Провалы напряжения в сети: причины возникновения и меры защиты

Провалы напряжения в сети: причины возникновения и меры защиты

Владимир Фишман,
главный специалист
института ЭСП-НН-СЭЩ филиала
ЗАО «Группа компаний «Электрощит» – ТМ Самара»

Провалы напряжения в сетях промпредприятий

  • длительность
  • глубина
  • частость.

Причины возникновения и характер
Причинами провалов напряжения являются короткие замыкания, которые в свою очередь обуславливаются рядом объективных и субъективных причин: удары молнии, загрязнение изоляции, механические повреждения опор, касание проводов посторонними предметами, ошибочные действия оперативного и ремонтного персонала и т.п. Согласно статистике, » 70% повреждений в воздушных сетях 110 кВ приходится на однофазные короткие замыкания(ОКЗ), » 20% – на двухфазные или двухфазные на землю и » 10% – трехфазные.
В кабельных сетях 6–10 кВ также преобладают однофазные замыкания на землю, но при выполнении мероприятий по компенсации емкостных токов, оперативному отысканию и отключению поврежденного оборудования они не переходят в многофазные замыкания и поэтому не вызывают провалов напряжения.
Целесообразно прежде всего рассмотреть характер провалов напряжения у потребителей при однофазных замыканиях в сетях 110 кВ.

  1. ОКЗ в сети 110 кВ происходит в фазе «А»,
  2. Схемы и группы соединения обмоток трансформаторов соответствуют ГОСТ 11677-85.
  • напряжением прямой последовательности – U1;
  • напряжением обратной последовательности – U2;
  • модулями фазных и линейных напряжений – UА, UВ, UС, UАВ, UВС, UСА.
Расчетные точки Остаточные напряжения, о.е
U1 U2 UA UB UC UAB UBC UCA
Шины 6–10 кВ промышленного предприятия і 0,60 Ј 0,40 і 0,87 і 0,87 і 0,20
Шины 0,4 кВ за трансформатором 6–10/0,4 кВ со схемой соединения обмоток Y/Y–12 і 0,60 Ј 0,40 і 0,53 1,0 і 0,53 і 0,87 і 0,87 і 0,20
Шины 0,4 кВ за трансформатором 6–10/0,4 кВ со схемой соединения обмоток D /Y–11 і 0,60 Ј 0,40 і 0,87 і 0,87 і 0,20 1,0 і 0,53 і 0,53

По мере удаления места повреждения от шин источника питания остаточное напряжение прямой последовательности увеличивается, а обратной – уменьшается. Также уменьшаются провалы линейных и фазных напряжений, но при этом их длительность увеличивается, т.к. увеличивается время действия земляной защиты. При многофазных КЗ – трехфазных, двухфазных, двухфазных на землю, которые бывают значительно реже, глубина провалов напряжения оказывается существенно больше, чем при однофазных КЗ, за исключением случаев особо удаленных мест повреждения. При многофазных КЗ остаточное напряжение прямой последовательности, как правило, оказывается ниже 0,6 Uном, и в соответствии с требованиями ПУЭ такие повреждения должны отключаются без выдержки времени. При этом длительность провала напряжения составляет 0,20–0,25 с.
Всё вышесказанное относилось к повреждениям в сети 110 кВ на линиях, смежных с линиями, питающими рассматриваемое предприятие. При повреждениях непосредственно на питающих предприятие линиях 110 кВ его потребители испытывают полный перерыв питания, т.е. при 100% глубине провала питающего напряжения и длительности провала, определяемой временем действия устройства АПВ на источнике питания или устройств АВР на приемной подстанции. Это время обычно находится в пределах 1,0–3,5 с.

где Мном (f (s)) – момент АД по пусковой характеристике при номинальном напряжении;
Мном (f (2-s)) – тормозной момент от составляющей напряжения обратной последовательности;
U1 ; U2 – напряжения соответственно прямой и обратной последовательностей.
Результирующий вращающий момент АД при значениях U1 = 0,60 Uном и U2 = 0,40 Uном может оказаться равным или меньше момента сопротивления механизма. Однако для высоковольтных АД это не представляет опасности, т.к. близкие к шинам 110 кВ источника питания КЗ, как правило, отключаются первой ступенью релейной защиты нулевой последовательности линий 110 кВ за время 0,25–0,30 с. Снижение скорости вращения АД при этом практически не происходит (исключения могут составлять только сильнозагруженные электродвигатели поршневых компрессоров). При более удаленных КЗ время действия защиты ступенчато увеличивается, но зато уменьшается глубина провалов напряжения и увеличивается остаточное напряжение, так что в целом работа АД не нарушается.
Вращающий момент синхронных электродвигателей (СД) в момент провала напряжения в меньшей степени зависит от напряжения сети.

где Ммакс – максимальный вращающий синхронный момент СД при номинальном напряжении (Ммакс = 2,0–2,5 Мном.);
Мном (f (2-s)) – тормозной момент СД от составляющей напряжения обратной последовательности.
Результирующий вращающий момент СД при ОКЗ в сети 110 кВ, как правило, оказывается достаточным для сохранения их устойчивой работы.

Влияние на электродвигатели многофазных КЗ
Выше было рассмотрено влияние на электрооборудование однофазных – наиболее часто происходящих в сети 110 кВ – КЗ. О влиянии многофазных КЗ – двухфазных, трехфазных, двухфазных на землю, можно сказать следующее. При возникновении этих видов КЗ глубина провалов напряжения оказывается значительно больше и поведение высоковольтных электродвигателей во многом зависит от настройки защит в сети 110 кВ. Если защиты линий 110 кВ выполнены в соответствии с указаниями п. 3.2.108 ПУЭ, т.е. все повреждения, сопровождающиеся снижением напряжения на шинах источника питания ниже 0,65Uном, отключаются без выдержки времени (при этом длительность провала напряжения составляет 0,20–0,25 с), то высоковольтные синхронные и асинхронные электродвигатели, как правило, остаются в работе. Это связано с тем, что защита минимального напряжения высоковольтных электродвигателей выполняется с выдержкой времени не менее 0,5 с и поэтому сработать не успевает.
Если же защита линий 110 кВ не обладает необходимым быстродействием при глубоких провалах напряжения, то синхронные электродвигатели, как правило, выходят из синхронизма и для их ресинхронизации необходимо принимать специальные меры.
Что касается низковольтных асинхронных электродвигателей, то при глубоких многофазных провалах напряжения, независимо от их продолжительности, контакторы и пускатели успевают отпадать и электродвигатели отключаются. (О способах сохранения в работе высоковольтных и низковольтных электродвигателей будет рассказано в следующем номере журнала).

