Показатели несимметрии трехфазной системы напряжений по ГОСТ 13109-97
2018-02-14
1762
Несимметрия напряжений в трехфазных системах
Несимметрия трехфазной системы напряжений обусловлена несимметричными нагрузками потребителей электрической энергии или несимметрией элементов электрической сети.
Показателями КЭ, относящимися к несимметрии напряжений в трехфазных системах, являются коэффициент несимметрии напряжений по обратной последовательности и коэффициент несимметрии напряжений по нулевой последовательности .
Нормы несимметрии напряжений определенные ГОСТ
Значения коэффициентов несимметрии напряжений по обратной последовательности и несимметрии напряжений по нулевой последовательности в точке передачи электрической энергии, усредненные в интервале времени 10 мин, не должны превышать 2% в течение 95% времени интервала в одну неделю, а в течение 100% времени не должны превышать 4% .
Несимметрия напряжений в трехфазных системах
n При оценке соответствия электрической энергии нормам КЭ, относящимся к несимметрии напряжений, установленным в настоящем стандарте, должны быть проведены измерения по ГОСТ 30804.4.30
Несимметрия напряжений
Введение в несимметричность
Несимметричным режимом системы электроснабжения называется режим, при котором условия работы фаз сети оказываются неодинаковыми.
n Трехфазная система считается сбалансированной или симметричной, когда напряжения и токи каждой из фаз имеют одинаковую амплитуду, а сдвиг амплитуды по фазе равен 120 0 . Если не выполняется хотя бы одно из этих условий, то система считается асимметричной, или разбалансированной.
n Несимметрия напряжений — несимметрия трёхфазной системы напряжений.
n Несимметрия напряжений происходит только в трёхфазной сети под воздействием неравномерного распределения нагрузок по её фазам.
Показатели несимметрии трехфазной системы напряжений по ГОСТ 13109-97
n Несимметрия напряжении характеризуется следующими показателями:
n коэффициент несимметрии напряжений по обратной последовательности;
n коэффициент несимметрии напряжений по нулевой последовательности.
Источник
Лекция. Несимметрия напряжения
Содержание лекции: несимметрия напряжения, влияние несимметрии напряжения на работу электрооборудования.
Цель лекции: изучить основные формулы расчета несимметрии напряжения.
Несимметрия напряжения – это несимметрия трёхфазной системы напряжений. Характеризуется коэффициентом обратной и нулевой последовательности. Несимметрия напряжений происходит только в трёхфазной сети под воздействием неравномерного распределения нагрузок по её фазам [4, 8].
Источниками несимметрии напряжений являются дуговые сталеплавильные печи, тяговые подстанции переменного тока, электросварочные машины, однофазные электротермические установки и другие одно фазные, двухфазные и несимметричные трёхфазные потребители электроэнергии, в том числе бытовые. Так, суммарная нагрузка отдельных предприятий содержит 85-90% несимметричной нагрузки. А коэффициент несимметрии напряжения по нулевой последовательности (K0U) одного 9-и этажного жилого дома может составлять 20%, что на шинах трансформаторной подстанции (точке общего присоединения) может обусловить превышение, нормально допустимые 2%.
Влияние несимметрии напряжений на работу электрооборудования:
— в электрических сетях возрастают потери ЭЭ от дополнительных потерь в нулевом проводе;
— однофазные, двухфазные потребители и разные фазы трёхфазных потребителей ЭЭ работают на различных не номинальных напряжениях, что вызывает те же последствия, как при отклонении напряжения;
— в ЭД, кроме отрицательного влияния не несимметричных напряжений, возникают магнитные поля, вращающиеся встречно вращению ротора;
— общее влияние несимметрии напряжений на электрические машины, включая трансформаторы, выливается в значительное снижение срока их службы.
Например, при длительной работе с коэффициентом несимметрии по обратной последовательности K2U=2-4%, срок службы электрической машины снижается на 10-15%, а если она работает при номинальной нагрузке, срок службы снижается вдвое.
