Несимметрия напряжения
Несимметрия напряжений и токов трёхфазной системы является одним из важнейших показателей качества электроэнергии. Причиной появления несимметрии напряжений и токов являются различные несимметричные режимы системы электроснабжения. Широкое применение различного рода однофазных электротермических установок значительной мощности (до 10 МВт) и трёхфазных дуговых печей также привело к значительному увеличению доли несимметричных нагрузок на промышленных предприятиях. Подключение таких мощных несимметричных одно- и трёхфазных нагрузок к трёхфазным сетям вызывает в системах электроснабжения длительный несимметричный режим, который характеризуется несимметрией напряжений и токов.
В системах электроснабжения различают кратковременные (аварийные) и длительные (эксплуатационные) несимметрические режимы. Кратковременные несимметричные 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 трёхфазных) нагрузок.
Несимметрию напряжений и токов, обусловленную несимметрией элементов электрической сети, называют продольной. Примером продольной несимметрии являются неполнофазные режимы воздушных линий и несимметрия параметров фаз отдельных элементов сети. Продольная несимметрия характерна также для специальных систем электропередачи: два провода – земля (ДПЗ), два провода − рельсы (ДПР), два провода − труба (ДПР) и т.д.
|
|
|
Несимметрию напряжений и токов, вызванную подключением к сети многофазных и однофазных несимметричных нагрузок, называют поперечной. Поперечная несимметрия возникает также при неравенстве активных и реактивных сопротивлений отдельных фаз некоторых приёмников электроэнергии (дуговые электропечи).
Для анализа и расчётов несимметричных режимов в трёхфазных цепях в основном применяют метод симметричных составляющих, основанный на представлении любой трехфазной несимметричной системы величин (токов, напряжении, магнитных потоков) в виде суммы в общем случае трёх симметричных систем величин. Эти симметричные системы, которые в совокупности образуют несимметричную систему величин, называют её симметричными составляющими. Симметричные составляющие отличаются друг от друга порядком следования фаз, т.е. порядком, в котором фазные величины проходят через максимум, и называются системами прямой, обратной и нулевой последовательности.
|
|
|
Несимметрия междуфазных напряжений вызывается наличием составляющих обратной последовательности, а несимметрия фазных − ещё и наличием составляющих нулевой последовательности.
Несимметрия напряжения характеризуется двумя показателями:
- коэффициентом несимметрии напряжения обратной последовательности 
;
- коэффициентом несимметрии напряжения нулевой последовательности 
.
Вычисляют коэффициент несимметрии напряжения обратной последовательности 
, %, как результат i -го наблюдения, по следующему выражению:
, (9.17)
где 
− действующее значение напряжения обратной последовательности основной частоты трёхфазной системы напряжений в i -м наблюдении, В; 
− действующее значение напряжения прямой последовательности основной частоты в i -м наблюдении, В.
Вычисляют значение коэффициента несимметрии напряжения , %, как результат усреднения N наблюдений на интервале времени равном 3 с, по формуле:
(9.18)
Число наблюдений 
.
Коэффициент несимметрии токов 
определяют аналогично .
Несимметрия по току значительно превышает несимметрию по напряжению. В линиях электропередачи и трансформаторах несимметрия тока снижает пропускную способность за счёт неравномерной загрузки фаз.
|
|
|
В практических расчётах коэффициент обратной последовательности в рассматриваемой точке сети возможно использование следующей формулы:
, (9.19)
где 
− размах изменения напряжения; 
− напряжение первой последовательности; 
; 
; 
− суммарные потери мощности соответствующих однофазных нагрузок; 
− аргумента тока и напряжения коэффициента обратной последовательности (определяются по справочным таблицам).
Токи прямой и обратной последовательности определяют по выражениям:
; (9.20)
, (9.21)
где 
; 
− мощности несимметричной нагрузки.
При наличии составляющих нулевой последовательности происходит смещение нейтрали трёхфазной системы, которое характеризуется коэффициентом неуравновешенности напряжений.
Вычисляют коэффициент несимметрии напряжения нулевой последовательности (коэффициентом неуравновешенности) 
, %, как результат i -го наблюдения, по следующему выражению:
, (9.22)
где 
− действующее значение напряжения нулевой последовательности основной частоты трёхфазной системы напряжений в i -м наблюдении, В; − действующее значение напряжения прямой последовательности основной частоты в i -м наблюдении, В.
|
|
|
Вычисляют значение коэффициента несимметрии напряжения , %, как результат усреднения N наблюдений по формуле:
(9.23)
Число наблюдений .
Коэффициент нулевой последовательности не нормируется, т.к. 
не оказывает влияния на трёхфазных потребителей.
Симметричные составляющие напряжений прямой , обратной 
и нулевой 
последовательностей определяют по известным соотношениям для симметричных составляющих прямой:
; (9.24)
; (9.25)
, (9.26)
где 
− фазные напряжения сети; 
− комплексное число, называемое фазным множителем; 
.
Например, в асинхронных двигателях (АД) несимметрия напряжения вызывает противодействующий вращающий момент, что в свою очередь влечёт за собой полезный момент двигателя. Снижение полезного момента равно квадрату коэффициента несимметрии, т.е.
(9.27)
В АД сопротивление обратной последовательности в 5-7 раз меньше сопротивления прямой последовательности, поэтому даже при небольшом напряжении обратной последовательности возникает значительный ток, обуславливающий быстрое старение изоляции обмоток. В среднем при 
срок службы АД сокращается в 2 раза.
Коэффициент несимметрии является нормативным показателем качества электроэнергии. В соответствии с ГОСТ 13109-97 
нормально длительно допустим на зажимах любого трёхфазного симметричного приёмника электроэнергии. Предельно допустимое значение составляет 4%.
Дата добавления: 2016-01-04; просмотров: 21; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!