- Укажите способы снижения колебаний напряжения фликера
- Рисунок 2 — Колебания напряжения вызывающие фликер, ток I проходит по полному сопротивлению сети(R,X)
- Колебания напряжения. Способы и средства уменьшения колебаний напряжения
- 4.7 Колебания напряжения. Способы и средства уменьшения колебаний напряжения
Укажите способы снижения колебаний напряжения фликера
1. Определение фликера
Фликер или пульсация светового потока (от английского to flicker = сверкать, мерцать) определено как « субъективное восприятие флуктуаций (быстрых колебаний) яркости освещения » (см. CEI 555-1). Это феномен физиологической помехи, визуально воспринимаемый пользователями электрических источников освещения питаемых от общего источника освещения и электрической нагрузки, которая является источником возникновения помех. Помеха, соответствующая миганию, проявляется на лампах на низком напряжении. Тогда как электрические нагрузки могут быть подключены на любом уровне напряжения.
Внезапные колебания напряжения сети являются основой этого явления. В этом определении фликера не учитываются только колебания:
— величиной менее 10 %,
— и за период менее 1 часа.
Фликер образуется главным образом из быстрых колебаний питающего напряжения малой величины, вызванных:
1-либо от изменения мощности, вызванной различными приемниками: дуговыми электропечами, сварочными машинами, двигателями, и т.д.,
2-либо включением и отключением нагрузок: пуск двигателей, ступенчатая работа батарей конденсаторов и т.д.
Главным образом, фликер изучен для ламп накаливания и является более или менее значительным в зависимости от типа источника света. Он может быть вызван не только колебанием напряжения.
Уже более 50 лет фликер является предметом многочисленных публикаций. Это явление теперь хорошо определено (стандарт CEI 868), проанализировано, измерено, для которого существуют элементы прогноза и противодействия.
2. Колебания напряжения как источник возникновения фликера
Во всех индустриальных странах, распределители энергии, как и пользователи электрооборудования, должны соблюдать допускаемое отклонение изменений амплитуды колебаний и частоты в своих сетях, или правильная работа оборудования не гарантируется. Например, во Франции, стандарт EN 50160 фиксирует такое допускаемое отклонение:
— ± 10 % допускаемое отклонение для номинальных напряжений НН (Низкое Напряжение: Uн
Рисунок 1 — Колебания напряжения
1- колебание напряжения;
2- длительность колебания напряжения;
3- интервал между двумя колебаниями.
В следующих разделах представлены два главных типа колебания напряжения, вызывающие фликер, приводятся соотношения между колебанием напряжения и мощностью.
Описание колебаний напряжения, являющихся источником фликера
Периодические и быстрые колебания напряжения
Эти периодически изменяющиеся колебания имеют спектральное разложение в полосе частот от 0,5 Гц до 25 Гц.
Они вызваны нагрузками (или совокупностью нагрузок), которые характеризуются постоянным изменением мощности (например дуговые электропечи, сварочные машины, …)
Колебания напряжения с перебоями
Здесь идет речь о перебоях напряжения, происходящих систематически или случайным образом (интервалы между высшими перебоями в несколько секунд).
Эти колебания вызваны включением значительных нагрузок (например: пуск двигателя, работа батареи конденсаторов. ).
Математическое объяснение происхождения фликера
Источники этих колебаний — электрическое оборудование, функционирование которого требует циклических изменений тока, которые, проходя по полному сопротивлению сети (R, X), вызывают колебания напряжения ?U (см. рис 2).
Рисунок 2 — Колебания напряжения вызывающие фликер, ток I проходит по полному сопротивлению сети(R,X)
Определяем: U = номинальное напряжение сети
E = напряжение холостого хода сети
= падение напряжения (= E — U)
P = активная мощность нагрузки под номинальным напряжением U
Q = реактивная мощность нагрузки под номинальным напряжением U
cos = коэффициент мощности нагрузки
I = номинальный ток нагрузки
Scc = мощность короткого замыкания
R = общее активное сопротивление
X = общее реактивное сопротивление
Если считаем, что угол между E и U мал:
= E — U R.I.cos + X.I.sin
P = U.I.cos и Q = U.I.sin
и в относительных единицах:
1-при ВН сопротивление R незначительно против полного сопротивления X, уравнение примет вид: / U X.Q / = Q / Scc
именно изменение реактивной мощности Q преобладает и, следовательно, должно контролироваться;
2-при НН R не является незначительным: надо учитывать активную и реактивную мощности P и Q.
