причины возникновения отклонений частоты. Причины возникновения отклонений частоты в электроэнергетических системах

• Название: Причины возникновения отклонений частоты в электроэнергетических системах
• Дата: 29.10.2018
• Размер: 31.76 Kb.
• Имя файла: причины возникновения отклонений частоты.docx
• Тип: Реферат; #54914

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«БелгородскИЙ государственнЫЙ

технологическИЙ УНИВЕРСИТЕТ

им. В.Г. Шухова»

Кафедра «Электроэнергетика и автоматика»

Реферат

по дисциплине:

«Качество электроэнергии»
на тему:

«Причины возникновения отклонений частоты в электроэнергетических системах»
Выполнила:

ст. гр. МЭС-11

Лемешко К.О.
Проверил:

Проф. Сапрыка А.В.

Белгород 2018

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 3

ПОКАЗАТЕЛИ КАЧЕСТВА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ 4

ПРИЧИНЫ ВОЗНИКНОВЕНИЯ ОТКЛОНЕНИЙ ЧАСТОТЫ 6

Влияние отклонения частоты на работу электроприемников и электросистемы 7

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 8

групповой динамика социальный лидерство

ВВЕДЕНИЕ

Приемники электроэнергии (ПЭ) и аппараты, присоединенные к электрическим сетям, предназначены для работы при определенных номинальных параметрах: номинальной частоте переменного тока, номинальном напряжении, номинальном токе и т. п. Долгое время основными режимными параметрами, определяющими качество электрической энергии, считались значение частоты в электрической системе и уровни напряжения в узлах сети. Однако по мере внедрения в технологические производственные процессы электропотребителей, обладающих нелинейными вольтамперными характеристиками, все чаще приходилось учитывать возможные нарушения симметрии, синусоидальности формы кривой напряжения в трехфазных сетях.

На показатели качества электрической энергии заметное влияние оказывают параметры сетей. Например, напряжение на зажимах ПЭ будет зависеть от протяженности и характера сети, находящейся между источником питания (ИП) и данными ПЭ. Поэтому показатели, связанные с напряжением, являются местными (локальными), имеющими различные значения в точках сети. Частота сети является общесистемным (глобальным) параметром качества электрической энергии.

В требованиях к качеству электрической энергии, (ГОСТ 13109-99), указываются технически допустимые пределы отклонений значений от номинальных параметров. Первый у нас в стране государственный стандарт на качество электроэнергии был введен в 1967 г. (ГОСТ 13109 - 67). Он был скорректирован в 1979 и в 1987 гг., а в настоящее время действует новый ГОСТ 13109-99.

ПОКАЗАТЕЛИ КАЧЕСТВА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

Основные и дополнительные показатели качества электроэнергии
ГОСТ 13109-99 устанавливает показатели и нормы качества электрической энергии (КЭ) в электрических сетях систем электроснабжения общего назначения переменного трехфазного и однофазного тока частотой 50 Гц в точках, к которым присоединяются электрические сети, находящиеся в собственности различных потребителей, или приемники электрической энергии (точки общего присоединения - ТОП).

Этот ГОСТ устанавливает 11 основных показателей качества электроэнергии (ПКЭ):

1. 
   отклонение частоты δf;
   
2. 
   установившееся отклонение напряжения δU_у;
   
3. 
   размах изменения напряжения δU₁
   
4. 
   дозу фликера (мерцания или колебания) Р_t;
   
5. 
   коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения К_U
   
6. 
   коэффициент п-й гармонической составляющей напряжения К_U(n)
   
7. 
   коэффициент несимметрии напряжений по обратной последовательности К_2U',
   
8. 
   коэффициент несимметрии напряжений по нулевой последовательности К_0U;
   
9. 
   глубину и длительность провала напряжения δU_n , ∆t_n;
   
10. 
    импульсное напряжение U_имп;
    
11. 
    коэффициент временного перенапряжения К_лерU.
    

При определении значений некоторых показателей КЭ используют следующие вспомогательные параметры электрической энергии:

1) частоту повторения изменений напряжения F_δUt

2) интервал между изменениями напряжения ∆_{ti, ti + 1}

3) глубину провала напряжения δU_n;

4) частота появления провалов напряжения F_n.

