реферат. Юсуфджонов Т.С.. Качество электроэнергии и электромагнитная совместимость
 Скачать 158 Kb.
|
|
МИНОБРНАУКИ РОССИИ Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина) Кафедра: ЭТПТ Реферат по дисциплине «Введение в специальность» Тема: Качество электроэнергии и электромагнитная совместимость.
Санкт-Петербург 2022 ЗАДАНИЕ на реферат
Аннотация Цель: Изучить представление о качестве электроэнергии и электромагнитной совместимости. Задачи: рассмотреть гост 32144-2013. Изучить определения электромагнитной соместимости Актуальность: качество и совместимость важная характеристика для работы приборов, устройств и другой техники. А Работа каждого в наши дни связано так или иначе с техникой. содержание
введение Развитие современной цивилизации неразрывно связано с использованием различных видов энергии. Важнейшую роль в научно-техническом прогрессе играет использование электромаг нитных процессов различных частотных диапазонов - от посто янного тока постоянного магнитного поля до рентгеновского из лучения и у-лучей. Чтобы устройства работали без сюрпризов, то есть чтобы электричество не сказывалось на работу и не выводила их из строя нам нужно знать как э 1.Общие свдения Проблема качества электроэнергии относится к наиболее значимым в электроэнергетике. Это обусловлено отрицательными последствиями низкого качества электроэнергии (КЭ), такими как: увеличение потерь электроэнергии; сокращение срока службы изоляции электроустановок, технологического оборудования; сбои, ошибки и отказы в работе релейной защиты и автоматики, телемеханики и связи, микропроцессорной техники; увеличение капитальных вложений в электрические сети и системы электроснабжения; рост эксплуатационных издержек в сетях энергосистем и их потребителей; снижение надежности и устойчивости систем; нарушение нормального функционирования электроприемников и потребителей электроэнергии; возрастание рисков для здоровья и жизни людей, окружающей среды. Качество электроэнергии – это совокупность её свойств, определяющих воздействия на электрооборудование, аппараты и приборы и оцениваемых параметрами качества электроэнергии, описывающими особенности процесса передачи электроэнергии для ее использования в нормальных условиях эксплуатации. Нормальные условия эксплуатации предусматривают непрерывность электроснабжения при обеспечении промышленной частоты напряжения питания требуемой величины, формы волны, его одинаковости по фазам (симметрии). К параметрам качества электроэнергии относят следующие: отклонение напряжения, колебание напряжения, несинусоидальность кривой напряжения, несимметрию напряжения, отклонение частоты, электромагнитные помехи. Отклонение напряжения – это медленнее изменение его значений относительно номинального. Колебание напряжения – это быстрые изменения его текущих значений относительно друг друга. Несинусоидальность кривой напряжения – это искажение формы волны, т.е. отличие формы кривой напряжения от синусоиды. Несимметрия напряжения – это неравенство фазных и линейных напряжений как по амплитуде, так и аргументу (углу). Отклонение частоты – это изменение текущих значений частоты относительно номинального. Электромагнитные помехи – это выбросы (импульсы) и провалы напряжения длительностью не более 30 с, кратковременные перенапряжения. 1.1 Термины. Формулы Термин и формул достаточно много и я буду рассматривать некоторые из них так как все расматреть я физически не успею. Отклонение напряжения - отличие фактического напряжения в установившемся режиме работы системы электроснабжения от его номинального значения. Влияние отклонения напряжения на потребителей: Технологические установки: При снижении напряжения существенно ухудшается технологический процесс, увеличивается его длительность. При повышении напряжения снижается срок службы оборудования, повышается вероятность аварий. Освещение: Снижается срок службы ламп освещения, так при величине напряжения 1,1·Uном срок службы ламп накаливания снижается в 4 раза. Колебания напряжения — быстро изменяющиеся отклонения напряжения длительностью от полупериода до нескольких секунд Влияние колебаний напряжения на работу электрооборудования: Отклонения напряжения, усугублённые резкопеременным характером, ещё более снижают эффективность работы и срок службы