Другие источники фликера
Нарушение работы системы освещения
Колебание потока света может также привести к неправильной работе системы освещения.
Это первая гипотеза, которую необходимо проверять в случае проблемы!
Например: Лампы дневного света содержат балласт.
— лампы с традиционным ферромагнитным балластом, помимо мигания, наблюдаемого в конце срока эксплуатации, могут генерировать фликер, когда они связаны с плавным регулятором. Действительно, ионизация газа становится неопределенной, когда включение фазы урезает часть синусоиды.
— лампы с электронным балластом обычно нечувствительны к колебаниям своего напряжения питания. Существует балласт, который может использовать плавные регуляторы при включении фазы, в этом случае мелькание можно наблюдать в присутствии гармонических или несущих токов (неопределенное обнаружение перехода к нулю напряжения).
Фликер, вызванный инфрагармониками и интергармониками
Было доказано и констатировано, что в некоторых условиях, присутствие интергармоник в напряжении питания является также источником фликера . В особенности, лампы накаливания чувствительны в диапазоне частот между 20 Гц и 80 Гц, в то время как люминесцентные для частот выше 100 Гц. Лампы с индуктивным балластом более чувствительны к этому явлению, чем с емкостным балластом.
Дуговая электропечь — главный генератор фликера. Колебания напряжения, которые возникают при нормальной работе, тем больше чувствительны, чем мощность печей выше, в особенности по отношению к мощности короткого замыкания сети: она обычно исчисляется в десятках МВА
Машины с переменными нагрузками
Мощные двигатели, или группы двигателей, при пусках и частых остановках, или на переменных нагрузках (таких как прокатный стан), а также машины с переменным моментом сопротивления (компрессоры) могут порождать фликер.
Регуляторы мощности на тиристорах
Чтобы избежать неудобств « фазного управления » (гармонических и паразитных высоких частот), регуляторы на тиристорах (иногда называют плавными регуляторами) работают в «импульсном управлении «, каждый раз, когда их нагрузка это позволяет.
Тиристоры с импульсным управлением включены в течение целого периода (регулирование рядом целых волн), но время проводимости очень короткое, повторяется при частотах нескольких Гц. Следовательно, они порождают фликер. Например, чтобы избежать этого явления при электрическом нагревании, нормы обязывают конструкторов таких систем регулирования, чтобы мощность не коммутировалась более одного раза каждые двадцать секунд.
Дуговая сварка относительно слабой мощности вызывает мало помех (за исключением интенсивного использования у абонента НН). Напротив, повторные циклы сварки сопротивлением при частотах между 0,1 и 1 Гц, являются источником помех в виде перебоев напряжения.
3. Отрицательное влияние фликера, чувствительность источников света
Колебания напряжения обычно не влияют на правильную работу присоединенных устройств, колебание, являющееся ниже установленных пределов колебания напряжения питания. Напротив, эти колебания могут, для различных типов освещения, влиять на поток света.
Все источники света чувствительны к колебаниям напряжения, представим их в убывающем порядке чувствительности:
— лампы дневного света ртутные или натриевые, они освещают места, где мелькание мало мешает (внешние пространства, памятники, дороги, и т.д.);
— лампы дневного света.
Телевизоры так же, как экраны компьютеров, имеют некоторую чувствительность к фликеру, она очень изменчивая в зависимости от устройства, никакого точного изучения не было проведено по этому поводу.
Источник
Колебания напряжения. Способы и средства уменьшения колебаний напряжения
Под единичным колебанием напряжения понимают его изменение в одну сторону (рисунок 4.6).
