1. Фликер: причины возникновения и нормы в соответствии сдействующим стандартом
Флинкер — ощущение неустойчивости зрительного восприятия,вызванное световым источником ,яркость или спектральный состав которого изменяется во времени.[1]
Это явление визуального физиологического неудобства, испытываемого пользователями ламп, питаемых общим источником для освещения и для нагрузки, вызывающей колебания.Колебание освещения проявляется на лампах НН. При этом нелинейные нагрузки могут быть подключены на любом уровне напряжения.[6]
В основе этого явления лежат скачкообразные колебания напряжения сети. В таком определении фликера участвуют только колебания:
- амплитудой < 10 %,
периодом < 1 часа.
Фликер является результатом, главным образом, скачкообразных колебаний с незначительной амплитудой напряжения питания, спровоцированных:
- либо колебательным изменением мощности, вызванным различными приемниками: дуговыми электропечами, сварочными аппаратами, двигателями и т.д.,
- либо включением и отключением мощных нагрузок: пуск двигателей, ступенчатое регулирование конденсаторных батарей и т.д.
Доза фликера — это мера восприимчивости человека к воздействию колебаний светового потока, вызванных колебаниями напряжения в питающей сети, за установленный промежуток времени.
Стандартом устанавливается кратковременная (
) и длительная доза фликера(
) (кратковременную определяют на интервале времени наблюдения, равном 10 мин, длительную на интервале — 2 ч).
Исходными данными для расчета являются уровни фликера, измеряемые с помощью фликерметра — прибора, в котором моделируется кривая чувствительности (амплитудно-частотная характеристика) органа зрения человека.
Основным документом, регламентирующим требования к устройству и функциональности фликерметров, является стандартГОСТ Р 51317.4.15-12.[3]
Целью стандарта являются обеспечение основными сведениями, необходимыми для конструирования и изготовления приборов аналогового или цифрового типа.
КЭ по дозе фликера соответствует требованиям стандарта, если кратковременная и длительная дозы фликера, определенные путем измерения в течении 24 ч или расчета, не превышают предельно допустимых значений: для кратковременной дозы фликера — 1,38 и для длительной — 1,0 (при колебаниях напряжения с формой, отличающейся от меандра) .
Компенсация реактивной мощности в сетях 6/10 кВ
... по напряжению зависят от потребляемой промышленными электроприемниками реактивной мощности. Поэтому вопросы качества электроэнергии невидимо рассматривать в непосредственной связи с вопросами компенсации реактивной мощности. Проблема электромагнитной совместимости электроприемников с питающей сетью, которую в последнее ...
Предельно допустимое значение для кратковременной дозы фликера в точках общего присоединения потребителей электроэнергии, располагающих лампами накаливания в помещениях, где требуется значительное зрительное напряжение, равно 1,0, а для длительной — 0,74, при колебаниях напряжения с формой, отличающейся от меандра.[6]
Рисунок 1-Колебания напряжения произвольной формы (а) и имеющие форму меандра(б).
- Влияние несимметрии напряжений на работу электрооборудования
Каждый приемник электроэнергии спроектирован для работы при номинальном напряжении и должен обеспечивать нормальное функционирование при отклонениях напряжения от номинального на заданную ГОСТ величину. При изменении напряжения в пределах этого рабочего диапазона могут изменяться значения выходного параметра приемника электроэнергии, например температура в электротермической установке, освещенность у электроосветительной установки, полезная мощность на валу электродвигателя и т.д.[6]
Одновременно с изменением выходных параметров, а в ряде случае даже когда выходные параметры не изменяются, изменение напряжения приводит к изменению потребляемой приемником электроэнергии мощности.
Работа электротермических установок при значительном снижении напряжения существенно ухудшается, так как увеличивается длительность технологического процесса.
Печи сопротивления прямого и косвенного действия имеют мощности до 2000 кВт и подключаются к сети напряжением 0,38 кВ, коэффициент мощности близок к 1,0. Регулирующий эффект активной нагрузки печей сопротивления равен 2. Повышение напряжения приводит к перерасходу электроэнергии.
Индукционные плавильные печи промышленной частоты и повышенной частоты представляют собой трехфазную электрическую нагрузку «спокойного» режима работы. Печи повышенной частоты питаются от вентильных преобразователей частоты, к которым подводится переменный ток напряжением 0,4 кВ. Индукционные печи имеют низкий коэффициент мощности: от 0,1 до 0,5.
Вентильные преобразователи обычно имеют систему автоматического регулирования постоянного тока путем фазового управления. При повышении напряжения в сети угол регулирования автоматически увеличивается, что приводит к увеличению потребления мощности преобразователем. Регулирующие эффекты нагрузки для ртутно-выпрямительного агрегата с электролизером для активной мощности 3,5; для реактивной мощности 7,6.
Электросварочные установки переменного тока дуговой и контактной сварки представляют собой однофазную неравномерную и несинусоидальную нагрузку с низким коэффициентом мощности: 0,3 — для дуговой сварки и 0,7 — для контактной. При снижении напряжения до 0,9UНОМ время сварки увеличивается на 20 %, а при выходе его за пределы (0,9… 1,1)UНОМ возникает брак сварных швов.
Электрохимические и электролизные установки работают на постоянном токе, который получают от преобразовательных подстанций, выпрямляющих трехфазный переменный ток. Коэффициент мощности установок 0,8… 0,9. Работа электролизных установок при пониженном напряжении приводит к снижению производительности, а повышение напряжения — к недопустимому перегреву ванн электролизера.
Оптимизация электроснабжения буровой установки
... потерям. Для электроприводов буровых установок, оснащенных тиристорными электроприводами, характерны следующие проблемы: низкий коэффициент мощности (0,5–0,6), заметное увеличение искажения синусоидальности кривой напряжения (суммарный коэффициент гармонических составляющих напряжения может превышать 20%, ...