  • стоимости реагентов, сырья, катализаторов, израсходованных за время останова и наладки технологического процесса, измеряемое в зависимости от конкретного случая часами, сутками и т.д.;
  • эксплуатационных расходов за указанное время (зарплата обслуживающего персонала, расход электроэнергии, топлива, смазочных и др. материалов);
  • амортизации производственных фондов.
  • Более широкое применение быстродействующих релейных защит на линиях электропередач 110 кВ в соответствии с п. 3.2.108 (п. 2) ПУЭ: «Повреждения, отключение которых с выдержкой времени может привести к нарушению работы ответственных потребителей, должны отключаться без выдержки времени (например, повреждения, при которых остаточное напряжение на шинах электростанций и подстанций будет ниже 0,6Uном, если отключение их с выдержкой времени может привести к саморазгрузке вследствие лавины напряжения, или повреждения с остаточным напряжением 0,6Uном и более, если отключение их с выдержкой времени может привести к нарушению технологии)»;
  • Секционирование шин 110 кВ источника питания при использовании раздельного режима работы секций и систем шин 110 кВ. При таких решениях провалы напряжения в момент коротких замыканий ощущает гораздо меньшее число потребителей, чем при параллельном режиме работы. Однако раздельный режим работы не всегда удобен и приемлем в сетях 110 кВ. В частности, затрудняется баланс вырабатываемой и потребляемой активной и реактивной мощностей по отдельным секциям и системам шин, сложнее обеспечить динамическую устойчивость системы в переходных режимах, требуется применение устройств АВР с контролем синхронизма; затрудняется поддержание необходимых уровней напряжения по отдельным секциям и системам шин;
  • Применение грозозащиты линий 110 кВ на всем их протяжении с правильным выбором типа и мест установки разрядников;
  • Снижение сопротивления заземления опор. Применение в обоснованных случаях усиленной изоляции на линиях электропередач и открытых распредустройствах подстанций и электростанций;
  • Регулярное проведение профилактических мероприятий по чистке изоляции и замене дефектных изоляторов.
  • Применение для ВЛ-110 кВ проводов нового типа (Aero-Z).
Читайте также:
Направляющие для раздвижных дверей – виды, преимущества, что нужно знать

В следующем номере журнала автор подробнее рассмотрит мероприятия по минимизации ущербов от провалов напряжения, относящиеся к системам внутреннего электроснабжения потребителей, к системам контроля и управления технологическими процессами.

*) На самом деле зависимость вращающего момента синхронного двигателя при понижении напряжения несколько сложнее. В частности, он зависит ещё от реакции системы возбуждения на понижение напряжения, от работы форсировки возбуждения.

**) Повышение бесперебойности электроснабжения производств с непрерывным технологическим процессом.
Рекомендации по совершенствованию технологии проектирования. ВНИПИТПЭП – ГО ГПИ ЭЛЕКТРОПРОЕКТ, 1989 г.

© ЗАО “Новости Электротехники”
Использование материалов сайта возможно только с письменного разрешения редакции
При цитировании материалов гиперссылка на сайт с указанием автора обязательна

Провалы напряжения в сети — причины возникновения и меры защиты

В данной статье будут рассмотрены общие принципы функционирования электросети, негативные процессы, происходящие на линиях электроснабжения и различные методы защиты оконечного оборудования.

Что такое провал напряжения?

В соответствии с определением, приведенным в ГОСТ 13109-97, под данным явлением подразумевается внезапное понижение амплитуды напряжения с последующим динамическим восстановлением питания в пределах номинального значения. Пример осцилограммы падения напряжения представлен ниже.

Осцилограмма провала напряжения

Провалы напряжения

Описание:

Под провалом напряжения понимается кратковременное снижение или полная потеря RMS напряжения. Параметрами провала напряжения являются его длительность и значение самой малой величины остаточного напряжения, обычно выражаемое в процентах от номинального RMS напряжения. Провал напряжения означает, что требуемая энергия не поступает к нагрузке, и последствия этого могут быть весьма серьезными в зависимости от назначения и характера такой нагрузки.

Характеризующие показатели

Для описания понижения амплитуды напряжения используются следующие показатели:

δUп – глубина провалов, для вычисления применяется следующая формула: δUп = (Uном — Uмин) / Uном , где Uном – номинальная величина амплитуды питающего напряжения, Uмин – значение остаточного напряжения;

∆t – длительность, данная величина определяется как разность между моментом восстановления напряжения к номинальному значению tк и временным параметром фиксации начальной стадии отклонения tн. Формула расчета длительности будет иметь следующий вид: ∆t = tк — tн

Fп – частотность повторений (частота возникновения провалов), приведем формулу, используемую для расчета этого параметра: Fп= 100% * m * (δUп* ∆tп) / M, где числитель дроби описывает количество отклонений, определенной глубины и длительности, произошедших в течение измеряемого периода. Знаменатель – общее количество отклонений, обнаруженных в ходе измерений.

Читайте также:
Протекает балкон сверху от соседей: что делать

Основные показатели провала напряжения

Приведенные выше показатели используются для определения качества электроэнергии в той или иной системе электроснабжения.

Нормы качества для электросетей

Документом, устанавливающим нормы качества электроэнергии в России, является ГОСТ 13109-97 принятый 1 Января 1999г. В частности, в нем установлены следующие «нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения«.

Параметр Номинал Предельно
Напряжение, V 220V ±5% 220V ±10%
Частота, Hz 50 ±0,2 50 ±0,4
Искажения, % 8 12
Провалы, сек 3 30
Перенапряжения, V 280 380

Таким образом, даже при нормальном функционировании электросети использование устройств ИБП для компьютерной техники является обязательным, как для защиты целостности данных, так и для обеспечения исправности оборудования. С точки зрения электроснабжения, все потребители делятся на три категории. Для наиболее массовой категории наших читателей, проживающих в домах с числом квартир более восьми или работающих в офисных зданиях с числом сотрудников более 50 актуальна вторая категория. Это означает максимальное время устранения аварии один час и надежность 0,9999. Третья категория характеризуется временем устранения аварии 24 часа и надежностью 0,9973. Первая категория требует надежности 1 и временем устранения аварии 0.

Как бороться со скачками напряжения в сети

Важность защиты электрической сети и приборов в электрической сети от воздействия больших скачков напряжения трудно переоценить. Защита от скачков напряжения в электрической сети может строиться на применении специальных устройств для защиты от скачков напряжения, сетевых фильтров. Для защиты сети и потребителей от скачков могут использоваться и стабилизаторы напряжения со встроенной защитой от скачков напряжения. Устройства защиты от скачков напряжения могут монтироваться в коммутационные электрические шкафы или включаться непосредственно в розетку. Отдельным способом защиты от скачков является использование устройства защиты от скачков, монтируемых внутри электрического прибора.

Как защитить свой дом от скачков напряжения, смотрите в разделах Защита от скачков напряжения и Стабилизаторы напряжения.

по теме:

Виды негативных воздействий в электросети

Все негативные воздействия в электросети делятся на провалы и перенапряжения.

Импульсные провалы обычно вызываются перегрузкой оконечных линий. Включение мощного потребителя, такого как кондиционер, холодильник, сварочный аппарат, вызывает кратковременную (до 1-2 с) просадку питающего напряжения на 10–20%. Короткое замыкание в соседнем офисе или квартире может вызвать импульсный провал, в случае, если вы подключены к одной фазе. Импульсные провалы не компенсируются подстанцией и могут вызывать сбои и перезагрузки компьютерной и другой насыщенной электроникой техники.

Постоянный провал, то есть постоянно или циклично низкое напряжение обычно вызвано перегрузкой линии от подстанции до потребителя, плохим состоянием трансформатора подстанции или соединительных кабелей. Низкое напряжение негативно отражается на работе такого оборудования как кондиционеры, лазерные принтеры и копиры, микроволновые печи.

