Курсовая работа: Електромережі та електрообладнання

2. Якщо умови п. 1 не задовольняються, з'являються негативні впливи на споживачів. Ці впливи мають як загальні, так і специфічні особливості в залежності від характеру порушення, зв'язаного зі зниженням якості електроенергії. Останнє необхідно враховувати при встановленні системи показників якості електроенергії.

3. Несприятливий вплив на споживачів може виявлятися як постійно, шляхом нагромадження необоротних змін (брак чи недовідпустка продукції, старіння ізоляції й ін.), так і стрибкоподібно (відмовлення чи збої в роботі автоматичних пристроїв, вибухи батарей конденсаторів і ін.). Ця обставина свідчить про необхідність обмеження припустимих значень показників якості електроенергії, що визначають зазначені негативні впливи.

4. Електромагнітні й інші характеристики електричних систем і систем електропостачання споживачів змінюються в часі, як правило, по імовірностях законах, тому показники якості електроенергії є випадковими величинами.

2. Несиметрія електричних режимів, її природа, характеристика і

регламентування

Несиметричним режимом роботи багатофазної електричної системи називають такий режим, при якому умови роботи однієї чи усіх фаз виявляються неоднаковими.

У багатофазних системах, наприклад трифазних, розрізняють короткочасні і тривалі (експлуатаційні) несиметричні режими.

Короткочасна несиметрія звичайно зв'язана з такими аварійними процесами, як, наприклад, короткі замикання, обрив з замиканням на землю, відключення фаз при однофазному автоматичному повторному включенні і т.д. Тривала несиметрія може виникнути при наявності несиметріїв тому чи іншому елементі системи електропередач, або при підключенні до системи несиметричних (наприклад, однофазних) навантажень.

Несиметрію, обумовлену несиметрією лінії електропередачі, називають подовжною. Нею характеризуються, наприклад, неповно-фазні режими, що виникають при пофазному ремонті лінії чи електропередачі іншого устаткування, і післяаварійні режими, коли при аварії на одній з фаз лінії електропередачі відключенню підлягає тільки ушкоджена фаза. Подовжна несиметрія властива також спеціальним системам електропередач: два провода — земля (ДПЗ), два провода - рейки (ДПР), два провода - труба (ДПТ) і ін.

Несиметрію, обумовлену несиметричним навантаженням (однофазні електрометричні установки, електрозварювальні пристрої, тягові навантаження й ін.), називають поперечною.

При несиметричному режимі в трифазній системі з'являються симетричні складові струмів і напруг зворотної і нульової послідовностей, що негативно впливають на роботу електроустаткування. Струми зворотної послідовності викликають появузворотньо синхронного магнітного поля, що обумовлює додаткове нагрівання електричних машин і зниження обертаючих моментів електродвигунів, а також спотворює трикутник напруг у споживача і на генераторних шинах. Струми нульової послідовності ведуть до несиметрії фазних напруг мережі, а також негативно впливають на лінії, що поблизу знаходяться, (наприклад, лінії зв'язку).

Несиметрію трифазної системи прийнято характеризувати коефіцієнтами несиметрії струмів і напруг:

e_{і = =} e_і е^{j Y I} ; (1)

e_u = =e_u e^{j Y u} , (2)

де U', I' і U", I"- симетричні складові напруг і струмів прямої і зворотної послідовностей.

2.1 Синхронні генератори

При наявності несиметричних навантажень великої потужності, що харчуються від трифазної системи, у статорах генераторів протікають струми прямої, зворотної і нульової послідовностей. Струмипрямоїпослідовностістворюютьмагнітнеполе, щообертаєтьсясинхроннозротором, азворотної — магнітнеполе, щообертаєтьсязподвійноюсинхронноюшвидкістювнапрямку, зворотномунапрямкуобертанняротора, інаводитьвостанньомуе.р. с. зчастотою 100 гц. Цяе. р. с. обумовлюєвобмотцізбудженняструму, щопульсуєполеякеможнарозкластинадвіскладові: поле, щообертаєтьсявнапрямкуобертанняротораінавідневстаторіе.р. с. потрійноїчастоти, іполе, щообертаєтьсявнапрямку,зворотньомунапрямкуобертанняротора, інавідневстаторіе.р. с. зчастотоюосновногополязворотньоїпослідовності, частковокомпенсуючийого. Е. р. с. потрійної частоти викликає в статорі струми прямої і зворотної послідовностей такої ж частоти. Магнітне поле струмів зворотної послідовності викликає в обмотці ротора е.р.с. з частотою 200 гц і т.д.

Таким чином, у статорі створюється непарний, а в обмотці збудження — парний спектр гармонік струмів прямої і зворотної послідовностей. Ці струми обумовлюють додаткове нагрівання як статора, так і ротора синхронної машини, що досягає часто загрозливих величин, особливо для ротора.

2.2 Асинхронні електродвигуни

Несиметричні струми, викликані в системі несиметричним навантаженням, унаслідок кінцівки опорів ліній електропередач викликають несиметрію напруг. В асинхронних електродвигунах ця несиметрія обумовлює додаткове нагрівання, а також протидіючий обертаючий момент, що зменшує корисний момент. Зменшення корисного моменту за рахунок протидіючого стосовно моменту при симетричному навантаженні визначається вираженням

m=×=×e_u ² (3)

де S — ковзання; Z' і Z'' — опори прямої і зворотної послідовностей.

Для індукційного двигуна в номінальному режимі Z" »» 0,16Z', а максимальне ковзання при повному навантаженні дорівнює 0,05.

Тому:

m=××»e_u ² (4)

Таким чином, зменшення обертаючого моменту дорівнює квадрату коефіцієнта несиметрії напруг. Відзначимо, що так якдля загальмованого двигуна S = 1, а Z’= Z’’ то вираження справедливе також і для пускового режиму.

Оскільки опір зворотньої послідовності асинхронних електродвигунів у 5—7 разів меньший опору прямої послідовності, то при наявності навіть невеликої по величині складовій напруг зворотної послідовності виникає струм значної величини. Цей струм накладається на струм прямої послідовності й обумовлює додаткове нагрівання ротора і статора, у результаті чого швидко старіє ізоляція і зменшується розташовувана потужність двигуна. Установлено, що термін служби цілком навантаженого асинхронного двигуна, що працює при несиметрії напруг у 4%, скорочується в два рази.

Особливо небезпечна несиметрія напруг для асинхронних двигунів при підвищеній напрузі мережі (у таких умовах працюють, наприклад, двигуни для приводу допоміжних механізмів на електровозах перемінного струму). У результаті дії несиметрії і підвищеної напруги припустима потужність двигунів значно знижується. Тому в таких випадках установлену потужність асинхронних двигунів необхідно збільшувати в 2—2,5 рази. Оскільки додаткові теплові втрати мають квадратичну залежність від несиметрії напруг, то тривала несиметрія напруг приблизно в 2% мало впливає на термін служби цілком навантаженого асинхронного двигуна.

У деяких випадках навантаження буває обмежене чи переривчасте і припустима несиметрія напруг може бути трохи більша. Це зумовлене тим, що неприпустиме нагрівання настає тільки після тривалого впливу несиметрії, і в розрахунки можна вводити не максимальну і діючу нетривалий час несиметрію, а використовувати величину, дію якої триває чверть чи пів години. Результати досліджень показали, що припустимою несиметрією напруг для асинхронних двигунів варто вважати несиметрію до 2%. Як видно з вираження, зниження обертаючого моменту при цьому буде також незначним.