оборудования. Способствуют отключению автоматических систем управления и повреждению оборудования. Колебания амплитуды и, в большей мере, фазы напряжения вызывают вибрации электродвигателя, приводимых механизмов и систем. В частности, это ведёт к снижению усталостной прочности аппаратов и снижению срока их службы. Провал напряжения - внезапное и значительное снижение напряжения (менее 90 % Uном) длительностью от полупериода до нескольких десятков секунд с последующим восстановлением напряжения. Влияние провалов напряжения на потребителей: Технологические установки: При провалах напряжения может произойти срыв технологического процесса. Электропривод: При снижении напряжения на зажимах асинхронного электродвигателя на 15 % момент снижается на 25 %. Двигатель может не запуститься или остановиться. При значительном снижении напряжения на выводах двигателей, работающих с полной нагрузкой, момент сопротивления механизма может превысить вращающий момент, что приводит к “опрокидыванию” двигателя, т.е. к его остановке. Импульс напряжения - резкое повышение напряжения длительностью менее 10 миллисекунд. Несимметрия напряжений — несимметрия трёхфазной системы напряжений Влияние нессиметрии напряжений на работу электрооборудования: Возрастают потери электроэнергии в сетях от дополнительных потерь в нулевом проводе. Однофазные, двухфазные потребители и разные фазы трёхфазных потребителей электроэнергии работают на различных не номинальных напряжениях, что вызывает те же последствия, как при отклонении напряжения. В электродвигателях, кроме отрицательного влияния несимметричных напряжений, возникают магнитные поля, вращающиеся встречно вращению ротора. Общее влияние несимметрии напряжений на электрические машины, включая трансформаторы, выливается в значительное снижение срока их службы. Например, при длительной работе с коэффициентом несимметрии по обратной последовательности K2U = 2...4 %, срок службы электрической машины снижается на 10...15 %, а если она работает при номинальной нагрузке, срок службы снижается вдвое. Виновники ухудшения качества электроэнергии Отклонение напряжения в той или иной точке сети происходит под воздействием медленного изменения нагрузки в соответствии с её графиком - изменения режимов работы приемников электроэнергии и изменения режимов питающей энергосистемы. Колебание напряжения При работе электроприемников с резкопеременной ударной нагрузкой в электросети возникают резкие изменения потребляемой мощности, что вызывает изменения напряжения сети. Отклонения и колебания частоты Нарушение баланса между мощностью, вырабатываемой генератором электростанции или энергосистемы, и мощностью требуемой промышленными предприятиями, приводит к изменению частоты тока электросети. Основной причиной возникновения колебаний частоты являются мощные приемники электроэнергии с резкопеременной активной нагрузкой (тиристорные преобразователи главных приводов прокатных станов). Активная мощность этих приемников изменяется от нуля до максимального значения за время менее 0,1с, вследствие чего колебания частоты могут достигать больших значений. Несинусоидальность формы кривой напряжения и тока Значительное распространение получили нагрузки, вольтамперные характеристики которых нелинейны. K их числу относятся : тиристорные преобразователи, установки дуговой и контактной сварки, электродуговые сталеплавильные и руднотермические печи, газоразрядные лампы и др. Эти нагрузки потребляют из сети ток, кривая которого оказывается несинусоидальной, в результате возникают нелинейные искажения кривой напряжения сети или, несинусоидальные режимы. Импульс напряжения Импульсные перенапряжения возникают при грозовых явлениях и при коммутациях оборудования (трансформаторы, двигатели, конденсаторы, кабели), в том числе при отключении токов КЗ. 1.2 Управление качеством электроэнергии Под управлением КЭ понимают проведение методических, организационных и технических мероприятий, направленных на обеспечение КЭ в системах электроснабжений в пределах установленных норм и правил. Методические мероприятия направлены на: ограничение уровней ПКЭ, источником искажения качества электроэнергии при этом является как электрооборудование и отдельные ЭП потребителя, так и технологическое оборудование энергосистемы; управление