Полный провал (блекаут), это пропадание напряжения в сети. Пропадание до одного полупериода (10 мс) должно по стандарту выдерживать любое оборудование без нарушения работоспособности. На подстанциях старого образца переключения регулятора напряжения или резерва могут достигать нескольких секунд. Подобный провал выглядит как «свет мигнул». В подобной ситуации все незащищенное компьютерное оборудование «перезагрузится» или «зависнет».

Перенапряжения постоянные — завышенное или циклично завышенное напряжение. Обычно является следствием так называемого «перекоса фаз» — неравномерной нагрузки на разные фазы трансформатора подстанции. В этом случае на нагруженной фазе происходит постоянный провал, а на двух других постоянное перенапряжение. Перенапряжение сильно сокращает срок службы самого разного оборудования, начиная от лампочек накаливания… Вероятность выхода из строя сложного оборудования при включении значительно увеличивается. Самое неприятное постоянное перенапряжение — отгорание нейтрального провода, нуля. В этом случае напряжение на оборудовании может достигать 380 В, и это практически гарантирует выход его из строя.

Временное перенапряжение бывает импульсным и высокочастотным.

Импульсное перенапряжение может происходить при замыкании фазовых жил силового кабеля друг на друга и на нейтраль, при обрыве нейтрали, при пробое высоковольтной части трансформатора подстанции на низковольтную (до 10 кВ), при попадании молнии в кабель, подстанцию или рядом с ними. Наиболее опасны импульсные перенапряжения для электронной аппаратуры.

Высокочастотное перенапряжение характеризуется наличием в силовом кабеле паразитных колебаний высокой частоты. Может нарушить работу высокочувствительной измерительной и звукозаписывающей аппаратуры.

Способы противодействия негативным воздействиям

В нижеприведенную таблицу сведены все виды негативных воздействий в электросети и технические методы борьбы с ними.

Вид негативного воздействия Следствие негативного воздействия Рекомендуемые меры защиты
Импульсный провал напряжения Нарушение в работе оборудования содержащего микропроцессоры. Потеря данных в компьютерных системах. Качественные блоки питания. Онлайн ИБП
Постоянный провал (занижение) напряжения Перегрузка оборудования содержащего электромоторы. Неэффективность электрического отопления и освещения. Автотрансформаторные регуляторы напряжения. Импульсные блоки питания.
Пропадание напряжения Выключение оборудования. Потеря данных в компьютерных системах. Батарейные ИБП любого типа, для предотвращения потерь данных. Автономные генераторы, при необходимости обеспечения бесперебойности работы оборудования.
Завышенное напряжение Перегрузка оборудования. Увеличение вероятности выхода из строя. Автотрансформаторные регуляторы напряжения. Сетевые фильтры с автоматом защиты от перенапряжения.
Импульсные перенапряжения Нарушение в работе оборудования содержащего микропроцессоры. Потеря данных в компьютерных системах. Выход оборудования из строя. Сетевые фильтры с автоматом защиты от перенапряжения.
Высокочастотные перенапряжения. Нарушения в работе высокочувствительной измерительной и звукозаписывающей аппаратуры. Сетевые фильтры с ФНЧ. Развязывающие трансформаторы.
Перекос фаз (разница фазного напряжения) Перегрузка трехфазного оборудования. Выравнивания нагрузки по фазам. Содержание в исправности силовой кабельной сети.
Отклонение частоты сети Нарушение работы оборудования с синхронными двигателями и изделий зависящих от частоты сети. Онлайн ИБП. Замена устаревшего оборудования.
Читайте также:
Надежная дренажная система вокруг дома: устройство своими руками

Следует отметить, что современные качественные ИБП имеют в своем составе сетевой фильтр и ограничитель напряжения. Время реакции и переключения на батарею достаточно мало для обеспечения надежной бесперебойной работы любых электронных устройств. Использование отдельных стабилизаторов может быть оправданно при большом количестве оборудования, так как цена стабилизатора на 10 КВт примерно равна цене ИБП на 1КВт. Использование отдельного сетевого фильтра гораздо менее оправданно. ИБП не предназначены для систем, требующих непрерывного функционирования. Если мощность такого оборудования превышает 1 КВт, оптимальным решением будет использование автономного дизельного генератора.

Влияние провалов на работу электрооборудования

Данное явление считается менее опасным отклонения частоты и импульсов напряжения, но, тем не менее, провалы могут привести к следующим последствиям:

  • Понижению интенсивности светового потока, производимого источниками с нитью накала.
  • Снижению чувствительности радио- и телеприемников.
  • Нестабильности работы рентгеновских установок.
  • Ложным срабатываниям электронных систем управления.
  • Понижение уровня постоянного тока в контактной сети электротранспорта негативно отражается на работе подвижного состава.
  • Изменению характеристик преобразователей напряжения.
  • Падение мощности электродвигателей, что приводит к электропотерям и износу.

Глубина провала более 10% от допустимого отклонения с большой вероятностью вызовет отключение газоразрядных источников освещения. При низком напряжении, более 15% от допустимой нормы, произойдет размыкание пускателей, что вызовет отключение электрооборудования и, как следствие, приведет к нарушению техпроцесса.

Характерно, что на дуговую электросварку провалы не оказывают серьезного влияния ввиду большой термической инерционности процесса, в то время как качество точечной сварки существенно снижается.

Финансовая сторона вопроса

Говоря о влиянии провалов на электрооборудование, мы упустили из виду финансовые потери, которые складываются из следующих составляющих:

  • Упущенная прибыль из-за простоя оборудования и потери времени на возобновление технологического цикла.
  • Ремонт вышедшего из строя оборудования.
  • Потери сырья и т.д.

Кол-во блоков: 13 | Общее кол-во символов: 14058
Количество использованных доноров: 4
Информация по каждому донору:

Чем опасны провалы напряжения в сети и как от них защититься

Провалы напряжения в сети представляют серьезную проблему многим приборам, ведь они могут понизить качество работы приборов, а также вызвать сбой в работе устройств, подключенных к такой сети. Данное явление встречается намного чаще, чем обычное прерывание. Поэтому следует знать, чем опасны провалы напряжения, какие причины их возникновения, как защититься от данного вида проблем и как с ними бороться. Как раз об этом пойдет речь в данной статье.

Что такое провал напряжения

Провалом напряжения является внезапное снижение напряжения в точке электрической сети ниже 0,9Uном, после которого напряжение восстанавливается до первоначального или близкого к нему уровня через промежуток времени от десяти миллисекунд до нескольких десятков секунд.

Провал напряжения

Глубина и длительность являются параметрами, характеризующими провал напряжения (по отношению к значению напряжения в нормальном режиме).

Длительностью провала напряжения ∆tп называется интервал времени между моментами: начальным и моментом восстановления напряжения до первоначального или близкого к нему уровня.

Величина глубины провала напряжения составляет от 10 до 100%, длительность — от сотых до нескольких десятых секунды.

Частота появления провалов напряжения Рп является вспомогательной характеристикой и определяется, как число провалов напряжения определенной глубины и длительности за определенный промежуток времени по отношению к общему числу провалов за этот же промежуток времени.

Причины возникновения провалов

Основной причиной появления провалов напряжения в системе электроснабжения являются короткие замыкания в отходящих от цепи питания данного узла нагрузки ответвлениях электрической сети высокого (35…220 кВ), среднего (6… 10 кВ) напряжений и в сетях с напряжением до 1 кВ.