5) длительность импульса по уровню 0,5 его амплитуды ∆t_имп0,5;

6) длительность временного перенапряжения ∆t_пер U

Установлены два вида норм ПКЭ: нормально допустимые (норм.) и предельно допустимые (пред.).
Отклонение частоты и причины его возникновения
Отклонение частоты в электрической системе, Гц, характеризует разность между действительным и номинальным значениями частоты переменного тока в системе электроснабжения и определяется по выражению

δf = f - f_ном 1

Допустимые нормы по отклонению частоты составляют

δf_норм= ± 0,2 Гц, δf_пред =± 0,4 Гц

Частота переменного тока в электрической системе определяется скоростью вращения генераторов электростанций. Номинальное значение частоты в ЕЭС России 50 Гц в электрической системе может быть обеспечено при условии наличия резерва активной мощности. В каждый момент времени в электрической системе должно забыть обеспечено равенство (баланс) между мощностью генераторов электростанций и мощностью, потребляемой нагрузкой с учетом потерь мощности на передачу в электрической сети. Ввод резервной мощности возможен в системе за счет дополнительного расхода энергоносителя турбин электростанций.

ПРИЧИНЫ ВОЗНИКНОВЕНИЯ ОТКЛОНЕНИЙ ЧАСТОТЫ

Как известно из курса ТОЭ, в нормальном установившемся режиме суммарная мощность, вырабатываемая всеми генераторами электрической системой, должна быть точно ровна суммарной мощности всех электроприемников, подключенных к системе в данный момент. В этом случае скорость вращения генераторов системы (а все они вращаются синхронно), а, следовательно, и частота в электросистеме, должна оставаться постоянной и равной номинальной − 50 Гц (в США, Японии и ряде других стран 60 Гц).

Всякое нарушение баланса между вырабатываемой и потребляемой мощностями вызывает изменение скорости вращения генераторов, т.е. частоты в системе.

При аварийном отключении одного или нескольких генераторов, или подключении мощных нагрузок в системе возникает дефицит активной мощности. Электрическая нагрузка (их отдаваемый ток) на оставшиеся в работе генераторы возрастает. При этом турбины этих генераторов начинают тормозиться, что приводит к понижению частоты в системе.

Автоматические регуляторы частоты (АРЧ) увеличивают подачу пара в турбины (или воды в гидротурбины) и их обороты (мощность) увеличиваются, соответственно увеличивается до номинальной и частота, вырабатываемая исправными генераторами.

Такое поддержание частоты возможно только при наличии резерва активной мощности в генераторах, то есть, если генераторы до рассматриваемого момента были частично не догружены. Если же все резервы по мощности будут исчерпаны, системе не удается восстановить частоту.

При отключении мощных нагрузок, у системы появляется избыточная генерируемая мощность, т.к. мощность, вырабатываемая турбинами генераторов, в первый момент остается неизменной, что приводит к повышению их оборотов, и, соответственно, частоты в системе. При этом вступают в действие регуляторы скорости паровых турбин, которые несколько уменьшают подачу пара (в гидравлических турбинах – подачу воды), снижая тем самым вырабатываемую генератором мощность до достижения нового баланса мощности в системе.

Регуляторы скорости вращения паровых турбин работают достаточно быстро, поэтому сброс нагрузки проводит к незначительному возрастанию частоты и быстрому ее восстановлению до номинального значения. В гидравлических турбинах регуляторы действуют медленнее и у них скорость вращения (частота) может повыситься до 120 – 140 %.

Влияние отклонения частоты на работу электроприемников и электросистемы

Незначительные снижения частоты (на несколько десятых герца) не представляет серьезной проблемы для электросистемы, но такое понижение частоты не благоприятно отражается на работе потребителей. С понижением частоты снижается скорость вращения электродвигателей (особенно асинхронных) и, соответственно, производительность приводимых ими в движение механизмов.

На отдельных предприятиях отклонение частоты от номинальной может привести к нарушению технологии производства, снижение частоты на 3 – 5% нарушает работу радиооборудования и ряда автоматических устройств управления. При снижении частоты резко возрастает реактивная мощность трансформаторов и вращающихся машин, что снижает экономичность работы электрических сетей.

Крайне отрицательно влияет снижение частоты на работу тепловых электростанций. Так, например, снижение частоты на 3 – 5 Гц влечет уменьшение на 20 – 40 % подачу воды в конденсатор циркуляционными насосами. Это ведет к уменьшению располагаемой мощности (мощности, которую может генерировать) станции, что в свою очередь ведет к дальнейшему падению частоты в системе. Это опасное явление получило название «лавина частоты».