нормальными, аварийными и послеаварийными режимами путем регулирования напряжения и частоты; контроль и анализ ПКЭ; обеспечение надежности функционирования систем электроснабжения в условиях нормального качества электроэнергии. К организационным мероприятиям относится правовое и нормативное обеспечение КЭ, включающее юридическую, экономическую и финансовую базу и направленное на укрепление на оптовых и розничных рынках энергии и мощности договорной основы в части требований к КЭ. Технические мероприятия включают в себя: применение схемных и технических решений, технических средств, направленных на обеспечение КЭ в нормируемых пределах; мониторинг КЭ; производство средств измерения для учета и контроля КЭ, систем управления КЭ, в т.ч. и автоматизированных. Влияние качества электроэнергии на электрические сети и электроприемники Отклонение напряжения Асинхронные двигатели: при отклонении напряжения изменяются частота вращения ротора, значения потерь активной мощности, потребляемой реактивной мощности, срок службы изоляции, экономические показатели, характеризующие работу двигателя. Потери активной мощности в полностью загруженных двигателях возрастают при снижении напряжения вследствие увеличения тока, потребляемого из сети; при повышении напряжения эти потери соответственно уменьшаются. При малых загрузках двигателя характер зависимости меняется, т.е. увеличение напряжения приводит к росту потерь. Изменения активных потерь в асинхронном двигателе при отклонениях напряжения в пределах 5 – 10 % номинального значения, UНОМ невелики: не более 0,03 ΔPНОМ (ΔPНОМ – номинальные потери активной мощности), но и они оказываются того же порядка, что и потери в питающих их электрических сетях. Отклонение напряжения приводит к изменению потребляемой реактивной мощности. Например, для двигателей серии А мощностью 20 – 100 кВт в диапазоне допустимых отклонений напряжения изменение напряжения на 1 % влечет за собой изменение потребляемой реактивной мощности на 3 %. При положительных отклонениях напряжения усиливается электромагнитная связь между полями статора и ротора, что приводит к увеличению частоты вращения ротора. Для механизмов с вентиляторным моментом сопротивления, пропорциональным квадрату частоты вращения, изменение частоты сопровождается изменением производительности. При положительных отклонениях напряжения срок службы изоляции, определенный при номинальном напряжении, ТН, изменяется обратно пропорционально квадрату коэффициента загрузки, k загр: Т = Тн / k2 загр. Синхронные двигатели: при отклонении напряжения изменяется генерируемая реактивная мощность, потери мощности, запас статической устойчивости. Максимальный электрический момент двигателя при постоянном токе возбуждения изменяется пропорционально напряжению; это вызывает соответствующее изменение запаса статической устойчивости двигателя. При наличии отклонений напряжения в сети также изменяется генерируемая двигателем реактивная мощность. Чем выше напряжение, тем ниже реактивная мощность для синхронных двигателей с высокими значениями ОКЗ (1,25 и более) и малым коэффициентом загрузки. Для двигателей с ОКЗ меньшим 1,25 снижение напряжения вызывает уменьшение генерируемой им реактивной мощности. Потери активной мощности в синхронном двигателе возрастают с увеличением напряжения в сети и его загрузки по реактивной мощности. Вентильные и тиристорные преобразователи: при соблюдении постоянства выпрямленного тока отклонение напряжения приводит к изменению коэффициента мощности преобразователя и потребляемой реактивной мощности. Если преобразователи неуправляемые, то отклонение напряжения влияет на производительность механизмов и расход электроэнергии. В современном производстве применяются управляемые вентильные преобразователи, коммутируемые в основном по трехфазной мостовой схеме. В ряде технологических процессов (например, электролиз) требуется обеспечить постоянство выпрямленного тока, которое можно получить с помощью системы автоматического регулирования преобразователей. Соблюдение этого требования при отклонениях напряжения сети приводит к изменению коэффициента мощности преобразователя. Повышение напряжения приводит к уменьшению коэффициента мощности и повышенному потреблению реактивной мощности. При поддержании постоянства