности энергосистем и количества ВЛ, применяемых для надежности электроснабжения, приводит к снижению надежности функционирования электронных систем управления и возрастанию числа отказов помехочувствительных электроприемников.
    Восприимчивость электронного оборудования и вычислительной техники к ЭМП зависит от амплитудно- частотных характеристик (АЧХ) электроприемников и от АЧХ помех. Крутизна фронта посадки напряжения оказывает существенное влияние на вероятность отказов помехочувствительных электроприемников.
    Несинусоидальность, колебания и отклонения напряжения усиливают восприимчивость электронных систем к
    ЭМП. Анализ сбоев персональных компьютеров показал, что основной причиной их возникновения являются электромагнитные помехи при наличии колебания и несимметрии питающего напряжения. При этом чувствительность их отдельных блоков к помехам различна.
    Качество электроэнергии существенным образом влияет и на надежность электроснабжения: возрастает число отказов элементов, число ложных срабатываний релейной защиты (в том числе и микропроцессорной), наблюдается аварийный выход из строя некоторых видов оборудования.

    15
      1   2   3   4   5   6   7   8


    написать администратору сайта