Колебания напряжения

Нормируемые показатели

• размах изменения напряжения;
• доза фликера.

Причины выхода показателей за пределы норм состоят в использовании ЭП с быстропеременными режимами работы, сопровождающимися резкими изменениями мощности (главным образом реактивной) нагрузки. Наиболее распространенные ЭП, порождающие колебания напряжения, это:

• тяговые подстанции;
• приводы реверсивных прокатных станов;
• дуговые сталеплавильные печи;
• сварочные аппараты;
• электролизные установки.

Влияние на работу различных ЭП

При резких изменениях токовой нагрузки происходит столь же резкое изменение эквивалентных параметров ЭП, в результате чего имеет место модуляция во времени амплитуд и фаз вынужденных составляющих мгновенного тока как основной, так и кратных ей высших несущих частот. В некоторых случаях возможно также появление свободных составляющих. Все это естественным образом приводит к увеличению суммарных активных потерь в сети.

К числу ЭП, чрезвычайно чувствительных к колебаниям напряжения, относятся осветительные приборы, особенно лампы накаливания и электронная техника.

Колебания напряжения вызывают мигание ламп накаливания (фликер-эффект), что порождает неприятный психологический эффект у человека, утомление зрения и организма в целом. Это ведет к снижению производительности труда, а в ряде случаев и к травматизму.

Колебания напряжения нарушают нормальную работу и уменьшают срок службы электронной аппаратуры: устройств телефонно–телеграфной связи, теле–, радио–, приемо–передающей аппаратуры, офисной и бытовой техники.

При значительных колебаниях напряжения могут 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 конденсаторных батарей, а также вентильных преобразователей. На металлургических заводах возможно разрушение сердечников индукционных плавильных печей. Снижается производительность электролизных установок, сокращается срок их службы вследствие повышенного износа анодов. Колебания амплитуды и фазы напряжения вызывают колебания электромагнитного момента, активной и реактивной мощностей синхронных генераторов блок–станций предприятий, а это сказывается на экономичности работы станции. Известны случаи возникновения неустойчивой работы систем автоматического регулирования возбуждения и реактивной мощности синхронных генераторов и двигателей и даже ложной работы форсировки возбуждения.

Колебания фазы напряжения вызывают вибрации электродвигателей, механических конструкций и трубопроводной арматуры. В последнем случае снижается усталостная прочность металла, сокращается срок его службы.

Ответственность и меры компенсации

Согласно ГОСТ виновниками возникновения колебаний напряжения являются потребители с резкопеременной нагрузкой. Их компенсация осуществляется путем применения быстродействующих источников реактивной мощности (см. п.1), способных компенсировать изменения реактивной мощности.

Для снижения влияния резкопеременой нагрузки на чувствительные ЭП применяют способ разделения, при котором резкопеременную и чувствительную к колебаниям напряжения нагрузки присоединяют к разным трансформаторам.

Также для этой цели применяют трансформаторы с расщепленной обмоткой и сдвоенные реакторы (рис. 2).

Эффект использования сдвоенного реактора основан на том, что коэффициент взаимодействия между его обмотками K_M №0, а падение напряжения в каждой секции

DU₁=jX_L(I₁-K_MI₂);
DU₂=jX_L(I₂-K_MI₁);

Падение напряжения за счет электромагнитной связи обмоток реактора снижается на 50–60%.