выпрямленного тока влияние отклонений напряжения на технологический процесс не обнаруживается. Электрические установки: отрицательные отклонения напряжение приводят к снижению производительности и повышению расходу электроэнергии. Осветительные установки: положительные отклонения напряжения увеличивают производительность и сокращают срок службы ламп. Качество работы осветительных установок существенно влияет на производственный процесс. Так, увеличение освещенности рабочего места на 10 % приводит к увеличению производительности труда на 14 %. Но при повышении напряжения срок службы ламп сокращается. Например, при отклонении напряжения равном 10 %, срок службы ламп сокращается в 3 раза. Несимметрия напряжения Источники несимметрии – мощные однофазные и двухфазные электроприемники, трехфазные электроприемники, работающие в несимметричном режиме, неполнофазные режимы сети. При несимметрии напряжения в сети появляются дополнительные потери в ее элементах, сокращается срок службы изоляции, ламп, оборудования, снижается генерируемая реактивная мощность синхронных машин, экономические показатели оборудования. Колебание напряжения Колебания напряжения возникают главным образом при работе резкопеременных нагрузок: управляемых вентильных или тиристорных преобразователей с широким диапазоном и большой скоростью регулирования, дуговых сталеплавильных печей (ДСП), сварки. Колебания напряжения отрицательно складываются на зрении и на производительности технологических процессов. При размахах изменений напряжения более 10% наблюдается погасание газоразрядных ламп; при размахах более 15% отпадают контакты магнитных пускателей, выходят из строя батареи конденсаторов (БК) и вентили преобразовательных агрегатов. Колебания напряжения отрицательно сказываются на работе большого числа потребителей: на работе индукционных печей; синхронных двигателей высокочастотных преобразовательных агрегатов; сварки; систем автоматического регулирования, в большинстве случаев выводя их из строя. Колебания напряжения отрицательно сказываются на зрении и на производительности технологических процессов. При размахах изменений напряжения более 10 % наблюдается погасание газоразрядных ламп; при размахах более 15 % отпадают контакты магнитных пускателей, выходят из строя батареи конденсаторов (БК) и вентили преобразовательных агрегатов. При колебаниях напряжения снижается производительность электролизных установок, сокращается их срок службы, на заводах химического волокна рвутся нити или становятся разнотолщинными, а это брак. Колебания амплитуды и фазы напряжения, вызываемые работой прокатных станов, приводят к колебаниям электромагнитного момента, активной и реактивной мощности синхронных генераторов ТЭЦ предприятий, что отрицательно сказывается на экономичности работы всей станции в целом, может вызвать неустойчивую работу систем автоматического регулирования возбуждения и реактивной мощности синхронных генераторов, а также ложную работу устройств форсировки тока возбуждения. Несинусоидальность напряжения Несинусоидальные режимы возникают в сетях с нелинейными нагрузками: вентильными преобразователями, ДСП, мощными магнитными усилителями, люминесцентными и ртутными лампами и т.д. Высшие гармоники напряжения и тока неблагоприятно влияют на электрооборудование, системы автоматики, релейной защиты, телемеханики и связи: появляются дополнительные потери в электрических машинах; силовых трансформаторах и сетях; затрудняется компенсация реактивной мощности с помощью батарей конденсаторов, так как они вспучиваются и взрываются из-за перегрева токами высших гармоник; сокращается срок службы изоляции электрических машин и аппаратов; возникает аварийность в кабельных сетях; появляются сбои в работе релейной защиты и автоматики, телемеханики и связи. Высшие гармоники напряжения и тока также сказываются на значениях коэффициентов мощности и вращающего момента электродвигателей. Однако, снижение этих величин оказывается небольшим. Уровень дополнительных активных потер от высших гармоник в сетях энергосистем и в сетях предприятий, электрифицированного железнодорожного транспорта варьируется в зависимости от структуры электропотребления и может достигать 30-40% от потерь при синусоидальных токах и напряжениях. Наибольшему воздействию высших