Глава 12. Качество электрической энергии

вия колебаний напряжения при этом составляет 10 мин. С учетом фликера лампы накаливания можно считать нагрузками, наиболее чувствительными к величине 5U.

Источниками колебаний напряжения в современных электрических систе­мах служат мощные электроприемники с импульсным, резкопеременным ха­рактером потребления активной и реактивной мощностей. Для них характер­ны: питание от шин напряжением 35-220 кВ; значительные изменения потребляемой активной Ри реактивной Q мощности, равной (10—130) % Р, с высокой скоростью в течение суток; наличие у токоприемников нелинейных элементов.

К таким электроприемникам относятся в приоритетном порядке по степе­ни воздействия на этот ПКЭ: дуговые сталеплавильные печи; руднотермичес-кие печи; электродвигатели большой мощности (в частности, прокатных ста­нов); индукционные печи; машины контактной сварки; преобразователи электролизных установок; синхронные двигатели; приводы насосов и ком­прессоров в распределительных сетях. Так, при работе печи ДСП-100 на на­пряжении 35 кВ величина 8{/в сети составила (4,3—8,2) % при cos ф = 0,1—0,3 в период расплава металла и cos ф = 0,7—0,77 — в остальном режиме. При этом частота колебаний напряжения оказалась равной 8,3 Гц. Нестабильность колебаний напряжения во многом предопределяется изменчивостью потреб­ления реактивной мощности (рис. 12.9), поэтому, анализируя процесс ее из­менения, можно получить достаточно достоверную информацию о характере колебаний напряжения в исследуемой электрической сети.

В электрических системах распространение колебаний напряжения проис­ходит в направлении к шинам низкого напряжения практически без затуха­ний, а к шинам высокого напряжения — с затуханием по амплитуде. Этот эффект проявляется в зависимости от величины S_K системы. При распростра­нении колебаний напряжения в любом направлении их частотный спектр со­храняется, а коэффициент затухания или усиления К определяется соотноше­нием

*=1 + у^^ек> (12.32)

ном.т

где 5_К — мощность короткого замыкания ступени трансформации; >У_Н0МТ — но­минальная мощность трансформатора; е_к — напряжение короткого замыкания трансформатора.

Источниками гармонических искажений служат в основном нагрузки с не­линейными характеристиками: дуговые сталеплавильные печи; вентильные преобразователи; трансформаторы с нелинейными вольт-амперными характе­ристиками; преобразователи частоты; индукционные печи; вращающиеся эле­ктрические машины, питаемые через вентильные преобразователи; телевизи­онные приемники; люминесцентные лампы; ртутные лампы.

Последние три источника создают при своей работе невысокий уровень гармонических искажений на выходе, но их общее количество велико. Эф-

12.5. Причины нарушения показателей качества электроэнергии

399

0,05

Рис. 12.9. Осциллограм­ма изменений реактивной мощности в узле, содер­жащем мощную резкопе-ременную нагрузку

0.25 ,_fC

фект наложения искажений приводит к значительному их уровню, даже в се­тях высоких напряжений. Так, величина К_и в сетях 230 кВ за счет работы те­левизионных приемников может достигать 1 %.

Пока в узлах электроснабжения промышленных предприятий значения ко­эффициента искажения синусоидальности кривой напряжения К_и и коэффи­циента я-й гармонической составляющей напряжения превосходят нормы ГОСТ 13109—97 (табл. 12.5). В частности для ДСП величины высших гармо­ник зависят от количества и мощности печей. Для практических расчетов принимают:

а) для одной печи

•"л ^ном.т / " >

(12.33)

где /_номт — номинальный ток печного трансформатора; б) для группы одинаковых печей

(12.34)

где N — число печей, работающих одновременно.

Распространение гармоник тока по сети также зависит от параметров схе­мы и конфигурации сети. При распространении гармоник тока от источника в направлении сети более высокого напряжения происходит снижение амп­литуд гармонических составляющих, обычно вызванное увеличением величи-

Таблица 12.5. Характеристики источников гармонических искажений и несимметрии на­пряжений

Электроприемник	U, кВ	Ки, %	К2и, %
ДСП-100	220	2,5	1,3
	35	8-10	4,5
ДСП-40	110	2,1	1,4
	35	7,8	4,0
Прокатный стан 1700	10	13,2	2,0
Сварочные агрегаты	0,4	7-8	1-5
Мощные насосы	6	6-9	—

400