Режимы работы электрических сетей.

Режимы работы электрических сетей.

Основной задачей эксплуатации электрических сетей является поддержание в них необходимой пропускной способности и достаточного напряжения. Выделяют несколько режимов электрических сетей. К параметрам режима относятся показатели частоты, напряжения и мощности электропередачи.

Нормальный режим электрических сетей

Нормальный режим характеризуется показателями, близкими к номинальным. В таком режиме обеспечивается плавное регулирование работы электростанций, минимизируются потери электрической энергии в сети, удобно осуществляются оперативные переключения. Нормальный режим электрической сети обеспечивает снабжение электроэнергией потребителей без перебоев и с достаточным уровнем напряжения.

Аварийный режим электрических сетей

Режим становится аварийным в том случае, если система, при переходе из одного состояния нормы в другое, отмечается резкое изменение параметров частоты тока и напряжения. К аварийным вариантам работы электрических сетей относятся такие отклонения в работе, как:

1. Короткое замыкание. Характеризуется превышением номинального напряжения в десятки раз. Проявляется яркой вспышкой света лампочки.

2. Перегрузка электросети. Даёт о себе знать нагреванием розетки, выключателя, вплоть до их возгорания.

3. Скачок тока. Следствие кратковременного превышения напряжения. При включении, лампа накаливания перегорает.

4. Слабый ток. Причиной может быть разрыв цепи. В таком случае тускло горит лампа накаливания.

5. Скачок напряжения. Чаще возникает из-за ударов молнии. В большинстве случаев это приводит к выходу из строя электроприборов.

6. Низкое напряжение. Бывает по причине частичного разрыва цепи. При длительном использовании низкого напряжения приборы выходят из строя.

Требования к показателям качества электрической энергии.

Стандартом устанавливаются следующие показатели качества электроэнергии (ПКЭ):
— установившееся отклонение напряжения δ U_y;
— размах изменения напряжения δ U_t;
— доза фликера P_t;
— коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения K_U;
— коэффициент n-ой гармонической составляющей напряжения K_U(n);
— коэффициент несимметрии напряжений по обратной последовательности K_2U;
— коэффициент несимметрии напряжений по нулевой последовательности K_0U;
— отклонение частоты Δ ƒ ;
— длительность провала напряжения Δ t_n;
— импульсное напряжение U_имп;
— коэффициент временного перенапряжения K_перU

Отклонение частоты в электрической системе, Гц, характеризует разность между действительным и номинальным значениями частоты переменного тока в системе электроснабжения и определяется по выражению

δ f=f-f_ном (1)

Допустимые нормы по отклонению частоты составляют

δ f_норм= ±0, 2 Гц, δ f_пред=±0, 4 Гц

Отклонение напряжения характеризуется показателем установившегося отклонения текущего значения напряжения С/ от номинального значения С/_ном:

(2)

Ф л и к е р (мерцание) - субъективное восприятие человеком колебаний светового потока искусственных источников освещения, вызванных колебаниями напряжения в электрической сети, питающей эти источники.

Доза фликера -мера восприимчивости человека к воздействию фликера за установленный промежуток времени, т. е. интегральная характеристика колебаний напряжения, вызывающих у человека накапливающееся за установленный период времени раздражение мерцаниями (миганиями) светового потока.

Дозу фликера напряжения в процентах в квадрате вычисляют по выражению

Причиной возникновения несинусоидальности напряжения является наличие потребителей электроэнергии с нелинейной вольт-амперной характеристикой. Основной вклад в несинусоидальность напряжения вносят тиристорные преобразователи электрической энергии, получившие широкое распространение в промышленности.

Несинусоидальность напряжения характеризуется следующими показателями:

· коэффициентом искажения синусоидальности кривой напряжения;

· коэффициентом «-и гармонической составляющей напряжения.

· Коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения Кu, %, является отношением суммарного действующего значения всех высших гармоник к действующему значению напряжения основной гармоники, причем п ≥ 2

Несимметрия трехфазной системы напряжений появляется при наличии в трехфазной электрической сети напряжений обратной и нулевой последовательностей, значительно меньших по величине соответствующих составляющих напряжения прямой (основной) последовательности. Основной причиной возникновения несимметрии напряжения являются потребители с несимметричным потреблением мощности по фазам.

