Влияние приборов повышенного напряжения на потребителя и приборы учета

Потери активной мощности могут достигать15% or суммарной нагрузки системы, а расход на собственные нужды станций в зависимости от их типа составляет 12%

Нарушение баланса активных мощностей в системе вызывается изменением нагрузки, авариями, изменением производительности оборудования и другими причинами, поэтому система должна располагать большей мощностью, т. е. иметь резерв.

Полный резерв Ррез активной мощности системы условно разделяется на эксплуатационный Ррез (непланируемый) и ремонтный Ррез2 (планируемый) резервы:

Полный резерв должен быть не менее 10% от рабочей активной мощности системы.

Установленная мощность системы включает в себя рабочую мощность и полный резерв:

Часть установленной мощности, состоящая из рабочей мощности и эксплуатационного резерва, выделяют как располагаемую мощность системы

Поскольку с ростом нагрузки, резерв уменьшаться не должен, то необходимо в системе вводить дополнительные мощности, чтобы сохранить его требуемый уровень.

Изменение частоты, имеющее место при нарушении баланса мощности , приводит к изменению потребления активной и реактивной мощностей обобщенной нагрузкой системы.

Рис. 14 Снижение потребления активной мощности при уменьшении частоты вызывается снижением производительности рабочих механизмов, зависящей от их скорости, а существенный рост потребления реактивной мощности происходит из-за увеличения потерь реактивной мощности в индуктивных сопротивлениях ЛЭП, асинхронных двигателях и трансформаторах (увеличение намагничивающего тока).

Характер изменения потребления зависит от состава потребителей системы. Так, например, система с преимущественно промышленной нагрузкой (Uн=110 кВ) имеет обобщенные типовые характеристики при изменении частоты, показанные на рис. 14. На рисунке виден практически линейный характер изменения потребления активной мощности при изменении частоты системы и явно выраженный нелинейный характер изменения потребления реактивной мощности, особенно при снижении частоты, когда потребление реактивной мощности резко возрастает.

Изменение выработки активной мощности в системе связано с регулированием частоты, которое в современных системах осуществляется автоматически. Эта задача обычно возлагается на одну либо несколько электростанций системы (см. 1.3). При тяжелых аварийных режимах, когда отключается значительная часть генераторного парка системы и баланс активной мощности резко нарушается, применяют автоматическую частотную разгрузку (отключают часть потребителей) для восстановления баланса. После восстановления режима работы системы вступает в действие частотное АПВ.

2. Баланс реактивных мощностей

Для нормальной работы электроприемников нужна и активная, и реактивная энергия, причем в любой момент времени суммарная генерируемая реактивная мощность в системе должна быть точно равна потребляемой реактивной мощности. Источниками реактивной мощности в системе являются не только генераторы электростанций, но также воздушные и кабельные ЛЭП, батареи конденсаторов, синхронные компенсаторы, синхронные двигатели, статические компенсирующие установки и др. Таким образом, баланс реактивных мощностей в системе записывается в виде:

где Qpаб -- суммарная реактивная мощность, генерируемая всеми источниками системы (рабочая мощность), Мвар; Qr, Ол, Qk, Qkу -- реактивные мощности, генерируемые соответственно генераторами электростанций, линиями электропередач (зарядная мощность), конденсаторными батареями, компенсирующими установками (синхронные компенсаторы, синхронные двигатели, статические компенсирующие установки и т. п.), Мвар;-- соответственно суммарная реактивная мощность нагрузок системы, потерь реактивной мощности в системе и расход реактивной мощности на собственные нужды системы, Мвар; Q,10tp -- суммарная потребляемая реактивная мощность, Мвар.