гармоник подвергаются батареи конденсаторов. Электромагнитные помехи (ЭМП) Причины возникновения ЭМП: однофазные короткие замыкания на ЛЭП, которые либо самоликвидируются, либо устраняются при кратковременном отключении с последующим АПВ; междуфазные замыкания в результате атмосферных явлений; отключение компенсирующих устройств; перенапряжения при оперативных и аварийных коммутациях, при коммутациях батарей конденсаторов и резонансных фильтров, отключении ненагруженных линий и силовых трансформаторов, неодновременной коммутации контактов коммутационной аппаратуры, феррорезонансные явления. Количество посадок напряжения с глубиной до 20 % достигает в распределительных сетях 60 %. Свыше 2/3 остановов механизмов приходится на посадки с глубиной более 20 %. Увеличение мощности энергосистем и количества ВЛ, применяемых для надежности электроснабжения, приводит к снижению надежности функционирования электронных систем управления и возрастанию числа отказов помехочувствительных электроприемников. Восприимчивость электронного оборудования и вычислительной техники к ЭМП зависит от амплитудно- частотных характеристик (АЧХ) электроприемников и от АЧХ помех. Крутизна фронта посадки напряжения оказывает существенное влияние на вероятность отказов помехочувствительных электроприемников. Несинусоидальность, колебания и отклонения напряжения усиливают восприимчивость электронных систем к ЭМП. Анализ сбоев персональных компьютеров показал, что основной причиной их возникновения являются электромагнитные помехи при наличии колебания и несимметрии питающего напряжения. При этом чувствительность их отдельных блоков к помехам различна. Качество электроэнергии существенным образом влияет и на надежность электроснабжения: возрастает число отказов элементов, число ложных срабатываний релейной защиты (в том числе и микропроцессорной), наблюдается аварийный выход из строя некоторых видов оборудования. 1.4 Основные определения Система электроснабжения общего назначения – совокупность электроустановок и электрических устройств, предназначенных для обеспечения электрической энергией различных потребителей электрических сетей. Пользователь электрической сети - сторона, получающая электрическую энергию от электрической сети либо передающая электрическую энергию в электрическую сеть. К пользователям электрических сетей относят сетевые организации и иных владельцев электрических сетей, потребителей электрической энергии, а также генерирующие организации. Распределительная электрическая сеть - совокупность электроустановок для передачи и распределения электрической энергии между пользователями электрической сети, состоящая из подстанций, распределительных устройств, токопроводов, воздушных и кабельных линий электропередачи, работающих на определенной территории. Сетевая организация - организация, владеющая на праве собственности или на ином установленном федеральными законами основании объектами электросетевого хозяйства, с использованием которых оказывающая услуги по передаче электрической энергии и осуществляющая в установленном порядке технологическое присоединение энергопринимающих устройств (энергетических установок) юридических и физических лиц к электрическим сетям, а также осуществляющая право заключения договоров об оказании услуг по передаче электрической энергии с использованием объектов электросетевого хозяйства, принадлежащих другим собственникам и иным законным владельцам и входящих в единую национальную (общероссийскую) электрическую сеть. Потребитель электрической энергии – юридическое или физическое лицо, осуществляющее пользование электрической энергией (мощностью) на основании заключенного договора. Как улучшить качество электроэнергииВ случае существенных отклонений параметров качества электроэнергии следует прежде всего обратиться в обслуживающую организацию, к поставщику электрической энергии. Если административные действия по улучшению качества электроэнергии не дадут результатов, тогда необходимо использовать специальные средства защиты. Для улучшения параметров качества электроэнергии мы рекомендуем использовать: средства защиты от скачков напряжения, стабилизаторы напряжения, источники бесперебойного питания. 