Конденсаторные установки при несимиетрии 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.[6]
- Основные направления снижения несинусоидальности напряжения
Несинусоидальность напряжения — искажение синусоидальной формы кривой напряжения.
Электроприёмники с нелинейной вольтамперной характеристикой потребляют ток, форма кривой которого отличается от синусоидальной. А протекание такого тока по элементам электрической сети создаёт на них падение напряжения, отличное от синусоидального, это и является причиной искажения синусоидальной формы кривой напряжения.
Например, полупроводниковые преобразователи потребляют ток трапециевидной формы, образно говоря — выхватывают из синусоиды кусочки прямоугольной формы.[5]
Рисунок 2- Искажение синусоидальной формы кривой напряжения.
% электроэнергии преобразуется и потребляется на постоянном напряжении. Источниками несинусоидальности напряжения являются: статические преобразователи, дуговые сталеплавильные и индукционные печи, трансформаторы, синхронные двигатели, сварочные установки, газоразрядные осветительные приборы, офисная и бытовая техника и так далее.
Влияние несинусоидальности напряжения на работу электрооборудования:
Фронты несинусоидального напряжения воздействуют на изоляцию кабельных линий электропередач, учащаются однофазные короткие замыкания на землю. Аналогично кабелю, пробиваются конденсаторы.
В электрических машинах, включая трансформаторы, возрастают суммарные потери.
Так, при коэффициенте искажения синусоидальной формы кривой напряжения KU =10 % суммарные потери в сетях предприятий, крупных промышленных центров, сетях электрифицированного железнодорожного транспорта могут достигать 10…15 %.
Возрастает недоучёт электроэнергии, вследствие тормозящего воздействия на индукционные счётчики гармоник обратной последовательности.
Неправильно срабатывают устройства управления и защиты.
Выходят из строя компьютеры.
Мероприятия по снижению несинусоидальности напряжения:
- Аналогично мероприятиям по снижению колебаний напряжения <#»871986.files/image005.gif»>
Рисунок 3-Фильтрокомпенсирующее
Задание
В таблице приведены действующие значения гармонических составляющих, содержащихся в кривой анализируемого напряжения (столбцы 3 — 10), а также номинальное напряжение в сети (столбец 2).
Требуется:
- Рассчитать коэффициенты гармонических составляющих напряжения.
- Построить спектр напряжения.
- Рассчитать суммарный коэффициент гармонических составляющих напряжения.
- Рассчитать действующее значение кривой напряжения.
- Сравнить рассчитанные показатели с нормируемыми значениями и сделать вывод о соответствии анализируемого напряжения требования стандарта.
- Сравнить рассчитанное значение напряжения с номинальным значением и дать заключение о соответствии отклонения напряжения требованиям ГОСТ 32144-2013.
Таблица 1- Вариант задания
|
№ варианта |
Uном, В |
U1, В |
U3, В |
U5, В |
U7, В |
U9, В |
U11, В |
U13, В |
U15, В |
|
8 |
380 |
370 |
0 |
17 |
1 |
2 |
0,7 |
0,1 |
Решение.
Коэффициент n-ой гармонической составляющей напряжения рассчитывается как отношение действующего значения n-й гармоники к действующему значению первой гармоники
(1)
Коэффициенты гармонических составляющих напряжения в соответствии с (1) будут равны:
Используя полученные значения коэффициентов, построим спектр напряжения (рисунке 4).
Рисунок 4- Спектр напряжения.
С помощью формулы (2) найдем, что суммарный коэффициент гармонических составляющих напряжения.
(2)
По формуле (3) рассчитаем действующее значение кривой напряжения.
(3)
Проанализируем полученные результаты на предмет их соответствия требованиям ГОСТ 32144-2013[4] на качество электроэнергии. Для этого внесем их в таблицу 2, в которой приведены также нормируемые значения показателей. Соответствие параметра отмечено знаком (+), несоответствие — знаком (-).
Таблица 2- Нормируемые значения показателей
|
Показатель |
K3, В |
K5, В |
K7, В |
K9, В |
K11, В |
K13, В |
K15, В |
|
Нормируемое значение |
5 |
6 |
5 |
1,5 |
3,5 |
3,0 |
0,3 |
|
Измеренное значение |
0 |
4,59 |
3,24 |
0,27 |
0,54 |
0,19 |
0,027 |
|
Результат сравнения |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
Вывод: Коэффициенты гармоник, а также суммарный коэффициент гармоник не превышают нормируемые значения. Вследствие этого анализируемая кривая напряжения соответствует требованиям ГОСТ 54149-2013 на качество электроэнергии.
Список использованных источников
[Электронный ресурс]//URL: https://inzhpro.ru/kontrolnaya/elektromagnitnaya-sovmestimost-v-elektroenergetike/
фликер несимметрия напряжение электрооборудование
Артюхов, И.И. Электромагнитная совместимость и качество электроэнергии: учеб. пособие / И.И. Артюхов, И.И.А.Г. Сошинов, Бочкарева.-Волгоград:ВолгГТУ,2015.-112с.
Вагин Г.Я. Электромагнитная совместимость в электроэнергетике: учебник / Г.Я. Вагин, А.Б. Лоскутов, А.А. Севостьянов. — М.: Издательский центр «Академия», 2010. — 224 с.
ГОСТ Р 51317.4.15-12.Совместимость технических средств электромагнитная. Фликерметр. Функциональные и конструктивные требования. — М.:Стандартинформ,2014.-39 с.
ГОСТ 32144-2013 Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения. — М.:Стандартинформ, 2012. — 20 с.