Уравнения баланса включают в себя активную и реактивную мощности, вырабатываемые генераторами электростанций, которые связаны зависимостью

поэтому генерация реактивной мощности электростанциями зависит от числа и мощности работающих генераторов, обеспечивающих покрытие активной нагрузки системы. Принимая во внимание средний коэффициент мощности современных генераторов -- 0,8 - 0,9, можно сказать, что располагаемая реактивная мощность генераторов системы составляет 60-70% от их располагаемой активной мощности. Кроме того, потери реактивной мощности достигают 30-35% от выдаваемой в сеть. Это объясняется тем, что индуктивное сопротивление сети значительно выше активного и при передаче электроэнергии имеет место большое число трансформаций (3--4 и более). В результате суммарная потребность в реактивной мощности превышает располагаемую реактивную мощность генераторов системы, т. е. существует дефицит реактивной мощности, достигающий 10 - 15% и более. Дефицит особенно проявляется в летние месяцы, когда па электростанциях часть машин выводится в ремонт.

При дефиците реактивной мощности в системе нарушается баланс . Чтобы «свести» баланс реактивных мощностей в системе устанавливают дополнительные источники реактивной мощности. Современные источники реактивной мощности выпускаются на напряжение до 110 кВ и с номинальной мощностью до 450 Мвар (СК -- до 320 Мвар, 20 кВ; ТКУ -- до 450 Мвар, 110 кВ; БК -- до 93 Мвар, 110 кВ).

Нарушение баланса реактивной мощности приводит к отклонениям напряжения, при этом в разных узлах системы отклонения могут быть различными, в отличие от отклонений частоты, которые происходят одновременно во всей системе. Регулирование напряжения осуществляют регулированием реактивной мощности, причем это регулирование в разных точках системы может выполняться независимо. Как правило, это регулирование осуществляется таким образом, чтобы обеспечить минимум потерь мощности в сетях.

Рис. 15 При общем снижении напряжения в системе его восстановление возможно только при наличии достаточного резерва реактивной мощности системы.

Изменение напряжения при нарушении баланса реактивной мощности вызывает изменение потребления нагрузкой системы и активной и реактивной мощности. На рис. 15 приведены характеристики обобщенной нагрузки системы (Uн= 110 кВ, нагрузка преимущественно промышленная),, показывающие, как изменяется потребление активной и реактивной мощностей при отклонениях напряжения. При снижении напряжения уменьшается потребление активной и более резко -- реактивной мощностей, причем при снижении напряжения до 0,8UH и ниже потребление реактивной мощности начинает возрастать, возрастают потери напряжения в сети и возникает процесс лавинного снижения напряжения, лавина напряжения -- это тяжелый аварийный режим, который предотвращается с помощью специальных мер (форсировкой возбуждения генераторов, синхронных двигателей и др.).

При местном снижении напряжения его регулирование осуществляют с помощью местных источников реактивной мощности, устанавливаемых на приемных подстанциях или на передающих концах питающих линий.

1.8 Оптимизация распределения мощностей

Под оптимизацией режима работы энергосистемы понимается поддержание ее наиболее экономичного режима, при котором удельные приведенные затраты на отпущенный потребителям киловатт-час электроэнергии, являются наименьшими.

Величина удельных приведенных затрат на полезно отпущенный киловатт-час энергии (израсходованный и оплаченный потребителем) определяется тремя главными факторами:

1. удельным расходом условного топлива на. один выработанный киловатт-час,

2. удельным расходом электроэнергии на собственные нужды электростанций на выработанный киловатт-час;

3. удельным расходом потерянной в электрических сетях энергии на один полезно отпущенный киловатт-час энергии.

Первые два фактора зависят от состава электростанций в системе, их характеристик, степени использования, и их можно оценивать по динамике снижения или сопоставлением с нормативными данными. Третий фактор при стабилизации первых двух становится определяющим с точки зрения оптимизации режима работы системы, и решение задачи оптимизации режима во многих случаях сводится к решению задачи оптимального распределения активных и реактивных мощностей в системе с целью достижения минимума потерь мощности при передаче энергии потребителям.