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Опыт проектирования и эксплуатации электрических сетей показывает, что мероприятия по исключению и снижению влияния электрических сетей на показатели качества электроэнергии могут быть весьма дорогими. 

Отклонения частоты отрицательно влияют на работу электронной техники: отклонение частоты более +0,1 Гц приводит к яркостным и геометрическим фоновым искажениям телевизионного изображения, изменения частоты от 49,9 до 49,5 Гц влечет за собой почти четырехкратное увеличение допустимого размаха телевизионного сигнала к фоновой помехе. Изменение частоты до 49,5 Гц требует существенного ужесточения требований к отношению сигнал/фоновая помеха во всех звеньях телевизионного тракта — от оборудования аппаратно-студийного комплекса до телевизионного приемника, выполнение которых сопряжено со значительными материальными затратами.

Кроме этого, пониженная частота в электрической сети влияет и на срок службы оборудования, содержащего элементы со сталью (электродвигатели, трансформаторы, реакторы со стальным магнитопроводом), за счет увеличения тока намагничивания в таких аппаратах и дополнительного нагрева стальных сердечников.

Для предотвращения общесистемных аварий, вызванных снижением частоты, предусматриваются специальные устройства автоматической частотной разгрузки (АЧР), отключающие часть менее ответственных потребителей. После ликвидации дефицита мощности, например, после включения резервных источников, специальные устройства частотного автоматического повторного включения (ЧАПВ) включают отключенных потребителей и нормальная работа системы восстанавливается.

Поддержание нормальной частоты, соответствующей требованиям стандарта является технической, а не научной задачей, основной путь решения которой — ввод генерирующих мощностей с целью создания резервов мощности в сетях энергоснабжающих организаций.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. Головкин П. И. Энергосистема и потребители электрической энергии. -М: Энергия, 1979.

2. Ермилов А. А. Основы электроснабжения промышленных предприятий. -М.: Энергоатомиздат, 1983.

3. Иванов В. С, Соколов В. И, Режимы потребления и качество электроэнергии систем электроснабжения промышленных предприятий. - М.: Энергоатомиздат, 1987.

4. Идельчик В.И. Электрические системы и сети: Учебник для вузов. - М.: Энергоатомиздат, 1989.

5. Киреева Э. А., Юнее Т., Айюби М. Автоматизация и экономия электроэнергии в системах промышленного электроснабжения: Справочные материалы и примеры расчетов. - М.: Энергоатомиздат, 1998.

6. Князевский Б. А., Липкин Б.Ю. Электроснабжение промышленных предприятий. - М.: Высш. шк., 1986.

7. Кудрин Б. И. Электроснабжение промышленных предприятий. - М.: Энергоатомиздат, 1995.

8. Липкин Б.Ю. Электроснабжение промышленных предприятий и установок. - М.: Высш. шк., 1990.

9. Неклепаев Б. Н. Электрическая часть электростанций. - М.: Энергия, 1986.

10. Переходные процессы в системах электроснабжения: Учебник / В. Н. Ви-нославский, Г. Г. ГГивняк, Л. И. Несен и др.; Под ред. В. Н. Винославского. - Киев: Выщашк., 1989.

11. Правила устройства электроустановок. - М.: Энергоатомиздат, 1998.

12. Проектирование промышленных электрических сетей / В. И. Крупович, А. А. Ермилов, В. С. Иванов, Ю. В. Крупович. - М.: Энергия, 3 979.

13. Справочник: Комплектные электротехнические устройства. - М.: Энергоатомиздат, 1999.

14. Справочник по проектированию электрических сетей и электрооборудования / Под ред. В. И. Круповича и др. 3-е изд. -М.: Энергия, 1981.

15. Справочник по проектированию электроснабжения. Электроустановки промышленных предприятий / Под ред. В. И. Круповича, Ю. Г. Барыбина, М.Л.Самовера.-М.: Энергия, 1980.

16. Справочник по электрспотреблению в промышленности / Под ред. Г. П. Минина и Ю. В. Копытова. - М.: Энергия, 1978.

17. Электрические сети жилых домов / Г. В. Мирер, И. К. Тульчин, Г. С. Гринберг, В. Н. Смирнов. - М.: Энергия, 1974.

18. Электротехнический справочник: В 3 т. Т. 3. В 2 кн. Кн.1. Производство и распределение электрической энергии. - М.: Энергоатомиздат, 1988.