Провал напряжения может случиться в сети в любой момент, в связи с чем, они не нормируются. Но изучать сведения о частоте, глубине и длительности провалов напряжения в системе электроснабжения необходимо для того, чтобы включить в систему электроснабжения источники бесперебойного питания для потребителей, чувствительных к провалам. Такие потребители — электронные микропроцессорные устройства управления, компьютеры, серверы и другие чувствительные приборы.

Большая нагрузка

Включение в электрическую сеть потребителей, имеющих большую электрическую мощность, может вызвать провал напряжения, если они вызывают пусковые токи, в несколько раз превышающие номинальные токи. Это свойственно для двигателей или ламп накаливания, при включении которых пусковые токи могут превышать номинальные в 5-7 раз.

Провал напряжения может возникнуть, если сеть спроектирована неправильно и неверно выбраны коммутационные аппараты для оборудования. Для исключения влияния пусковых токов в сети устанавливаются современные защитные аппараты, которые отключают напряжение в защищаемом участке сети, если время действия пусковых токов превышает допустимое.

Читайте также:
Окно-балкон в мансарде

Один из вариантов разрешения данной проблемы заключается в применении специализированного преобразователя частоты, с его помощью достигается снижение величин провалов благодаря распределению дополнительной нагрузки. Еще одним дополнительным решением данной проблемы может быть использование устройств, благодаря которым цепи питаются с меньшим сопротивлением. Все же следует отметить, что данное решение является затратным.

Стабилизатор в сети

Эта проблема представляет достаточно серьезную опасность для электропотребителей и может привести к плохим последствиям, например, сгорание двигателя в электроприборе. Если проблему провалов не удалось решить способами, приведенными выше, то их влияние на приборы можно устранить с помощью стабилизаторов, электронных регуляторов, а также динамических восстановителей напряжения. Также важно помнить, что провалы могут быть в любой сети, не зависимо от класса напряжения.

Сетевое происхождение

Распределение повреждения по электросети — достаточно сложный процесс. От топологии сети, величины нагрузки в конкретной точке общего соединения, а также величины сопротивления зависит уровень воздействия определенного повреждения на каком-то определенном участке на другие участки электросети.

Продолжительность появившегося провала напрямую зависит от того, сколько необходимо времени защитной системе для обнаружения и, в последствии, его устранения. Обычно для этого необходимо пару миллисекунд. Все же следует помнить, что существуют повреждения, которые имеют случайный характер, например, если упадет дерево на воздушные линии электропередачи. Однако скорость устранения зависит от характера повреждения и параметров линии и защит. Если это линия с изолированной нейтралью, то при однофазном замыкании на землю повреждение может ликвидироваться за время до двух часов – на время отыскания повреждения персоналом. Двухфазное замыкание, как правило, отключается за доли секунды действием защит от повреждений.

В случае полного отключения определенного участка на достаточно продолжительное время с помощью автоматики, которая служит в качестве защиты, все устройства, находящиеся на участке, должны быть полностью обесточенными до того времени пока не будет устранена проблема, и проведена специалистами проверка, а также восстановлено электроснабжение на поврежденном участке. Устройство автоматического повторного включения может упростить эту ситуацию, и в то же время может посодействовать возникновению большего количества провалов. Автоматическое повторное включение восстанавливает питание после выдержки времени в случае срабатывания защитной автоматики. Выдержка времени зависит от требований к электроснабжению в электрической сети. Для ответственных потребителей выдержка времени составляет доли секунды, для других категорий потребителей выдержка времени может быть увеличена до нескольких секунд.

В случае полного устранения повреждения происходит повторный запуск оборудования, и питание на аварийном участке переходит в стабильное, нормальное состояние. Однако, если при автоматическом повторном включении повреждение не было ликвидировано, то срабатывают защитные устройства и с минимальной выдержкой времени обесточивают поврежденный участок электрической сети. Для предотвращения развития аварийной ситуации повторное включение обесточенного участка допускается только после выявления и устранения повреждения.

Однако если исправить повреждение с помощью вторичного включения не получилось, то необходимо сделать повторное включение защитной автоматики. Повторение данного процесса будет соответствовать количеству запусков пользователем в программу автоматического поворотного выключателя. При этом нужно учитывать, что при каждой осуществляемой попытке вторичного запуска на всех других участках будет повторный провал напряжения, это означает, что другие пользователи будут испытывать целую череду провалов.

Способы защиты

Итак, вы узнали, что собой представляет данное явление, теперь поговорим о том, как может быть организована защита от провалов напряжения в сети. Если защитить нужно маломощную нагрузку, достаточно установить источник бесперебойного питания (ИБП). Такое решение может применяться даже на промышленных объектах для аварийного сворачивания технологических процессов и безопасного сохранения информации.

ИБП

Если же нужна защита мощной нагрузки от провалов напряжения, в этом случае необходимо использовать специализированные системы, которые осуществляют динамическое восстановление напряжения. Такие системы способны компенсировать недостающую часть напряжения, однако работает данный вид защиты непродолжительное время. Именно поэтому они не способны защитить от длительных провалов напряжения в электрической сети.

Вот и все, что хотелось рассказать о том, что такое провалы напряжения в сети, какие причины их возникновения и как можно защитить оборудование от этого явления. Следует отметить, что к провалам наиболее чувствительно компьютерное оборудование. Поэтому если в вашей сети наблюдается данное явление, обязательно защитите электронику вышеуказанными методами.

Как сгладить провал напряжения

Евростандарт EN 50160 гласит, что провалом напряжения можно считать снижение эффективности электрического напряжения до величин от 90 % до 1 % от заданной после чего следует восстановление напряжения. Длится провал напряжения от 10мс до одной минуты.

Напряжение в диапазоне от 90% до 100% считают нормальным, показатель меньше 1% называют прерыванием.

Прерывание напряжения представляет собой особый случай провала напряжения, спутать прерывание и провал легко, т.к. эти два явления могут возникать по разным причинам, такое заблуждение может помешать устранению неполадок и привести к лишней и бесполезной трате драгоценного времени.

Частые причины провалов в сети

Токи включения

Одной из наиболее распространенных причин возникновения провалов напряжения являются токи включения электродвигателей, конденсаторов и других устройств. Эти токи должны обладать относительно большой величиной для включения, с чем связаны провалы напряжения.

Читайте также:
Отбойный молоток Наносим сокрушительный удар

В таких случаях напряжение падает не слишком сильно, но по времени такие провалы длятся дольше чем, например, провалы, вызванные неполадками в распределительной сети и могут длиться несколько десятков секунд. Решить проблему в таком случае можно путем оптимизации установки, правильно подбирая компоненты.

Короткое замыкание

Ещё одна превалирующая причина возникновения провалов напряжения – это короткие замыкания, которые в свою очередь могут быть обусловлены такими явлениями как механические повреждения, удары молнии, загрязнение изоляции, халатность персонала и т.п.

Появление от электросети

тестер

Повреждения могут распределяться в электросети. Это довольно сложный процесс, поскольку воздействие повреждений одного участка на другие зависит от разных моментов. Среди причин выделяем:

  1. Величину нагрузки в определённых местах соединений.
  2. Значение величины сопротивления в сети.

Именно от работы защитных систем обнаружения, надёжности и оперативности её работы зависит, насколько долго будет длиться явление провала напряжения. Как правило, на это уходит меньше одной секунды.