Для обеспечения минимума потерь мощности потребителю целесообразно передавать энергию по кратчайшему пути от ближайшего источника, но в развитых системах необходимо учитывать ряд дополнительных условий, таких, как различная пропускная способность сетей, их конфигурация, наличие трансформаций и т. п.

Оптимальное распределение активных мощностей в системе для планируемых режимов осуществляется путем расчета оптимальных графиков нагрузки электростанций, реализуемой специальными автоматическими устройствами, а распределение активной нагрузки между генераторами осуществляется общей системой автоматического управления.

Оптимизация распределения реактивных мощностей в системе, подобно распределению активных мощностей, осуществляется и с помощью задания оптимальных графиков электростанциям и путем установки источников реактивной мощности вблизи потребителей.

Рассмотрим процесс передачи электроэнергии от источника Я к потребителю П по простейшей сети, имеющей параметры R и X (рис. 16). Потери активной и реактивной мощностей в такой сети при передаче энергии потребителю, имеющему источник реактивной мощности (КУ), определяются зависимостями:

Очевидно, что установив источник реактивной мощности, можно значительно снизить потери в сети, однако это требует дополнительных затрат, которые должны быть экономически оправданы, т. е. затраты на установку и эксплуатацию компенсирующих устройств должны перекрываться экономией затрат за счет снижения потерь электроэнергии в сети.

В больших электрических системах задача экономически целесообразного размещения источников реактивной мощности решается с использованием принципа декомпозиции. Система в этом случае рассматривается в двух уровнях: первый уровень -- это питающие сети 110 и более кВ, второй уровень-- это распределительные сети 6 . . . 35 кВ (рис. 17), которые представляются в виде множества подсистем, непосредственно не связанных между собой, но влияющих друг на друга. Решение производится в два этапа.



На первом этапе решается задача баланса реактивной мощности питающей сети системы, где распределительные сети (подсистемы) представляются эквивалентными сопротивлениями и нагрузками, подключенными к узлам питающей сети. Определяется суммарная реактивная мощность компенсирующих устройств питающей сети, отвечающая условию баланса реактивных мощностей в системе

где Qks = QK + Qny -- суммарная реактивная мощность компенсирующих устройств.

Таким образом находится минимально необходимая мощность компенсирующих устройств для обеспечения нормального режима работы сети.

Затем располагаемая реактивная мощность, питающей сети распределяется между подсистемами с тем, чтобы потери активной мощности при этом были минимальными:

где Qai -- экономически целесообразные реактивные мощности, передаваемые подсистемам в часы максимальной нагрузки.

На втором этапе расчета решается задача определения суммарной реактивной мощности компенсирующих устройств для каждой распределительной сети (подсистемы) с учетом полученных на первом этапе расчета результатов:



где Qi -- реактивные мощности распределительных сетей (подсистем)

Далее производится оптимальное распределение мощности компенсирующих устройств подсистем на напряжениях до 1000 В и свыше с учетом реактивной мощности, получаемой от синхронных двигателей:

где QHKi -- мощность компенсирующих устройств, размещаемых в сети до 1000 В, подсистемы, Мвар ; QBni -- мощность компенсирующих устройств, размещаемых в сети 35 кВ, подсистемы, Мвар; Qcni -- реактивная мощность синхронных двигателей, установленных в подсистеме, Мвар.

При выборе компенсирующих устройств нужно учитывать режимы работы системы в целом, поскольку ее рассмотрение по отдельным частям может привести к ложной оценке достаточности реактивной мощности в системе.

Кроме того, при решении задачи оптимального распределения реактивной мощности следует руководствоваться общими положениями:

1. передача реактивной мощности из сетей других напряжений неэкономична;

2. передача реактивной мощности на большие расстояния экономически не оправдывается;

3. установка источников реактивной мощности желательна как можно ближе к месту ее потребления;

4. примерно 15...20% реактивной мощности системы генерируется в электроустановках потребителей, а остальная вырабатывается источниками системы.