Поэтому ГОСТ 13109-97 устанавливает значения коэффициентов несимметрии напряжения по обратной (K2U) и нулевой (K0U) последовательностям, — нормально допустимое 2% и предельно допустимое 4%. В качестве вероятного виновника несимметрии напряжений ГОСТ 13109-97 указывает потребителя с несимметричной нагрузкой. [2,4]
Мероприятия по снижению несимметрии напряжений:
— равномерное распределение нагрузки по фазам (см. рисунок 6.1). Это наиболее эффективное мероприятие, но оно требует творческого подхода при проектировании электроустановок и решительности при эксплуатации;
— применение симметрирующих устройств. Сопротивления в фазах симметрирующего устройства (СУ) подбираются таким образом, чтобы компенсировать ток обратной последовательности, генерируемый нагрузкой как источником искажения. Применение симметрирующих устройств сопровождается дополнительными капитальными затратами на их приобретение и монтаж, затратами на обслуживание и эксплуатацию.
Рисунок 6.1 – Распределение нагрузки по фазам
Наиболее распространенными источниками несимметрии напряжений в трехфазных системах электроснабжения являются такие потребители электроэнергии, симметричное многофазное исполнение которых или невозможно, или нецелесообразно по технико-экономическим соображениям. К таким установкам относятся индукционные и дуговые электрические печи, тяговые нагрузки железных дорог, выполненные на переменном токе, электросварочные агрегаты, специальные однофазные нагрузки, осветительные установки.
Несимметричные режимы напряжений в электрических сетях имеют место также в аварийных ситуациях – при обрыве фазы или несимметричных коротких замыканиях.
Несимметрия напряжений характеризуется наличием в трехфазной электрической сети напряжений обратной или нулевой последовательностей, значительно меньших по величине соответствующих составляющих напряжения прямой (основной) последовательности.
Несимметрия трехфазной системы напряжений возникает в результате наложения на систему прямой последовательности напряжений системы обратной последовательности, что приводит к изменениям абсолютных значений фазных и междуфазных напряжений (см. рисунок 6.2).
Рисунок 6.2 – Векторная диаграмма напряжений прямой и обратной последовательности
Помимо несимметрии, вызываемой напряжением системы обратной последовательности, может возникать несимметрия от наложения на систему прямой последовательности напряжений системы нулевой последовательности. В результате смещения нейтрали трехфазной системы возникает несимметрия фазных напряжений при сохранении симметричной системы междуфазных напряжений (см. рисунок 6.3).
Рисунок 6.3 – Векторная диаграмма напряжений прямой и нулевой последовательности
Несимметрия напряжений характеризуется следующими показателями:
— коэффициентом несимметрии напряжений по обратной последовательности;
— коэффициентом несимметрии напряжений по нулевой последовательности.
Коэффициент несимметрии напряжений по обратной последовательности равен, %:
где U2(1) – действующее значение напряжения обратной последовательности основной частоты трехфазной системы напряжений, В;
U1(1) – действующее значение напряжения прямой последовательности основной частоты, В.
Допускается К2U вычислять по выражению, %:
где Uном.мф – номинальное значение междуфазного напряжения сети, В.
Коэффициент несимметрии напряжений по нулевой последовательности равен, %:
где U0(1) – действующее значение напряжения нулевой последовательности основной частоты трехфазной системы напряжений, В.
Допускается К0U вычислять по формуле, %
где Uном.ф – номинальное значение фазного напряжения, В.
Измерение коэффициента несимметрии напряжений по нулевой последовательности проводят в четырехпроводной сети.
Относительная погрешность определения К2U и К0U по формулам численно равна значению отклонений напряжения U1(1) от Uном.
Нормально допустимое и предельно допустимое значения коэффициента несимметрии напряжений по обратной последовательности в точке общего присоединения к электрическим сетям равны 2,0 и 4,0 %.
Нормированные значения коэффициента несимметрии напряжений по нулевой последовательности в точке общего присоединения к четырехпроводным электрическим сетям с номинальным напряжением 0,38 кВ также равны 2,0 и 4,0 %.