Иногда повреждение возникает из-за крупных механических повреждений на линии (упавшей на провода ветки или ветра, разорвавшего провода). От параметров, элементов защиты и самого повреждения зависит, насколько быстро может быть решена проблема.

Изолированная нейтраль на линии означает, что замыкание на одну фазу на землю может быть устранено за несколько часов (в зависимости от того, как быстро специалисты из служб обнаружат участок с проблемой). При замыкании на две фазы сеть может быть отключена с помощью защитных элементов менее чем за секунду.

схема

Автоматические элементы защиты могут целиком отключать определённые участки сети. Это помогает сохранить в целости приборы потребления энергии, связанные с этим участком. Энергия не будет проходить к ним до тех пор, пока специалисты из службы снабжения энергии не решат проблему на линии.

Существуют и элементы для автоматического включения, которые помогают включению в сети, но при этом могут образовать провал напряжения.

Данное устройство сработает для восстановления питания при срабатывании автоматических защитных элементов, при этом время срабатывания будет зависеть от конкретных условий прибора и сети. Иногда срабатывание происходит меньше, чем за секунду, а иногда из секунды времени.

Когда повреждения на участке устранены, оборудование снова запускается, после чего напряжение стабилизируется.

В случае, если при включении повреждение так и не было устранено, элементы защиты за короткий промежуток времени снова отключать электричество от сети в проблемном участке. Чтобы избежать аварийной ситуации, обычно всегда необходимо убедиться, что повреждение было найдено и устранено.

Если повреждение при повторном включении не было исправлено, элементы защиты снова нужно включить. От программы автоматических повторных выключателей зависит, сколько раз будет повторяться включение.

При этом нужно понимать, что каждая новая попытка включения электричества в сеть будет способствовать возникновению провалов напряжения. Это подразумевает, что на некоторых пользователей придётся неограниченное количество провалов напряжения.

Последствия провалов напряжения

Неполадки в электросети могут принести конечным потребителям немало хлопот, поэтому стоит своевременно позаботиться о надежности и безопасности оборудования, соединительных кабелей, правильной конфигурации установки.

В противном случае, будь то промышленное предприятие или компания из сферы информационных технологий, последствия могут быть самыми горькими.

Провалы напряжения несут в себе угрозу для компьютерных систем, в частности микропроцессоров и микроконтроллеров, могут привести к отказу, выходу из строя электрического оборудования, различных реле и преобразователей тока.

Как возникает провал напряжения?

1.Токи включения

Одна из известных причин небольшого провала напряжения — это токи включения конденсаторов, двигателей или других устройств. На следующем рисунке можно увидеть, что при запуске двигателя сила тока на короткое время увеличивается. Падение напряжения на полных сопротивлениях Z и Z1 приводит к незначительному провалу напряжения на распределителе низкого напряжения (зона провала 1) и немного большему провалу напряжения за полным сопротивлением Z1 (зона провала 2).

Рис. 3 «Запуск» двигателей может привести к провалу напряжения

Решение проблем, вызванных подобными провалами, заключается в оптимизации установки. Включение устройств не должно приводить к возникновению критических провалов напряжения.

Чрезмерная нагрузка на электросеть

Многие потребители электричества при подключении к сети создают большую на нее нагрузку. К таким электроприборам можно отнести, к примеру, электрические двигатели высокой мощности. Такие моторы для пуска используют токи гораздо большей величины чем номинальные, и в том случае, если проводка рассчитана исключительно на токи для работы в номинальном режиме, при запуске будут возникать провалы.

Такое явление фактически связано непосредственно с резервом сети, а также с сопротивлением в месте общего соединения и корректном соответствии с параметрами соединительной проводки.

Потери в напряжении вызванные таким путём, обычно, длятся дольше чем, например, неполадки, вызванные неисправностями в распределительных сетях и могут продолжаться от 1 до 10 секунд.

Известны способы решения проблем с приборами, связанных с сопротивлением проводки. Устройства с высокой мощностью потребления можно подсоединить к электросети через соединения в общих точках или через специальную дополнительную катушку трансформатора.

Читайте также:
От скучного к оригинальному способы укладки напольной плитки

Большие нагрузки

электросеть

Одна из наиболее частых причин появления провалов заключается в возникновении больших нагрузок в электросети. При подключении к сети потребителей энергии, которым необходима большая мощность для работы, может возникнуть явление провала.

В этом случае подключение прибора может вызвать пусковые токи, которые будет выше номинального тока. Например, значение номинального тока может быть увеличено в пять раз при включении электрического двигателя или другого мощного прибора.

Другой частой причиной провалов является неправильная проектировка электросети и неверный подбор устройств переключения в разном электрооборудовании.

Сегодня сеть можно оборудовать защитными элементами, благодаря которым сеть будет обесточена, если пусковой ток превысит допустимые значения на долгое время. При этом пусковые токи не повлияют на работу устройств.

Все описанные проблемы можно решить с помощью преобразователя частоты. Благодаря данному устройству значения провалов и их воздействие на приборы будут снижены с помощью распределения нагрузок.

схема

Другим способом решить проблему мощно с помощью элементов, благодаря которым сопротивление в цепях уменьшается, однако это не самый экономичный вариант решения проблемы возникновения провалов.

Поскольку потребители энергии больше всего страдают от провалов, они могут быть безвозвратно повреждены (к примеру, двигатели в устройствах могут сгорать).

В случае, если Вам не нравятся описанные выше способы решения проблемы провалов или они Вам не подходят, предлагаем воспользоваться следующими вариантами:

  • Используйте стабилизатор напряжения для вашей электрической сети. Стабилизаторы являются надёжным источником борьбы с провалами.
  • Электронные регуляторы тоже могут стать эффективным помощником по борьбе с описываемым явлением.
  • Динамический восстановитель напряжения являются хорошим способом устранения провала напряжения в сети.

Обратите внимание, что неважно, к какому классу напряжения относится ваша сеть. Никакая сеть не защищена от возникновения провалов напряжения, если она не оборудована дополнительными элементами защиты.

Способы защиты от провалов напряжения

Трудно представить современное предприятие, будь то производство, хозяйство или сервис без компьютеров, используемых в различных целях: учёт, автоматизация, связь и др. Сложная компьютерная аппаратура требует надежного и бесперебойного питания, иначе отказов не избежать.

  • Спецодежда для электрика: что выбрать, требования, нормы
  • Сопротивление изоляции: как измерить базовые характеристики, норма и проверка уровня защиты

  • Как найти место повреждения кабеля: методы определения места, поиск причины поломки и лучшие способы устранения

Способы компенсации провалов напряжения интересует многих потребителей. Самым теоретически эффективным является улучшение характеристик качества сети, но на практике это практически невозможно и затратно.

В отдельных случаях, когда ситуация позволяет, дублируют линию снабжения от удаленных участков, которые условно можно считать электрически независимыми друг от друга.

Практически распространенное решение – это покупка устройства для защиты от провалов напряжения или подбор правильной конфигурации при покупке. Хоть это решение с точки зрения затрат самое выгодное, но производители электрики и электроники не особо способствуют в этом покупателям.

Способы защиты

Итак, вы узнали, что собой представляет данное явление, теперь поговорим о том, как может быть организована защита от провалов напряжения в сети. Если защитить нужно маломощную нагрузку, достаточно установить источник бесперебойного питания (ИБП). Такое решение может применяться даже на промышленных объектах для аварийного сворачивания технологических процессов и безопасного сохранения информации.