В питающих сетях систем в качестве компенсирующих устройств широкое применение получили батареи конденсаторов, статические тиристорные компенсаторы и синхронные компенсаторы, устанавливаемые на районных подстанциях 220-500 кВ, на приемных и удаленных от источников подстанциях. В распределительных сетях практически используют все виды компенсирующих устройств: БК, СК, СТК, СД, а в сетях до 1000 В в качестве основных компенсирующих средств чаще всего применяют батареи конденсаторов.

1.9 Повышение надежности электроснабжения

Изменения потоков активной и реактивной мощностей, частоты и напряжений при нормальных режимах работы системы -- процессы относительно медленные, и подсистемы управления этими параметрами осуществляют их непрерывное регулирование. Однако при аварийных ситуациях электрические процессы протекают настолько быстро, что для своевременного обнаружения нарушений и предотвращения их дальнейшего развития необходимы специально быстродействующие автоматические устройства, обеспечивающие не только ликвидацию аварий и высокую надежность электроснабжения потребителей, но и осуществляющие регулирование работы системы при резких изменениях нагрузки.

Эти задачи решает противоаварийная система автоматики ПАС, которая включает в себя устройства релейной защиты (РЗ), автоматического регулирования возбуждения синхронных машин (АРВ), автоматической синхронизации генераторов (АС), автоматического повторного включения (АПВ), автоматического включения резервного питания (АВР), автоматической разгрузки при снижении частоты (АЧР) и некоторые другие.

С позиций повышения надежности электроснабжения потребителей важными средствами ПАС являются автоматическое повторное включение и автоматическое включение резервного питания.

АПВ -- имеет основное применение в электрических системах на тупиковых и транзитных линиях электропередачи. Сущность АПВ заключается в том, что при коротких замыканиях срабатывает релейная защита, дающая команду на отключение линии, а через некоторое время по команде АПВ линия снова включается. Если нарушение режима было неустойчивым или кратковременным, то электроснабжение по этой ЛЭП восстанавливается. На линиях с двухсторонним питанием включение производится при отсутствии напряжения. Если же напряжения с двух сторон линии несинхронны, то включение должно производиться с предварительной синхронизацией. Наиболее распространенным является однократное АПВ.

АВР применяется в основном при наличии параллельно включенных элементов системы (трансформаторов, линий электропередач), которые работают раздельно с целью уменьшения токов короткого замыкания. Наиболее широко АВР применяется при электроснабжении промышленных предприятий и городских сетей. АВР действует при исчезновении напряжения, после чего с выдержкой времени производится подключение обесточенных потребителей к резервному источнику питания. С помощью АВР могут быть включены секционные выключатели, резервные трансформаторы, линии и т. п.

Подробно средства ПАС изучаются в курсе «Релейная защита» и других дисциплинах.

1.10 Инновационные процессы в энергетики и влияние процесса повышенного напряжения на потребителя и приборы учета в электроэнергетике

Стратегия развития энергетики формирует новые перспективные ориентиры в рамках перехода белорусской экономики на инновационный путь развития. Главной целью развития электроэнергетики является эффективное использование энергетического потенциала для полноценной интеграции в мировой энергетический рынок, укрепления позиций на нем и получения выгоды для экономики Республики Беларусь.

Для перехода на инновационный путь развития в энергетике необходимо осуществление следующих мероприятий:

- создание условий для развития прикладных энергетических научных исследований на базе институтов Национальной Академии Наук Республики Беларусь, проектных и конструкторских организаций;

- концентрация на приоритетных и инновационных направлениях развития энергетической науки;

- формирование государственного заказа на разработку современного энергетического оборудования и новых технологий;

- разработка научных программ исследований, направленных на расширение и углубление знаний о природе и источниках альтернативных видов энергии;

- укрепление отраслевого научного потенциала, обеспечение более тесной связи научных организаций с реальным сектором экономики, профильными учебными заведениями, развитие системы подготовки и переподготовки кадров для энергетики;

- планирование научных исследований приоритетных направлений, характеризующихся научной новизной, высокой практической значимостью и конкурентоспособностью;

- создание системы внедрения результатов научно-технической деятельности в практику развития и функционирования электроэнергетики.

