СНИЖЕНИЕ ПРОВАЛОВ НАПРЯЖЕНИЯ

REDUCTION OF VOLTAGE DIPS

Maksim Petlin

Student of SamSTU, Russia, Samara

Аннотация. В данной публикации рассмотрена задача снижения провалов напряжения и за счёт чего происходят провалы напряжения. Провалы напряжения могут оказаться большой проблемой, например, к сбою в производственных процессах и к снижению качества. Подобные провалы возникают гораздо чаще, чем прерывания. Экономические последствия провалов напряжения часто сильно недооцениваются. Но что собой представляет провал напряжения на самом деле? Как возникает провал напряжения? Можно ли предотвратить провал напряжения или нужно попытаться ограничить возможный ущерб путем своевременного распознавания? В этой статье подробно освещаются эти вопросы.

Abstract. In this publication, the problem of reducing voltage dips and due to which voltage dips occur is considered. Voltage failures can lead to serious problems, for example, to a failure in production processes and to a decrease in quality. Such failures occur much more often than interruptions. The economic consequences of voltage failures are often greatly underestimated. But what is a voltage failure really? How does the voltage drop occur? Is it possible to prevent voltage failure or should we try to limit possible damage by timely recognition? This article covers these issues in detail.

Ключевые слова: напряжение, провалы, прерывания.

Keywords: Voltage, dips, interruptions.

Введение

Провалы напряжения могут серьезно повлиять на производственные процессы на предприятиях с сложной технологией производства, таких как химические, нефтеперерабатывающие и машиностроительные заводы. В таких процессах остановка и возобновление может занять несколько часов или даже несколько дней. Провалы напряжения могут привести к выходу из строя оборудования, сбоям в технологических процессах, недостатку и браку продукции, а также снижению ее качества. Провалы напряжения могут произойти в сетях общего доступа или в электроустановках потребителей. Они могут быть вызваны неисправностями в электрических системах или другими факторами.

Согласно стандарту, провал напряжения - это временное снижение напряжения в конкретной точке электрической системы ниже установленного порогового значения. Пороговое значение начала провала считается равным 90% опорного напряжения. Чтобы предотвратить провалы напряжения, на предприятиях могут использоваться различные методы, такие как установка стабилизаторов напряжения, регуляторов напряжения и других устройств. Кроме того, предприятия могут проводить регулярную проверку и обслуживание электрических систем, чтобы обнаруживать и устранять неисправности и предотвращать провалы напряжения. В целом, провалы напряжения могут оказать серьезное влияние на производственные процессы на предприятиях с сложной технологией производства. Поэтому важно проводить регулярную проверку и обслуживание электрических систем, а также использовать различные методы для предотвращения провалов напряжения.

Провал напряжения, как правило, связан с возникновением и окончанием КЗ или иного резкого возрастания тока в системе или электроустановке, подключенной к сети. В соответствии с требованиями стандарта провал напряжения рассматривается как двумерная электромагнитная помеха, интенсивность которой определяется как напряжением, так и длительностью.

В трехфазных системах электроснабжения за начало провала напряжения принимают момент, когда напряжение в одной из фаз падает ниже порогового значения начала провала напряжения, за окончание ПН принимают момент, когда напряжение во всех фазах возрастает выше порогового значения окончания ПН. В контексте требований стандарта длительность ПН может изменяться от 10 мс до 1 мин.

Электродвигатели, включая изделия с регулируемым приводом, особенно уязвимы перед провалами напряжения, поскольку нагрузка все еще требует энергии, которой, за исключением инерции движущихся частей, уже недостаточно. В системах с несколькими электроприводами управляющие элементы, определив снижение напряжения, могут подать сигнал на отключение двигателя при разных фактических значениях уменьшенного напряжения и применить различные величины замедления по сравнению друг с другом, что приведет к полной потере контроля за таким скоротечным процессом. Оборудование для обработки цифровых данных также крайне чувствительно к ПН, поскольку это событие может привести к потере данных и снижает общую эффективность системы обработки цифровых данных.

Что представляет собой провал напряжения?

В соответствии с европейским стандартом EN 50160 провалом напряжения считается внезапное понижение эффективных значений напряжения до значения от 90 % до 1 % от заданного, после чего следует непосредственное восстановление напряжения. Длительность провала напряжения составляет от половины периода (10 мс) до минуты.