ИБП

Если же нужна защита мощной нагрузки от провалов напряжения, в этом случае необходимо использовать специализированные системы, которые осуществляют динамическое восстановление напряжения. Такие системы способны компенсировать недостающую часть напряжения, однако работает данный вид защиты непродолжительное время. Именно поэтому они не способны защитить от длительных провалов напряжения в электрической сети.

Вот и все, что хотелось рассказать о том, что такое провалы напряжения в сети, какие причины их возникновения и как можно защитить оборудование от этого явления. Следует отметить, что к провалам наиболее чувствительно компьютерное оборудование. Поэтому если в вашей сети наблюдается данное явление, обязательно защитите электронику вышеуказанными методами.

Опасность провалов напряжения в электрической сети: происхождение и способы борьбы с ними

схема

В электрической сети нередко возникают разные проблемы, в том числе и провал напряжения. Такая ошибка можно повлиять на работу приборов потребления энергии, вызывать сбои и ошибки в процессе функционирования самих устройств.

Прерывание тоже может встретиться в сети, но провалы напряжения происходят чаще.

Сегодня рассмотрим, какие неприятности может повлечь за собой возникновение этого явления, из-за чего они случаются и есть ли средства защиты от данной проблемы.

Определение понятия

схема

Уменьшение напряжения — это явление, при котором в определённой точке или участке электросети напряжение резко идёт на спад. После спада восстановление значения к близким, необходимым значениям происходит за определённый, короткий период времени, обычно занимающий не больше 20-30 секунд.

Напряжение может быть номинальных значений, а может иметь значение при возникновении явления. Отношения между этими значениями характеризует глубина и длительность, которые являются ключевыми параметрами в характеристике данного явления.

Читайте также:
Роспись бокалов своими руками: 10 фантазийных сюжетов + 48 оригинальных идей

Длительность в провалах — это промежуток времени между началом и моментом, когда напряжение восстановилось до необходимого номинального значения.

Значения глубин может доходить от десяти до ста процентов. Время длительности тоже может различаться, но обычно не превышает нескольких десятков секунд.

Существует и характеристика, выражаемая в том, насколько часто уменьшения напряжения появляются в сети. Это вспомогательный параметр, который характеризуется тем, сколько раз это случится в сети за определённый временной период.

Почему возникают

график

Провалы напряжения часто случаются из-за короткого замыкания в узлах нагрузки, где напряжение может быть высоким, средним или достигать 1000 Вольт.

При этом возникают стихийно, никакого нормирования у данного явления нет. Тем не менее, стоить уделять внимание тому, насколько часто они случаются, какими характеристиками они обладают.

Делать это нужно для нахождения правильного ИБП, то есть источника бесперебойного питания. Это поможет сохранить работу устройств, которые от частых появлений напряжения могут пострадать.

При этом среди устройств, наиболее чутко реагирующих на явление, встречаются серверы, разная компьютерная техника и иные чувствительные устройства.

Большие нагрузки

электросеть

Одна из наиболее частых причин появления провалов заключается в возникновении больших нагрузок в электросети. При подключении к сети потребителей энергии, которым необходима большая мощность для работы, может возникнуть явление провала.

В этом случае подключение прибора может вызвать пусковые токи, которые будет выше номинального тока. Например, значение номинального тока может быть увеличено в пять раз при включении электрического двигателя или другого мощного прибора.

Другой частой причиной провалов является неправильная проектировка электросети и неверный подбор устройств переключения в разном электрооборудовании.

Сегодня сеть можно оборудовать защитными элементами, благодаря которым сеть будет обесточена, если пусковой ток превысит допустимые значения на долгое время. При этом пусковые токи не повлияют на работу устройств.

Все описанные проблемы можно решить с помощью преобразователя частоты. Благодаря данному устройству значения провалов и их воздействие на приборы будут снижены с помощью распределения нагрузок.

схема

Другим способом решить проблему мощно с помощью элементов, благодаря которым сопротивление в цепях уменьшается, однако это не самый экономичный вариант решения проблемы возникновения провалов.

Поскольку потребители энергии больше всего страдают от провалов, они могут быть безвозвратно повреждены (к примеру, двигатели в устройствах могут сгорать).

В случае, если Вам не нравятся описанные выше способы решения проблемы провалов или они Вам не подходят, предлагаем воспользоваться следующими вариантами:

  • Используйте стабилизатор напряжения для вашей электрической сети. Стабилизаторы являются надёжным источником борьбы с провалами.
  • Электронные регуляторы тоже могут стать эффективным помощником по борьбе с описываемым явлением.
  • Динамический восстановитель напряжения являются хорошим способом устранения провала напряжения в сети.

Обратите внимание, что неважно, к какому классу напряжения относится ваша сеть. Никакая сеть не защищена от возникновения провалов напряжения, если она не оборудована дополнительными элементами защиты.

Появление от электросети

тестер

Повреждения могут распределяться в электросети. Это довольно сложный процесс, поскольку воздействие повреждений одного участка на другие зависит от разных моментов. Среди причин выделяем:

  1. Величину нагрузки в определённых местах соединений.
  2. Значение величины сопротивления в сети.

Именно от работы защитных систем обнаружения, надёжности и оперативности её работы зависит, насколько долго будет длиться явление провала напряжения. Как правило, на это уходит меньше одной секунды.

Иногда повреждение возникает из-за крупных механических повреждений на линии (упавшей на провода ветки или ветра, разорвавшего провода). От параметров, элементов защиты и самого повреждения зависит, насколько быстро может быть решена проблема.

Изолированная нейтраль на линии означает, что замыкание на одну фазу на землю может быть устранено за несколько часов (в зависимости от того, как быстро специалисты из служб обнаружат участок с проблемой). При замыкании на две фазы сеть может быть отключена с помощью защитных элементов менее чем за секунду.

схема

Автоматические элементы защиты могут целиком отключать определённые участки сети. Это помогает сохранить в целости приборы потребления энергии, связанные с этим участком. Энергия не будет проходить к ним до тех пор, пока специалисты из службы снабжения энергии не решат проблему на линии.

Существуют и элементы для автоматического включения, которые помогают включению в сети, но при этом могут образовать провал напряжения.

Данное устройство сработает для восстановления питания при срабатывании автоматических защитных элементов, при этом время срабатывания будет зависеть от конкретных условий прибора и сети. Иногда срабатывание происходит меньше, чем за секунду, а иногда из секунды времени.

Когда повреждения на участке устранены, оборудование снова запускается, после чего напряжение стабилизируется.

В случае, если при включении повреждение так и не было устранено, элементы защиты за короткий промежуток времени снова отключать электричество от сети в проблемном участке. Чтобы избежать аварийной ситуации, обычно всегда необходимо убедиться, что повреждение было найдено и устранено.

Если повреждение при повторном включении не было исправлено, элементы защиты снова нужно включить. От программы автоматических повторных выключателей зависит, сколько раз будет повторяться включение.

Читайте также:
Светонепроницаемые шторы: виды и особенности

При этом нужно понимать, что каждая новая попытка включения электричества в сеть будет способствовать возникновению провалов напряжения. Это подразумевает, что на некоторых пользователей придётся неограниченное количество провалов напряжения.