2. Электромагнитная совместимость 2.1 Понятые электромагнитной совместимости Понятие совместимости предполагает наличие как минимум двух субъектов, один из которых воздействует на другой. Воздействие характеризуется действующим фактором, для которого должны быть определены: - значение величины действующего фактора для одного субъекта, - значение величины, характеризующей устойчивость к действующему фактору другого субъекта. Понятие электромагнитной совместимости появилось из проблемы несовместимости радиотехнических устройств Любые электрические и электронные изделия, включая аппараты, системы и стационарные и подвижные установки, способные создавать электромагнитные помехи и (или) восприимчивые к их воздействию, должны быть изготовлены таким образом, чтобы: − создаваемые ими электромагнитные помехи не превышали уровня, обеспечивающего функционирование радио- и телекоммуникационного оборудования и других изделий в соответствии с их назначением; − изделия имели достаточный уровень собственной устойчивости к электромагнитным помехам, обеспечивающий их функционирование в соответствии с назначением. Электромагнитная совместимость технических средств – способность технических средств функционировать с заданным качеством в определенной электромагнитной обстановке, не создавая при этом недопустимых электромагнитных помех другим техническим средствам и недопустимых электромагнитных воздействий на биологические объекты. электромагнитная помеха – электромагнитное явление или процесс естественного или искусственного происхождения, которые снижают или могут снизить качество функционирования технического средства. Электромагнитная помеха может излучаться в пространство или распространяться в проводящей среде; электромагнитное воздействие – электромагнитное явление или процесс, которые влияют или могут повлиять на биологические объекты. К электромагнитным воздействиям относятся создаваемые техническими средствами в окружающем пространстве электромагнитные, электрические и магнитные поля; биологические объекты – люди (персонал, обслуживающий технические средства, и население), животные и растения; Техническое средство: изделие, оборудование, аппаратура или их составные части, функционирование которых основано на законах электротехники, радиотехники и (или) электроники, содержащие электронные компоненты и (или) схемы, которые выполняют одну или несколько следующих функций: усиление, генерирование, преобразование, переключение и запоминание. Примечание. Техническое средство может быть радиоэлектронным средством (РЭС), средством вычислительной техники (СВТ), средством электронной автоматики (СЭА), электротехническим средством, а также изделием промышленного, научного и медицинского назначения (ПНМ-установки) 2.2 Критерии качества функционирования технических средств при воздействии помех Критерий А воздействие ЭМП никак не отражается на функциональных характеристиках аппаратуры, работа которой до, во время и после воздействия помехи происходит в полном соответствии с техническими условиями или стандартами. Критерий В допускается временное ухудшение функциональных характеристик аппаратуры в момент воздействия помехи. После прекращения воздействия ЭМП функционирование полностью восстанавливается без вмешательства обслуживающего персонала. Критерий С аналогичен В, но, в отличие от него, допускает вмешательство персонала для восстановления работоспособности аппаратуры (например, перезагрузки «зависшей» цифровой системы, повторного набора номера и т.п.). Критерий D физическое повреждение аппаратуры под действием помехи. Восстановление работоспособности возможно только путем ремонта. заключение Теперь вы знаете больше о качестве электроэнергии, его свойства, характеристики и узнали много терминов. А также улучшение качества если это зависит от вашего финансового положение или от вашей компетенции. список использованных источников 1. Статьи из сайта : «.ru.m.wikipedia.org» 2. Вагин, Г. Я. Электромагнитная совместимость в электроэнергетике / Г.Я. Вагин, А.Б. Лоскутов, А.А. Севостьянов. - М.: Академия, 2011. - 224 c. 3. Короткевич, М. А. Электромагнитная совместимость в электрических сетях / М.А. Короткевич. - М.: Вышэйшая школа, 2012. - 933 c. 4. Статья из сайта: «skat-ups.ru/articles/kachestvo-elektroenergii-elektricheskoj-energii/» | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||