Несимметрия трехфазной системы напряжений характеризуется коэффициентами несимметрии обратной последовательности, и нулевой последовательности, которые представляют собой отношение действующего значения напряжения соответственно обратной и нулевой последовательности к действующему значению напряжения прямой последовательности (к номинальному напряжению):

Провал напряжения - внезапное значительное снижение напряжения в точке электрической сети ниже 0, 9Uном, которым следует восстановление напряжения до первоначального или близкого к нему уровня через промежуток времени от десяти миллисекунд до нескольких десятков секунд Провал напряжения характеризуется глубиной (по отношению к значению напряжения в нормальном режиме) и длительностью. Длительность провала напряжения ∆ t - интервал времени между начальным моментом провала напряжения и моментом восстановления напряжения до первоначального или близкого к нему уровня. Глубина провала напряжения может изменяться от 10 до 100%, длительность - от сотых до нескольких десятых секунды

Импульс напряжения - резкое изменение напряжения в точке электрической сети, за которым следует восстановление напряжения до первоначального или близкого к нему уровня за промежуток времени до нескольких миллисекунд. Импульсное напряжение характеризуют следующие величины: -амплитуда импульса Uимп - максимальное мгновенное значение импульса напряжения; -длительность импульса - интервал времени между начальным моментом импульса напряжения и моментом восстановления мгновенного значения напряжения до первоначального или близкого к нему уровня; часто длительность импульса оценивается по уровню 0, 5 его амплитуды ∆ tимп о, 5.

Временное перенапряжение - повышение напряжения в точке электрической сети выше 1, 1Uном продолжительностью более 10 мс, возникающее в системах электроснабжения при коммутациях или коротких замыканиях

Требования к устройствам автоматического повторного включения (АПВ).

А) Они должны находиться в состоянии постоянной готовности к действию, и срабатывать при случаях аварийного отключения выключателя, кроме случаев отключения выключателя релейной защитой после включения его дежурным персоналом. Не должны приходить в действие при оперативных отключениях выключателя дежурным персоналом, что обеспечивается пуском устройства АПВ от несоответствия. Действие АПВ должно быть согласовано с действием других устройств автоматики.

Б) Устройство АПВ должно иметь минимально возможное время срабатывания (tАПВ1), для того чтобы сократить продолжительность перерыва работы потребителей. Практически можно выполнить АПВ, действующим без замедления, однако эта возможность ограничивается рядом условий. Для успешного действия АПВ необходимо:

- чтобы время срабатывания (tАПВ1) было больше времени (tГ.П.), необходимого для восстановления готовности привода к работе на включение. (Для применяемых типов приводов с учетом условия их работы tГ.П. ≈ 0, 1-0, 3 сек.)

- времени tД., С., необходимого для деионизации среды в точке повреждения. (Для установок напряжением 220 кВ включительно tД., С. ≈ 0, 2 сек.)

- времени готовности выключателя tГ.В., необходимого для восстановления отключающей способности выключателя после отключения им тока кз. Для однократного АПВ время tГ.В. всегда меньше суммы времени tГ.П. и времени включения выключателя tВ.В.. Поэтому определяющим обычно является условие tАПВ1 > tГ.П.. При этом с учетом КЗ (коэффициент запаса), tЗАП равное 0, 4-0, 5 сек., время срабатывания устройства АПВ для линии с односторонним питанием tАПВ1 ≥ tГ.П. + tЗАП = 0, 5-0, 8 сек.