Инновационное развитие потребует привлечения значительных бюджетных средств. Но вместе с тем, внедрение результатов научных исследований в практику функционирования энергетики будет способствовать повышению качества и надежности электроснабжения. Для реализации вышеперечисленных мероприятий необходимо поэтапное выполнение следующих шагов:

- определение приоритетных направлений НИОКР, путем ранжирования их по значимости как в целом для национальной экономики, так и для энергетики;

- разработка целевых научных программ, направленных на достижение конкретных результатов;

- отработка механизма мониторинга научных исследований и анализа инновационного развития;

- разработка системы стимулирования, поддержки развития и внедрения инноваций в электроэнергетику.

На текущий момент суммарная установленная электрическая мощность Белорусской энергосистемы составляет 8367 МВт. Основные энергетические источники - это тепловые электростанции, работающие на природном газе и использующие в качестве резервного топлива топочный мазут. В энергосистеме работают более 20 малых гидроэлектростанции общей установленной мощностью 26,2 МВт, наиболее крупная из которых - Гродненская ГЭС установленной мощностью 17 МВт, одна ветроэнергетическая установка мощностью 1,5 МВт, блок-станции промышленных предприятий установленной мощностью 558 МВт.

Экспорт электроэнергии составил 0,3 млрд. кВт·ч. Вместе с тем, импорт электроэнергии из России, Украины, Литвы, Латвии в целях загрузки наиболее эффективных мощностей и с учетом проведения ремонта электростанций составил 7,9 млрд. кВт·ч. Такие поставки способствуют устойчивости параллельной работы энергосистемы Беларуси с другими энергосистемами и надежности энергоснабжения потребителей. Протяженность линий электропередачи 239,16 тыс. км, в том числе воздушные ЛЭП напряжением 35-750 кВ - 35,79 тыс. км, воздушные ЛЭП напряжением 0,4-10 кВ - 203,37 тыс. км. Отпуск тепловой энергии составил 36,37 млн. Гкал. Протяженность тепловых сетей 5,7 тыс. км.

В настоящее время в республике функционирует вертикально интегрированная структура управления электроэнергетикой, включающая в себя: республиканский орган государственного управления - Минэнерго; подчиненный ему ГПО "Белэнерго", осуществляющий управление входящими в состав объединения организациями и их производственно-хозяйственной деятельностью. Существующая система управления и современное тарифообразование не стимулирует энергетические предприятия снижать себестоимость электрической и тепловой энергии. В этой связи, возникает необходимость в проведении управленческого (организационного) аудита.

Методология управленческого аудита призвана выявить, насколько эффективно работает организация, причем оценить это на основе анализа всех ее составляющих. Особое внимание при проведении управленческого аудита уделяется связям и принципам взаимодействия всех объектов и субъектов управления организацией.

По итогам проведенного аудита результатов деятельности РУП «Минскэнерго» было выявлено, что за 2012 год убыток от реализации продукции составил 14 483 млн.руб, За 9 месяцев 2013 года прибыль от реализации составила 940 046 млн.руб., а чистая прибыль 291 525 млн.руб. Рентабельность от реализации в 2012 году составила 0 %, за 9 месяцев 2013 года - 3,1%.

Особенностью методики калькулирования себестоимости в энергетике, отличной от методики калькулирования в других отраслях промышленности, является калькулирование полной себестоимости энергии на условиях франко-потребитель. Такое калькулирование обеспечивает полный учет всех расходов на производство и передачу энергии до потребителя и служит одним из критериев для рационального размещения, как энергетических мощностей, так и крупных потребителей энергии.

Характер формирования себестоимости энергии на энергопредприятиях и в энергосистемах определяется четким делением затрат на условно-переменные (топливо) и условно-постоянные (амортизация, зарплата и др.). Последние в основном не зависят от изменения объема генерации и передачи энергии.