Варианты обеспечения безопасности

Конечно, существуют способы обезопасить сеть и приборы от провалов напряжения. Мы уже упоминали ИБП, то есть источник бесперебойного питания, которые поможет обезопасить приборы и сеть с небольшими нагрузками.

Промышленные объекты тоже часто используют ИБП, поскольку именно этот элемент защиты может сохранить информацию и правильно свернуть технологические процессы при возникновении аварии.

Защитить сеть с мощными нагрузками лучше всего с использованием специальных систем, благодаря которым напряжение может быть динамически восстановлено за короткий срок.

Благодаря специализированным системам можно достигать необходимых значений напряжения при появлении проблем в сети, но работают такие системы, как правило, не очень долго. При появлении длительных провалов данные системы не помогут.

Это основные моменты, касающиеся явления провалов напряжения. Провалы могут появиться в любой сети, независимо от напряжения в ней. По этой причине лучше всего позаботиться о включении в сеть защитных элементов.

Обратите внимание, что компьютерная техника является наиболее чувствительной к возникновению в сети провалов напряжения.

В случае, если Вы знаете о появлении провалов в вашей сети, лучше всего защитить компьютер одним из способов, о которых мы рассказали в статье.

Провалы напряжения, их характеристики и методы защиты

Изменения параметров входного напряжения в электросети во многих случаях связаны с провалами напряжения. Так в соответствии с ГОСТ 32144-2013 называют кратковременное снижение напряжения в конкретной точке электрической системы, когда оно опускается ниже порогового значения. После понижения, которое длится от 10 мс до одной минуты, напряжение восстанавливается до исходного значения.

Провалом считают понижение напряжения ниже 90 % от номинального. Безопасным будет уровень, который не превышает отклонение напряжения на 10 %. Очень часто провалы носят случайный характер, а регулярность их появления зависит от конструкции электрической системы, мощности и типа потребителей, точки наблюдения и природных явлений.

Так схематически выглядит провал напряжения

Чтобы охарактеризовать провал напряжения, используют такие характеристики, как глубина провала, длительность и частота возникновения. По статистике, большинство провалов имеют глубину 33–90 % и продолжаются 1,5–3 секунды. В среднем производственное предприятие от 10 до 30 раз в году сталкивается с провалами напряжения, причем в распределительной воздушно-кабельной сети они возникают в три раза чаще, чем в кабельной.

Чем прерывания напряжения отличаются от провалов

Прерыванием называют снижение напряжения в определенной точке электрической системы ниже порогового значения. При этом прерывание – это частный случай провала напряжения, когда оно опускается ниже 1 % от нормального рабочего напряжения.

Снижение напряжения до 0 % называют полным прерыванием. Продолжительность короткого прерывания – от 100 мс до трех с, длинного – более трех секунд. Чаще всего полное прерывание происходит из-за повреждения электрических сетей и обслуживающего их оборудования, процессов коммутации и резкого изменения мощности нагрузки.

Как отличить провал напряжения от прерывания

Причины появления провалов

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.

Последствия провалов

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).

На фото – электрик у щитка

В производственных условиях из-за провала напряжения может отключиться электрооборудование, что приведет к нарушению технологических процессов. Также возможно снижение качества точечной дуговой сварки или отключение газоразрядных источников освещения. Для компании такие последствия связаны, прежде всего, с простоями и материальными потерями:

  • упущенной прибылью;
  • затратами на восстановление оборудования;
  • потерями из-за срыва поставок сырья и его порчи;
  • затратами на техобслуживание;
  • оплатой труда специалистов;
  • возобновлением технологического процесса.
Читайте также:
От скучного к оригинальному способы укладки напольной плитки

Также может пострадать репутация компании, если из-за ущерба, причиненного провалами, она не выполнит договоренности с контрагентами. Тем более это актуально, если речь идет о защите критически важного оборудования.

Меры защиты от провалов

До 75 % провалов напряжения возникают в результате КЗ в сетях среднего напряжения, вторая по популярности причина – пусковые токи. В большинстве этих случаев КЗ невозможно предотвратить, а вот в местах, где оно возникает по другим причинам, можно снизить его вероятность. Например, использовать системы АПВ (автоматического повторного включения). Они помогают избежать критичных последствий от провалов. АПВ повторно подключают отключенный участок сети под напряжение, в случае неуспеха повторяют попытку, и так несколько раз в зависимости от конфигурации цепи.

Системы, в которых возможно появление пусковых токов, дорабатывают таким образом, чтобы включение потребителей не провоцировало критичного падения напряжения. Оптимизация выражается в компенсировании провалов при резком падении и в возвращении нагрузки к номинальному значению. В отдельных случаях эффективным будет установить стабилизирующее оборудование на стороне потребителей.

Там, где реализовать перечисленные методы дорого или невозможно по техническим причинам, внедряют инструменты, фиксирующие провалы. Полученные с их помощью данные анализируют и используют для определения причины провала. В этом случае целесообразно использовать источники бесперебойного питания, которые в течение определенного времени (зависит от емкости аккумуляторных батарей) обеспечивают потребителей качественной электроэнергией без провалов и других отклонений.

Негативные явления в электросети – их влияние на нагрузку и способы борьбы

В данной статье будут рассмотрены общие принципы функционирования электросети, негативные процессы, происходящие на линиях электроснабжения и различные методы защиты оконечного оборудования.

Единая энергосистема

Почти все электростанции России объединены в единую федеральную энергосистему, которая является источником электрической энергии для большинства потребителей. Важнейшим и обязательным компонентом любой электростанции является трехфазный турбогенератор переменного тока. Три силовые обмотки генератора индуцируют линейное напряжение. Обмотки симметрично расположены по окружности генератора. Ротор генератора вращается со скоростью 3000 оборотов в минуту, а линейные напряжения сдвинуты относительно друг друга по фазе. Фазовый сдвиг постоянен и равен 120 градусам. Частота переменного тока на выходе генератора зависит скорости вращения ротора, и в номинале составляет 50 Гц.

Напряжение между линейными проводами трехфазной системы переменного тока называется линейным. Напряжение между нейтралью и любым из линейных проводов называется фазным. Оно в корень из трех раз меньше линейного. Именно такое напряжение (фазное 220 В) подается в жилой сектор. Линейное напряжение 380 В используется для питания мощного промышленного оборудования. Генератор выдает напряжение в несколько десятков киловольт. Для передачи электроэнергии, с целью уменьшения потерь, напряжение повышают на трансформаторных подстанциях и подают в Линии Электропередачи (далее ЛЭП). Напряжение в ЛЭП составляет от 35 кВ для линий малой протяженности, до 1200 кВ на линиях протяженностью свыше 1000 км. Напряжение повышают с целью уменьшения потерь, которые напрямую зависят от силы тока. С другой стороны, напряжение ограничивается возможностью изоляции воздуха для ЛЭП и диэлектрика кабеля для кабельных линий. Достигнув крупного потребителя (завод, населенный пункт) электроэнергия опять попадает на трансформаторную подстанцию, где трансформируется в 6–10 кВ, которые уже пригодны для передачи по подземным кабелям. У каждого многоквартирного жилого дома, или административного здания стоит трансформаторная подстанция, которая выдает на выходе предназначенные для потребителя 380 В линейного напряжения и, соответственно, 220 В фазного. В подстанцию типично заводят два или три высоковольтных кабеля, что позволяет оперативно восстановить электроснабжение, в случае повреждений на высоковольтном участке трассы. В зависимости от вида подстанции, это может происходить автоматически, полуавтоматически — по команде диспетчера с центрального пульта, и вручную — приезжает аварийка и электрик переключает рубильник. Подстанция также может выполнять функцию регулятора напряжения, переключая обмотки трансформатора, в зависимости от нагрузки. В России на подстанциях применяют схему с заземленной нейтралью, то есть нейтральный (часто называемый нулевым) провод заземлен. По зданию разводка кабеля происходит пофазно, как с целью распараллеливания нагрузки, так и с целью удешевления оборудования (счетчиков, автоматов защиты). Подстанция в сельской местности и для небольших домов представляет собой обычно трансформаторную будку или просто трансформатор внешнего исполнения. Именно поэтому, на исправление аварии в таком месте отводятся сутки. Автоматической регулировки напряжения такие подстанции не имеют, и выдают номинал обычно в часы минимальных нагрузок, в остальное время занижая напряжение.