Рисунок 4.6 – Колебания напряжения
Если разброс ΔU и Δt не превышает 15 %, то в соответствии с рекомендациями определяют средние значения ΔUср и частоту повторения mср = 1/ tср и затем делают заключение о допустимости колебаний, пользуясь кривой (рисуннок 4.6).
Если разброс значений ΔU и Δt больше 15 %, можно использовать метод оценки допустимости колебаний, изложенный в [74]. Источниками колебаний напряжения являются, как правило, мощные ЭП, обладающие индуктивностью, при их пуске. К ним относятся электродвигатели, дуговые печи, сварочные и преобразовательные установки и т.п.
Рисунок 4.7 – Кривые допустимых размахов колебаний напряжения для ламп накаливания в зависимости от частоты колебаний m для интервала времени между ними Δt.
Колебания напряжения в значительной степени меняют освещенность рабочих поверхностей, неблагоприятно действуют на зрение работающих, приводят к утомляемости и, как следствие, к снижению производительности труда и возможно нарушению техники безопасности. Длительное воздействие колебаний освещенности может вызвать также расстройство психики. Значительные колебания напряжения могут привести к ложному срабатыванию РЗА, вычислительных машин и их комплексов, что в условиях крупного производства, оснащенного АСУП, приносит значительный ущерб.
Существуют два метода снижения δU: рациональное построение схемы СЭС и применение специальных технических средств.
При проектировании СЭС в целях снижения δU необходимо проводить следующие мероприятия:
1. Разделение питания «спокойной» и резкопеременной («ударной») нагрузок путем подключения их к разным обмоткам трансформаторов с расщепленными обмотками или на разные плечи сдвоенных реакторов (рисунок 4.8).
Рисунок 4.8 – Схема питания «спокойной» и «ударной» нагрузок при схеме со сдвоенным реактором
Потери напряжения в плече реактора со «спокойной нагрузкой можно определить по формуле
где Кс — коэффициент связи.
При значительных бросках тока I2(I2 >> I1) и Кс = (0,5 — 0,7) ΔU1 будет иметь отрицательные значения и частично компенсирует увеличен потерь ΔUт.
2. Тщательный выбор схемы пуска крупных электродвигателей. Для АД мощностью более 2000 кВт применяют схемы АД — блок трансформатор или частотный пуск с применением тиристорных преобразователей частоты.
3. Использование ограничителей числа одновременно включаемых ЭТУ. Однако при этом необходимо учитывать, что снижается производительность технологических установок, а это не всегда допустимо.
4. Увеличение мощности короткого замыкания (Sкз) в точке подключения крупных ЭП, так как 
. Оптимальный уровень токов КЗ необходимо определять на основании ТЭР, так как значительное увеличение Sкз может привести к утяжелению (удорожанию) элементов электрической сети среднего напряжения. Повышение Sкз лимитируется разрывной мощностью выключателей (500 МВ·А для напряжения 10 кВ).
Увеличение Sкз может быть достигнуто глубоким вводом высокого напряжения (подключение мощных печных агрегатов, например к сети 110 — 220 кВ), увеличением мощности питающих трансформаторов и сечения питающих ЛЭП (применяется редко), включением элементов сети на параллельную работу (трансформаторов, расщепленных обмоток трансформаторов, реакторов и др.). При параллельной работе трансформаторов весьма перспективными являются бесконтактные коммутирующие и токоограничивающие аппараты с временем действия около 0,01 с, позволяющие повысить Sкз до 1000 МВ·А и 100 МВ·А соответственно для напряжений 6 — 10 кВ и 0,4 кВ.
К специальным техническим средствам по снижению δU относятся:
— специальные синхронные компенсаторы (ССК);
— СД с форсировкой возбуждения, с тиристорными возбудителями;
— установки продольной компенсации (УПК);
— статистические источники РМ.
При крутом фронте набросов РМ наиболее подходящими являются УПК и статические источники РМ. Необходимо учитывать, что обеспечение ПКЭ в допустимых пределах возможно только при проведении комплекса вышеперечисленных мероприятий.
Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет
Источник
4.7 Колебания напряжения. Способы и средства уменьшения колебаний напряжения
Под единичным колебанием напряжения понимают его изменение в одну сторону (рисунок 4.6).