В настоящее время на предприятиях энергетики используют только традиционный финансовый (бухгалтерский) учет, который не позволяет детально изучить затраты на каждом этапе производства и передачи энергии. Этот пробел ликвидирует система управленческого учета. Внедрение управленческого учета на энергопредприятиях позволит получать оперативную и достоверную информацию о поступлении и отпуске энергии, величине ее потерь, выполнении договорных обязательств перед потребителями.

Управленческий учет имеет отраслевые особенности, которые необходимо учитывать при разработке его программы. Этапы внедрения управленческого учета включают: предпроектную стадию; проектирование и постановку управленческого учета на предприятии; внедрение и оценка эффективности управленческого учета. Предпроектная стадия включает комплексное диагностирование предприятия. Внедрение управленческого учета на предприятиях электроэнергетики возможно при изменении организационной структуры управления. Это можно достичь при разработке и внедрении организационно-управленческих инноваций, которые направлены на изменения в системе управления организационной структурой с целью повышения эффективности ее функционирования и конкурентоспособности.

В настоящее время министерством энергетики, ГПО «Белэнерго» совместно с другими заинтересованными лицами разработана концепция реформирования энергетики республики, которая включает три этапа. Изучение опыта реформирования энергетики России, Польши, Украины, Германии и других стран позволило при разработке концепции учесть положительный опыт стран и свою текущую и прогнозную макроэкономическую ситуацию в республике.

Концепция предусматривает тарифную реформу, которую можно рассматривать как экономические нововведения, направленные на существенные изменения в финансово-экономической сфере деятельности предприятий. Тарифы на энергию должны учитывать экономические интересы производителей и потребителей энергии и создавать стимулы для максимальной экономии энергии на всех стадиях ее производства и потребления, повышения эффективности использования производственных мощностей. Совершенствование тарифной политики осуществляется путем:

- поэтапной оптимизации уровня тарифов на энергию, в том числе установления тарифов на электрическую энергию, дифференцированных в зависимости от точек подключения потребителя к сети, с последующим формированием их по уровням напряжения, перехода на расчеты с потребителями электрической энергии по тарифам, дифференцированным по зонам суток, на технически и экономически обоснованную дифференциацию тарифов на тепловую энергию в зависимости от технических параметров теплоносителя, формирования оптимального соотношения между ставками двухставочного тарифа на электроэнергию и между этими ставками и ставками одноставочного тарифа;

- создания экономических стимулов, обеспечивающих использование энергосберегающих технологий в производственных процессах;

- создания стимулов для экономии энергоресурсов у потребителей;

- формирования и установления тарифов на электрическую энергию по видам деятельности (тарифов на генерацию, передачу, распределение и сбыт энергии);

- поэтапной ликвидации перекрестного субсидирования в тарифах на энергоносители, в том числе для населения с учетом стратегии работы жилищно-коммунального хозяйства на 2011 - 2015 годы, предусматривающей выход этих организаций на самоокупаемость.

На первом этапе реформирования Белорусской энергосистемы (2014 г.) предполагается осуществить переподчинение станций высокого давления, то есть провести организационные и управленческие нововведения. Электростанции высокого давления перейдут из подчинения РУП Облэнерго в подчинение ГПО «Белэнерго».

На втором этапе (2015 г.) планируется создание Государственного учреждения «Энергонадзор». Третий этап включает в себя создание РУП «Высоковольтные электрические сети» на базе РУП «ОДУ».

Завершением процесса реформирования Белорусской энергосистемы должно стать создание оптового рынка электрической энергии (мощности) и условий для эффективного привлечения инвестиций. После выделения самостоятельных бизнес-единиц энергосистемы Беларуси остро встанет проблема учета затрат. В связи с этим, вновь созданным предприятиям целесообразно будет использовать для этих целей систему управленческого учета. Реформирование Белорусской энергосистемы будет способствовать повышению уровня энергетической безопасности страны; полному надежному обеспечению населения и экономики республики энергоресурсами; снижению удельных затрат на производство, транспорт и потребление энергоресурсов; максимально целесообразному использование собственных энергоресурсов; повышение финансовой устойчивости, эффективности функционирования и развития отраслей ТЭК.

