УДК 621.311
ПРОВАЛЫ НАПРЯЖЕНИЯ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЯХ
,
Россия, г. Липецк, Липецкий ГТУ
В статье рассматриваются провалы напряжения в электрических сетях. Определены основные параметры, причины возникновения и способы борьбы с такими явлениями. Рассмотрено их влияние на технологические процессы.
The article discusses the voltage dip in electric mains. The main parameters, the causes of and ways to deal with such problems. Considered their influence on technological processes.
К качеству электрической энергии, как и к любому другому виду продукции, предъявляются определённые требования, так как оно является необходимым условием безопасного применения электрооборудования, а также непосредственно сказывается на экономических показателях производителей и потребителей электроэнергии. Провалы напряжения являются одним из показателей качества электроэнергии, которое в России определяется ГОСТом 13109-97 «Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения». ГОСТ 13109-97 дает следующую характеристику: провал напряжения – внезапное понижение напряжения в точке электрической сети ниже 0,9Uном, за которым следует восстановление напряжения до первоначального или близкого к нему уровня через промежуток времени от десяти миллисекунд до нескольких десятков секунд. Физически это означает, что требуемая энергия не поступает к нагрузке [1]. Последствия этого могут быть весьма серьезными, в зависимости от ее назначения и характера. К параметрам относится длительность Δtп, величина остаточного напряжения δUп, выражаемая в процентах от номинального, и частота появления провалов напряжения (рис. 1).
Рис. 1. Параметры провалов напряжения
На рисунке: 
– номинальное напряжение, В; 
– минимальное из всех измеренных среднеквадратичных значений напряжения, В; 
, 
– начальный и конечный моменты времени провала напряжения, с; 
– число провалов напряжения глубиной δUп и длительностью Δtп за период времени Т; М – общее число наблюдений.
Основные причины возникновения провалов напряжения в электрических сетях приведены на рис. 2. Из наиболее распространённых причин являются короткие замыкания на воздушных линиях сетей напряжением 110 кВ и выше. Провалы, при этом, отличаются достаточно большим числом затрагиваемых потребителей и низким уровнем остаточного напряжения. Оценить степень их влияния на потребителей можно, зная глубину и их длительность, а также степень чувствительности потребителей. В случае возникновения многофазных коротких замыканий глубина провалов напряжения оказывается значительно больше. Из этого следует, что поведение высоковольтных электродвигателей зависит от настройки защит в сети 110 кВ. Если защиты выполнены в с условием, что снижение напряжения на шинах источника питания ниже 0,65Uном, отключаются без выдержки времени, то при этом длительность провала напряжения составляет 0,20-0,25 секунды. Это не сказывается на работе высоковольтных синхронных и асинхронных электродвигателей. Защита минимального напряжения высоковольтных электродвигателей выполняется с выдержкой времени не менее 0,5 секунд, в связи с этим она сработать не успевает. Если же защита линий 110 кВ не обладает необходимым быстродействием при глубоких провалах напряжения, то синхронные электродвигатели, как правило, выходят из синхронизма, а асинхронные двигатели могут просто отключиться, что влечёт остановку или сбой в технологическом процессе производства [2].
Каждый провал напряжения приводит к кратковременному сбою в работе технологического оборудования. Разные отрасли промышленности реагируют по-своему на это явления. Особенно ощутимое влияние провалы напряжения оказывают на так называемые «непрерывные технологические процессы» в химии, нефтепереработке, металлургической и других подобных отраслях. В отличие, например, от конвейера механосборочного производства, который можно остановить и запустить снова. В зависимости от типа производства нужно учитывать и защиту от провалов напряжения.
Рис. 2. Причины возникновения провалов напряжения
Вероятность внезапного прекращения подачи электроэнергии должна учитываться при разработке регламентов технологических процессов. Провалы напряжения в системах электроснабжения нельзя исключить полностью, но возможно минимизировать ущерб от их влияния. Это достигается комплексом мероприятий в сетях внешнего и внутреннего электроснабжения[3]. Для уменьшения провалов напряжения применяют:
– маховик;
– статический компенсатор;
– параллельно подсоединённый синхронный двигатель;
– преобразователь постоянного тока;
– активный фильтр;
– динамический компенсатор искажения напряжения;
– источник бесперебойного питания;
– активный регулятор напряжения.
Главным отличием активного регулятора напряжения (АРН) от источника бесперебойного питания (ИБП) является то, что недостающая энергия в АРН берется от системы питания, а в ИБП – от батарей. Этим и объясняется то, что АРН дешевле по стоимости, чем ИБП, так как не требуются затраты на приобретение батарей. АРН компенсирует любые провалы напряжения со скоростью полуцикла. В ИБП огромное внимание следует уделять состоянию батарей, а в АРН нет накопителя энергии, поэтому нет необходимости часто его осматривать. Но если случится полное отключение энергии от потребителей, то в этом случае питание может поддерживать только ИБП.
Можно сделать вывод, что провалы напряжения в электрических сетях представляют опасность для работы потребителей. На предприятиях должна быть установлена защита от провалов напряжения. Она зависит от характера производства и его технологического процесса.
Литература
1. Фишман, B. C. Провалы напряжения в сетях промышленных предприятий [Текст] / B. C. Фишман // Новости электротехники. 2004. – №5(29). С. 15–19.
2. Шпиганович, напряжения в высоковольтных электрических сетях [Текст] / , , // Вести высших учебных заведений Черноземья. 2006. – №2. С. 21–26.
3. Пупин, защиты от провалов напряжения [Текст] / // Приложение к журналу Энергетик. 2011. – №5 (149). С. 19–30.
, д. т.н., профессор, заведующий кафедрой электрооборудования ЛипецкийГТУ.
, студентка кафедры электрооборудования ЛипецкийГТУ. Адрес: Липецкая область, посёлок Лев Толстой, ул. , д. 17, e-mail:*****@***ru,