Рисунок 4.6 – Колебания напряжения
Если разброс ΔU и Δt не превышает 15 %, то в соответствии с рекомендациями определяют средние значения ΔUср и частоту повторения mср = 1/ tср и затем делают заключение о допустимости колебаний, пользуясь кривой (рисуннок 4.6).
Е 
сли разброс значений ΔU и Δt больше 15 %, можно использовать метод оценки допустимости колебаний, изложенный в [74]. Источниками колебаний напряжения являются, как правило, мощные ЭП, обладающие индуктивностью, при их пуске. К ним относятся электродвигатели, дуговые печи, сварочные и преобразовательные установки и т.п.
Рисунок 4.7 – Кривые допустимых размахов колебаний напряжения для ламп накаливания в зависимости от частоты колебаний m для интервала времени между ними Δt.
Колебания напряжения в значительной степени меняют освещенность рабочих поверхностей, неблагоприятно действуют на зрение работающих, приводят к утомляемости и, как следствие, к снижению производительности труда и возможно нарушению техники безопасности. Длительное воздействие колебаний освещенности может вызвать также расстройство психики. Значительные колебания напряжения могут привести к ложному срабатыванию РЗА, вычислительных машин и их комплексов, что в условиях крупного производства, оснащенного АСУП, приносит значительный ущерб.
Существуют два метода снижения δU: рациональное построение схемы СЭС и применение специальных технических средств.
При проектировании СЭС в целях снижения δU необходимо проводить следующие мероприятия:
1. Разделение питания «спокойной» и резкопеременной («ударной») нагрузок путем подключения их к разным обмоткам трансформаторов с расщепленными обмотками или на разные плечи сдвоенных реакторов (рисунок 4.8).
Рисунок 4.8 – Схема питания «спокойной» и «ударной» нагрузок при схеме со сдвоенным реактором
Потери напряжения в плече реактора со «спокойной нагрузкой можно определить по формуле
При значительных бросках тока I2(I2 >> I1) и Кс = (0,5 — 0,7) ΔU1 будет иметь отрицательные значения и частично компенсирует увеличен потерь ΔUт.
2. Тщательный выбор схемы пуска крупных электродвигателей. Для АД мощностью более 2000 кВт применяют схемы АД — блок трансформатор или частотный пуск с применением тиристорных преобразователей частоты.
3. Использование ограничителей числа одновременно включаемых ЭТУ. Однако при этом необходимо учитывать, что снижается производительность технологических установок, а это не всегда допустимо.
4. Увеличение мощности короткого замыкания (Sкз) в точке подключения крупных ЭП, так как 
. Оптимальный уровень токов КЗ необходимо определять на основании ТЭР, так как значительное увеличение Sкз может привести к утяжелению (удорожанию) элементов электрической сети среднего напряжения. Повышение Sкз лимитируется разрывной мощностью выключателей (500 МВ·А для напряжения 10 кВ).
Увеличение Sкз может быть достигнуто глубоким вводом высокого напряжения (подключение мощных печных агрегатов, например к сети 110 — 220 кВ), увеличением мощности питающих трансформаторов и сечения питающих ЛЭП (применяется редко), включением элементов сети на параллельную работу (трансформаторов, расщепленных обмоток трансформаторов, реакторов и др.). При параллельной работе трансформаторов весьма перспективными являются бесконтактные коммутирующие и токоограничивающие аппараты с временем действия около 0,01 с, позволяющие повысить Sкз до 1000 МВ·А и 100 МВ·А соответственно для напряжений 6 — 10 кВ и 0,4 кВ.
К специальным техническим средствам по снижению δU относятся:
— специальные синхронные компенсаторы (ССК);
— СД с форсировкой возбуждения, с тиристорными возбудителями;
— установки продольной компенсации (УПК);
— статистические источники РМ.
При крутом фронте набросов РМ наиболее подходящими являются УПК и статические источники РМ. Необходимо учитывать, что обеспечение ПКЭ в допустимых пределах возможно только при проведении комплекса вышеперечисленных мероприятий.
Источник