Выводы по первой главе.

В современной науке активно разрабатываются и реализуются новейшие технологии влияния повышенного напряжения на потребителя и приборы учета. Они направлены на достижение эффективности качества электроэнергии.

Я познакомился с теоретическим материалом низкого качества электроэнергии, который может быть охарактеризован как любые изменения в электроэнергии. Выяснил от чего зависит качество при ее передачи и распределении, какие современные способы его повышения распространены, на каких технологиях они базируются.

Выяснил для себя, что основы достижения высокого качества электроэнергии, с целью улучшения жизни всего населения и повышения эффективности являются следующие составляющие производства электроэнергии:

• производство электроэнергии высокого качества;

• бесперебойная передача и распределение по надежным сетям

• влияние на работу электрооборудования;

• регулирования частоты;

• регулирование напряжениях;

• средства регулирования напряжения;

• оптимизация рабочих режимов;

• баланс активной и реактивной мощности;

• оптимизация распределения мощностей;

• повышение надежности электроснабжения



ГЛАВА 2. СОДЕРЖАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ ПО ТЕМЕ: «ВЛИЯНИЕ ПРИБОРОВ ПОВЫШЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ НА ПОТРЕБИТЕЛЯ И ПРИБОРЫ УЧЕТА»

2.1 Диагностика влияния приборов повышенного напряжения на потребителя и приборы учета в АГТУ

Для проведения опытной работы с целью подтверждения гипотезы исследования необходимо осуществить диагностику, которая позволит выявить актуальный уровень влияния приборов повышенного напряжения на потребителя и приборы учета.

Базой исследования вступило ФГБОУ ВО «АГТУ». В эксперименте принимали участие студенты АГТУ.

На наш взгляд, данная проблема подразумевает решение конкретных задач. Технологические процессы любого учебного заведения в значительной мере зависят от качества электроэнергии. В общем случае низкое качество электроэнергии может быть охарактеризовано как любые изменения в электроснабжении, приводящие к нарушению нормального хода учебного процесса.

Изменения напряжения в сети можно классифицировать следующим образом:

1. Медленно протекающие изменения напряжения, которые обычно и бывают при работе сети. Эти изменения называются отклонениями напряжения. Отклонения напряжения определяются как разность действительного напряжения на зажимах электроприемников и номинального напряжения. Отклонения напряжения могут быть отрицательными и положительными величинами. Первым соответствуют понижения напряжения по отношению к номинальному, вторым -повышения напряжения.

2. Быстро протекающие изменения напряжения вследствие аварий в электрических системах и других причин. В качестве примеров можно указать на короткие замыкания, качание машин, включение и отключение одного из элементов установки и т. п. Быстро протекающие изменения называются колебаниями напряжения. Я хочу остановиться на колебаниях в АГТУ.

Все приемники электрической энергии конструируются для работы при определенном номинальным напряжении. Отклонения напряжения от номинального на их зажимах ведет к ухудшению работы электроприемников.

Я исследовал изменения основных характеристик ламп накаливания в зависимости от напряжения на их зажимах даны на графике.

График. Характеристики ламп накаливания: 1 - световой поток, 2 - светоотдача, 3 - срок службы (цифры на ординате для кривых 1 и 2).

Приведенные кривые показывают большое влияние напряжения на работу ламп накаливания. Например, снижению напряжения на 5% соответствует уменьшение светового потока на 18%, а понижение напряжения на 10% вызывает снижение светового потока лампы более чем на 30%.

Плохое освещение рабочих мест увеличивает количество несчастных случаев. Понижение напряжения ухудшает к. п. д. Ламп накаливания. Снижение напряжения на 10% уменьшает световую отдачу лампы (лм/м/вт) на 20%.

