Министерство образования Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Факультет – Энергетический институт
Направление – Электроэнергетика и электротехника
Кафедра – Электроснабжение промышленных предприятий
СПОСОБЫ СНИЖЕНИЯ НЕСИММЕТРИИ НАПРЯЖЕНИЙ В СИСТЕМАХ ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ
По дисциплине «Качество электрической энергии»
Выполнила
студентка гр. 7А84: Ю.Л. Колганова
Проверил доцент: И.А. Плотников
Томск – 2012
Содержание
Введение 2
Влияние несимметричных нагрузок на работу электроприемников (ЭП) 7
Виды несимметричных нагрузок 16
Снижение несимметрии напряжений 20
Заключение 28
Введение
Одним из показателей качества электрической энергии является несимметрия трехфазной системы напряжений.
Несимметрия напряжения - явление, при котором амплитуды фазных напряжений или углы между ними не равны между собой. Причиной появления несимметрии напряжений и токов являются несимметричные режимы эксплуатации системы электроснабжения. Несимметрия напряжений происходит только в трехфазной сети под воздействием неравномерного распределения нагрузок по ее 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. Широкое применение различного рода однофазных электротермических установок значительной мощности (до 10 МВт) и трехфазных электродуговых печей также привело к значительному увеличению доли несимметричных нагрузок в системах электроснабжения. Примером установок являются 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.
В системах электроснабжения различают кратковременные (аварийные) и длительные (эксплуатационные) несимметричные режимы. Кратковременные режимы обычно связаны с различными аварийными процессами, как например, несимметричные КЗ, обрывы одного или двух проводов воздушной линии с замыканием на землю и т.д. Длительные несимметричные режимы обычно обусловлены несимметрией элементов электрической сети или подключением к системе электроснабжения несимметричных (одно-, двух- или трехфазных) нагрузок.
Несимметрия напряжений характеризуется наличием в трехфазной электрической сети напряжений обратной или нулевой последовательностей, значительно меньших по величине соответствующих составляющих напряжения прямой (основной) последовательности.
Несимметрию напряжений и токов, обусловленную несимметрией элементов электрической сети, называют продольной. Несимметрию напряжений и токов, вызванную подключением к сети многофазных и однофазных несимметричных нагрузок, называют поперечной.
Суммарная нагрузка отдельных предприятий содержит 85...90 % несимметричной нагрузки. А коэффициент несимметрии напряжения по нулевой последовательности (K0U) одного девятиэтажного жилого дома может составлять 20 %, что на шинах трансформаторной подстанции (точке общего присоединения) может обусловить превышение нормально допустимые 2 %.
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 (рис.1).
Рис.1. 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 (рис.2).
Рис.2. Векторная диаграмма напряжений прямой и нулевой последоввательности
Несимметрия напряжений характеризуется следующими показателями:
коэффициент несимметрии напряжений по обратной последовательности K2U, равный отношению напряжений обратной последовательности U2 основной частоты к номинальному линейному напряжению Uном, %:
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 K2U вычислять по выражению, %:
где Uном.мф – номинальное значение междуфазного напряжения сети, В.
коэффициент несимметрии напряжений по нулевой последовательности К0U , равный отношению напряжения нулевой последовательности U0 к номинальному фазному напряжению Uном, %.
где U0(1) – действующее значение напряжения нулевой последовательности основной частоты трехфазной системы напряжений, В.
Допускается K0U 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 K2U и K0U по формулам численно равна значению отклонений напряжения U1(1) от Uном.
Нормально допустимое и предельно допустимое значения коэффициента несимметрии напряжений по обратной последовательности в точках общего присоединения к электрическим сетям равны 2,0 и 4,0 % соответственно.
Нормально допустимое и предельно допустимое значения несимметрии напряжений по нулевой последовательности в точках общего присоединения к четырехпроводным электрическим сетям с номинальным напряжением 0,38 кВ равны 2,0 и 4,0 % соответственно.