Источник
Несимметрия напряжения
Наиболее распространенными источниками несимметрии напряжений в трехфазных системах электроснабжения являются такие потребители электроэнергии, симметричное многофазное исполнение которых или невозможно, или нецелесообразно по технико — экономическим соображениям. К таким установкам относятся индукционные и дуговые электрические печи, тяговые нагрузки железных дорог, выполненные на переменном токе, электросварочные агрегаты, специальные однофазные нагрузки, осветительные установки.
Несимметричные режимы напряжений в электрических сетях имеют место также в аварийных ситуациях – при обрыве фазы или несимметричных коротких замыканиях.
Несимметрия напряжений характеризуется наличием в трехфазной электрической сети напряжений обратной или нулевой последовательностей, значительно меньших по величине соответствующих составляющих напряжения прямой (основной) последовательности.
Несимметрия трехфазной системы напряжений возникает в результате наложения на систему прямой последовательности напряжений системы обратной последовательности, что приводит к изменениям абсолютных значений фазных и междуфазных напряжений
Под несимметрией напряжения понимают неравенство линейных напряжений по амплитуде и углам сдвига фаз между ними.
Причина возникновения – наличие в сети потребителей с несимметричной нагрузкой.
В системах электроснабжения различают кратковременные (аварийные) и длительные (эксплуатационные) несимметричные режимы.
Длительная несимметрия обусловлена применением в промышленности, на транспорте, в быту несимметричных электропотребителей, т.е. таких электропотребителей, симметричное многофазное искажение которых невозможно или нецелесообразно по технико-экономичеким расчетам.
Могут вызвать несимметрию индукционные печи, установки электрических шахтных подъемников, электрифицированный железнодорожный транспорт (переменного тока), сварочные трансформаторы, осветительные установки. Также несимметрия может иметь место и при работе трехфазных электропотребителей, таких как дуговые печи, что обусловлено неустойчивостью горения дуги в каждой отдельной фазе и изменением сопротивления дуги в процессе горения.
Несимметрию тока (напряжения), обусловленную несимметрией элементов сети, называют продольной. Несимметрию, вызванную подключением к сети многофазных и однофазных несимметричных нагрузок, называют поперечной.
В трехфазной трехпроводной системе несимметрия тока (напряжения), обусловлена наличием симметричных составляющих обратной последовательности.
В трехфазной четырехпроводной системе несимметрия тока (напряжения), обусловлена наличием симметричных составляющих нулевой последовательности.
Несимметрия по току значительно превышает несимметрию по напряжению.
Несимметрия по току обусловлавливает несимметрию по напряжению, которая приводит к дополнительным отклонениям Uф и Uл. Это отрицательно сказывается на работе асинхронных электродвигателей, полупроводниковых выпрямителей, делая менее эффективным использование регулирующих и компенсирующих устройств, установленных в системе электроснабжения.
Несимметрия напряжений характеризуется следующими показателями:
- коэффициентом несимметрии напряжений по обратной последовательности;
- коэффициентом несимметрии напряжений по нулевой последовательности.
Коэффициент несимметрии напряжений по обратной последовательности равен, %
где – действующее значение напряжения обратной последовательности основной частоты трехфазной системы напряжений, В;
— действующее значение напряжения прямой последовательности основной частоты, (номинальное линейное напряжение), В.
Допускается вычислять по выражению, % :
где – номинальное значение междуфазного напряжения сети, В.
Коэффициент несимметрии напряжений по нулевой последовательности равен, % :
где – действующее значение напряжения нулевой последовательности основной частоты трехфазной системы напряжений, В.
Допускается вычислять по формуле, %
где – номинальное значение фазного напряжения, В.
Измерение коэффициента несимметрии напряжений по нулевой последовательности проводят в четырехпроводной сети.
Относительная погрешность определения и по формулам и численно равна значению отклонений напряжения от .
Нормально допустимое и предельно допустимое значения коэффициента несимметрии напряжений по обратной последовательности в точке общего присоединения к электрическим сетям равны 2,0 и 4,0 % .
Нормированные значения коэффициента несимметрии напряжений по нулевой последовательности в точке общего присоединения к четырехпроводным электрическим сетям с номинальным напряжением 0,38 кВ также равны 2,0 и 4,0% .
Источник