Повышение напряжения сети приводит к увеличению к. п. д. ламп. Но повышение напряжения влечет за собой резкое уменьшение срока службы ламп. При повышении напряжения на 5% срок службы ламп накаливания уменьшается вдвое, а при повышении на 10% - более чем в 3 раза.

Люминесцентные лампы менее чувствительны к отклонениям напряжения сети. Отклонения напряжения на 1 % в среднем вызывают изменение светового потока лампы на 1,25%.

У бытовых нагревательных приборов в общежитии АГТУ (плитки, утюги и т. п.) нагревательные элементы состоят из активных сопротивлений. Мощность, отдаваемая ими в зависимости от напряжения сети, выражается уравнением P = I2R = U2/R показывающим, что снижение напряжения сети вызывает резкое уменьшение мощности, отдаваемой нагревательным прибором. Последнее приводит к значительному увеличению времени работы прибора и перерасходу электроэнергии на приготовление пищи и т. д.

Характеристики бытовых электроприборов также зависят от подведенного напряжения. При изменениях напряжения на зажимах электродвигателей изменяются вращающий момент, потребляемая мощность и срок службы изоляции обмоток.

Вращающие моменты асинхронных электродвигателей пропорциональны квадрату приложенного к их зажимам напряжения. Если момент двигателя при номинальном напряжении принять за 100%, то при напряжении 90%, например, вращающий момент составит 81%. Сильное снижение напряжения может даже привести к остановке электродвигателей или невозможности пустить электродвигатель, приводящий в движение машину с тяжелыми условиями пуска (подъемники, дробилки, мельницы и т. д.). Недостаточные (вращающие моменты электродвигателей могут явиться причиной поломок в электросетях.

Зависимости изменения потребляемой электродвигателями мощности от напряжения при стационарном режиме работы системы называются статическими характеристиками электрической нагрузки потребителей.

При понижении напряжения активная мощность, потребляемая электродвигателем, уменьшается вследствие уменьшения вращающего момента и связанного с этим увеличения скольжения.

При увеличении напряжения скольжение уменьшается и потребная для привода механизма мощность увеличивается.

Анализ показывает, что активная нагрузка от электродвигателей при изменениях напряжения, соответствующих нормальным режимам работы системы, меняется незначительно и потому может приниматься постоянной.

Изменение реактивной нагрузки электродвигателей от напряжения зависят от соотношения реактивной мощности намагничивания и реактивной мощности рассеяния двигателей. Реактивная мощность намагничивания изменяется примерно пропорционально четвертой степени напряжения. Реактивная мощность рассеяния, зависящая от тока электродвигателей, изменяется обратно пропорционально примерно второй степени напряжения.

При снижениях напряжения против номинального (до некоторой величины) реактивная нагрузка электродвигателей всегда снижается. Объясняется это тем, что реактивная мощность намагничивания, составляющая до 70% всей реактивной мощности, потребляемой электродвигателем, снижается быстрее, чем увеличивается реактивная мощность рассеяния.

Зависимости потребления реактивной мощности от напряжения сети для некоторых потребителей приведены на рис. 2. Эти кривые - статические характеристики электрических нагрузок потребителей в целом, т. е. С учетом влияния на них трансформаторов, освещения и т.д.

Рис. 2. Статические характеристики электрических нагрузок: 1 - бумажный комбинат, cosц= 0,92, 2 - металлообрабатывающий завод, cosц= 0,93, 3 - текстильная фабрика, cosц= 0,77.



Чем меньше загрузка двигателей и чем выше коэффициент мощности их при номинальном напряжении, тем круче идет кривая зависимости потребляемой реактивной мощности от напряжения сети. Длительное снижение напряжения на 10% на зажимах электродвигателей при полной их загрузке приводит вследствие более высокой температуры обмоток к износу изоляции двигателей примерно вдвое скорее, чем при номинальном напряжении.

Размещено на Allbest.ru

...