В) Автоматически, с заданной выдержкой времени устройства АПВ должны возвращаться в состояние готовности к новому действию после включения в работу выключателя. При выборе выдержки времени tАПВ2 на возврат устройства АПВ в состояние готовности к действию должны выполняться следующие требования:

- устройство не должно производить многократные включения выключателя на неустранившееся кз, что обеспечивается при условии если релейная защита, с максимальной выдержкой времени (tС.З. MAX), успеет отключить выключатель включенный на кз раньше, чем устройство АПВ вернется к состоянию готовности к новому действию:

tАПВ2 ≥ tАПВ1 + tВ.В. + tС.З. MAX + tЗАП

- устройство должно быть готовым к действию не раньше, чем это допускается по условию работы выключателя после успешного включения его в работу устройством АПВ. Опыт показывает, что для однократного АПВ оба указанных в пункте В требования выполняются, если принять tАПВ2 = 15-25 сек. Для устройств АПВ двукратного действия время возврата в состояние готовности после второго цикла принимается равным tАПВ2 = 60-100 сек.

Системы возбуждения синхронных генераторов. Назначение и виды автоматического регулирования возбуждения (АРВ). Устройство быстродействующей форсировки возбуждения (УБФ).

Системы тиристорные независимые (СТН) предназначены для питания обмотки возбуждения крупных турбо- и гидрогенераторов выпрямленным регулируемым током, применяемые при выработке электроэнергии на ГЭС и других генерирующих станциях. В отличие от систем самовозбуждения (СТС), в СТН тиристорные выпрямители главного генератора получают питание от независимого источника напряжения переменного тока промышленной частоты – от вспомогательного синхронного генератора, вращающемся на одном валу с главным генератором.

Система тиристорного самовозбуждения (СТС) предназначена для питания обмоток возбуждения турбо и гидрогенераторов выпрямленным регулируемым током. Питание тиристорного выпрямителя осуществляется через трансформатор, подключенный к генераторному токопроводу. Для запуска генератора предусмотрена цепь начального возбуждения, которая автоматически формирует кратковременный импульс напряжения на обмотке ротора до появления ЭДС обмотки статора генератора. Импульс напряжения достаточен для поддержания устойчивой работы тиристорного преобразователя в цепи самовозбуждения. Питание цепей начального возбуждения осуществляется как от источника переменного тока, так и от станционной аккумуляторной батареи.

Системы бесщеточные диодные (СБД) предназначены для питания обмотки возбуждения турбогенераторов выпрямленным регулируемым током. Бесщеточный возбудитель представляет собой синхронный генератор обращенного исполнения, якорь которого с обмоткой переменного тока и диодным выпрямителем жестко соединен с ротором возбужденного турбогенератора. Обмотка возбуждения возбудителя расположена на его статоре. Главное достоинство бесщеточных возбудителей состоит в отсутствии контактных колец и щеточного контакта в цепи обмотки ротора турбогенератора и в сокращении длины машины.

Основным назначением АРВ является повышение устойчивости параллельной работы генераторов при нарушениях нормального режима. В этих условиях АРВ, реагируя на сравнительно небольшие отклонения напряжения (или тока) генератора от нормального значения, значительно увеличивают (форсируют) возбуждение генераторов. При увеличении (особенно при форсировке) возбуждения до потолка увеличивается ЭДС генератора, что способствует повышению предела устойчивости генератора

Виды АРВ:

Все APB, применяемые на синхронных генераторах, различаются по параметру, на который они реагируют, по способу воздействия на систему возбуждения генератора и подразделяются на три группы.

К первой группе относятся электромеханические АРВ, которые реагируют на отклонение напряжения генератора от заданного значения (уставки) и воздействуют на изменение сопротивления в цепи обмотки возбуждения возбудителя.

Ко второй группе относятся электрические АРВ. Эти АРВ реагируют на отклонение напряжения или тока генератора от заданного значения и подают дополнительный выпрямленный ток в обмотку возбуждения возбудителя от внешних источников питания.

К третьей группе относятся АРВ, применяемые в основном с выпрямительными системами возбуждения: высокочастотной, тиристорной, бесщеточной. Эти АРВ не имеют собственных силовых органов (внешних источников питания), а только управляют работой возбудителей.

Устройство быстродействующей форсировки возбуждения в аварийных условиях, сопровождающихся глубоким понижением напряжения, производит быструю форсировку возбуждения генератора до наибольшего допустимого, или потолочного, значения.

Регулирование реактивной мощности и напряжения на шинах электростанции устройствами автоматического регулирования возбуждения (АРВ).