Рисунок 1. Пример провала напряжения

Если эффективное значение напряжения не опускается ниже 90 % от заданного значения, это рассматривается как нормальное рабочее состояние. Если напряжение падает ниже 1 % от заданного значения, это считается прерыванием.

Таким образом, провал напряжения не следует путать с прерыванием. Прерывание возникает, например, после срабатывания предохранителя (тип. 300 мс). Пропадание напряжения в сети распространяется в форме провала напряжения по остальной распределительной электросети.

На рисунке (рис. 2) уточняется разница между провалом, коротким прерыванием и пониженным напряжением.

Рисунок 2. Разница между провалом, прерыванием и пониженным напряжением

Причины появления провалов напряжения

Токи включения. Вызывают мощные электродвигатели, конденсаторы и другие устройства. При их включении резко увеличивается сила тока на короткое время, а сопротивление остается прежним, поэтому на такое же время напряжение уменьшается до критичной отметки (возникает провал).

КЗ (короткое замыкание) в сети низкого напряжения. В этом случае в электросети возникает ток КЗ. Его величина напрямую зависит от суммарного значения сопротивлений и длины кабеля – чем оно больше, тем меньше сила тока. При КЗ происходит падение напряжения по полному сопротивлению, в результате чего появляется кратковременный провал напряжения.

КЗ в сети среднего напряжения. Если в предыдущем случае последствия от кратковременного провала напряжения минимальные, в сетях среднего напряжения вреда от них намного больше. Здесь причинами провалов могут быть земляные работы, механические повреждения соединительной муфты, естественный износ кабеля, КЗ в воздушных сетях. Ток большой силы, который возникает в результате КЗ, приводит к провалу напряжения во всей сети.

КЗ в сети высокого напряжения. Наиболее частая причина – грозы и ошибочные включения (человеческий фактор).

Проблемы в распределительных цепях. Провалы напряжения возникают в случае повреждения участка цепи. Продолжительность и глубина провала зависят от топологии цепи, суммарного сопротивления на поврежденном участке и мощности подключенной нагрузки.

Проблемы связанные с провалами напряжения

Отклонения, которые влияют на качество электроэнергии, негативно сказываются на работе электрооборудования. Конкретно провалы напряжения приводят к таким последствиям:

• снижается интенсивность светового потока в лампах накаливания;
• уменьшается чувствительность радио- и телеаппаратуры;
• с перебоями работают рентгеновские установки;
• возникают ложные срабатывания в электронных системах;
• нарушается работа городского электротранспорта;
• снижается мощность электродвигателей (плюс они быстрее изнашиваются).

Отклонения, которые влияют на качество электроэнергии, негативно сказываются на работе электрооборудования. Конкретно провалы напряжения приводят к таким последствиям:

• снижается интенсивность светового потока в лампах накаливания;
• уменьшается чувствительность радио- и телеаппаратуры;
• с перебоями работают рентгеновские установки;
• возникают ложные срабатывания в электронных системах;
• нарушается работа городского электротранспорта;
• снижается мощность электродвигателей (плюс они быстрее изнашиваются).

Средства защиты от провалов напряжения

- маховик;

- статический компенсатор;

- применение грозозащитных устройств линии 110 кВ;

- активный фильтр;

- комплексы устройств быстродействующего АВР;

- активный регулятор напряжения;

- современные микропроцессорные устройства релейных защит;

- источник бесперебойного питания;

- динамический компенсатор искажений напряжения;

- параллельно работающий синхронный двигатель.

Заключение

Провалы напряжения возникают относительно часто, они не всегда распознаются. Экономический ущерб от провалов напряжения больше, чем от прерываний. Путем дооснащения электрической инфраструктуры можно предотвратить целый ряд провалов напряжения. Использование бесперебойных источников питания или дроссельных катушек может снизить вред, нанесенный провалами напряжения. В некоторых случаях эти меры представляются слишком дорогостоящими. Первым шагом, тем не менее, всегда является распознавание и документирования провалов напряжения.

За счет использования современных измерительных устройств можно своевременно обнаружить и устранить проблемы, связанные с качеством напряжения. Повышение надежности подачи электроэнергии гарантировано, затраты на техобслуживание снижаются, а срок службы производственной установки увеличивается.