Нормы качества для электросетей

Документом, устанавливающим нормы качества электроэнергии в России, является ГОСТ 13109-97 принятый 1 Января 1999г. В частности, в нем установлены следующие “нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения“.

Параметр Номинал Предельно
Напряжение, V 220V ±5% 220V ±10%
Частота, Hz 50 ±0,2 50 ±0,4
Искажения, % 8 12
Провалы, сек 3 30
Перенапряжения, V 280 380
Читайте также:
Наливной пол от Knauf. Технология применения

Таким образом, даже при нормальном функционировании электросети использование устройств ИБП для компьютерной техники является обязательным, как для защиты целостности данных, так и для обеспечения исправности оборудования. С точки зрения электроснабжения, все потребители делятся на три категории. Для наиболее массовой категории наших читателей, проживающих в домах с числом квартир более восьми или работающих в офисных зданиях с числом сотрудников более 50 актуальна вторая категория. Это означает максимальное время устранения аварии один час и надежность 0,9999. Третья категория характеризуется временем устранения аварии 24 часа и надежностью 0,9973. Первая категория требует надежности 1 и временем устранения аварии 0.

Виды негативных воздействий в электросети

Все негативные воздействия в электросети делятся на провалы и перенапряжения.

Импульсные провалы обычно вызываются перегрузкой оконечных линий. Включение мощного потребителя, такого как кондиционер, холодильник, сварочный аппарат, вызывает кратковременную (до 1-2 с) просадку питающего напряжения на 10–20%. Короткое замыкание в соседнем офисе или квартире может вызвать импульсный провал, в случае, если вы подключены к одной фазе. Импульсные провалы не компенсируются подстанцией и могут вызывать сбои и перезагрузки компьютерной и другой насыщенной электроникой техники.

Постоянный провал, то есть постоянно или циклично низкое напряжение обычно вызвано перегрузкой линии от подстанции до потребителя, плохим состоянием трансформатора подстанции или соединительных кабелей. Низкое напряжение негативно отражается на работе такого оборудования как кондиционеры, лазерные принтеры и копиры, микроволновые печи.

Полный провал (блекаут), это пропадание напряжения в сети. Пропадание до одного полупериода (10 мс) должно по стандарту выдерживать любое оборудование без нарушения работоспособности. На подстанциях старого образца переключения регулятора напряжения или резерва могут достигать нескольких секунд. Подобный провал выглядит как “свет мигнул”. В подобной ситуации все незащищенное компьютерное оборудование “перезагрузится” или “зависнет”.

Перенапряжения постоянные — завышенное или циклично завышенное напряжение. Обычно является следствием так называемого “перекоса фаз” — неравномерной нагрузки на разные фазы трансформатора подстанции. В этом случае на нагруженной фазе происходит постоянный провал, а на двух других постоянное перенапряжение. Перенапряжение сильно сокращает срок службы самого разного оборудования, начиная от лампочек накаливания… Вероятность выхода из строя сложного оборудования при включении значительно увеличивается. Самое неприятное постоянное перенапряжение — отгорание нейтрального провода, нуля. В этом случае напряжение на оборудовании может достигать 380 В, и это практически гарантирует выход его из строя.

Временное перенапряжение бывает импульсным и высокочастотным.

Импульсное перенапряжение может происходить при замыкании фазовых жил силового кабеля друг на друга и на нейтраль, при обрыве нейтрали, при пробое высоковольтной части трансформатора подстанции на низковольтную (до 10 кВ), при попадании молнии в кабель, подстанцию или рядом с ними. Наиболее опасны импульсные перенапряжения для электронной аппаратуры.

Высокочастотное перенапряжение характеризуется наличием в силовом кабеле паразитных колебаний высокой частоты. Может нарушить работу высокочувствительной измерительной и звукозаписывающей аппаратуры.

Способы противодействия негативным воздействиям

В нижеприведенную таблицу сведены все виды негативных воздействий в электросети и технические методы борьбы с ними.

Вид негативного воздействия Следствие негативного воздействия Рекомендуемые меры защиты
Импульсный провал напряжения Нарушение в работе оборудования содержащего микропроцессоры. Потеря данных в компьютерных системах. Качественные блоки питания. Онлайн ИБП
Постоянный провал (занижение) напряжения Перегрузка оборудования содержащего электромоторы. Неэффективность электрического отопления и освещения. Автотрансформаторные регуляторы напряжения. Импульсные блоки питания.
Пропадание напряжения Выключение оборудования. Потеря данных в компьютерных системах. Батарейные ИБП любого типа, для предотвращения потерь данных. Автономные генераторы, при необходимости обеспечения бесперебойности работы оборудования.
Завышенное напряжение Перегрузка оборудования. Увеличение вероятности выхода из строя. Автотрансформаторные регуляторы напряжения. Сетевые фильтры с автоматом защиты от перенапряжения.
Импульсные перенапряжения Нарушение в работе оборудования содержащего микропроцессоры. Потеря данных в компьютерных системах. Выход оборудования из строя. Сетевые фильтры с автоматом защиты от перенапряжения.
Высокочастотные перенапряжения. Нарушения в работе высокочувствительной измерительной и звукозаписывающей аппаратуры. Сетевые фильтры с ФНЧ. Развязывающие трансформаторы.
Перекос фаз (разница фазного напряжения) Перегрузка трехфазного оборудования. Выравнивания нагрузки по фазам. Содержание в исправности силовой кабельной сети.
Отклонение частоты сети Нарушение работы оборудования с синхронными двигателями и изделий зависящих от частоты сети. Онлайн ИБП. Замена устаревшего оборудования.

Следует отметить, что современные качественные ИБП имеют в своем составе сетевой фильтр и ограничитель напряжения. Время реакции и переключения на батарею достаточно мало для обеспечения надежной бесперебойной работы любых электронных устройств. Использование отдельных стабилизаторов может быть оправданно при большом количестве оборудования, так как цена стабилизатора на 10 КВт примерно равна цене ИБП на 1КВт. Использование отдельного сетевого фильтра гораздо менее оправданно. ИБП не предназначены для систем, требующих непрерывного функционирования. Если мощность такого оборудования превышает 1 КВт, оптимальным решением будет использование автономного дизельного генератора.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: