Проблемы сети силового питания

19 Августа 2014 34
0002problem1.gifНа рисунке представлен типовой вариант питания загородного поселка. На входе установлен понижающий трансформатор (трансформаторная подстанция). До недавнего времени потребление электроэнергии на один дом составляло от 2 до 5 кВА, но в последнее время с появлением теплых полов, электросаун, электрокотлов и прочей бытовой техники, требующей значительно большего энергопотребления, мощность нагрузочной сети на один дом нередко достигает 30 – 60 кВА.

В большинстве случаев ни трансформаторная подстанция, ни линии электропитания не рассчитаны на возросшее количество энергоемких потребителей. Если еще учесть общее ветхое состояние электросети, то становятся понятными причины возникновения проблем с обеспечением электричеством.

Длительное понижение напряжения возникает в результате перегрузки понижающего трансформатора и перегрузки линии питания. Если дом находится в конце линии, то напряжение может падать до 100 – 150 В, особенно в часы максимального энергопотребления в поселке.

Длительное повышение напряжения
Стремясь исправить ситуацию с низким напряжением, электрики нередко переключают обмотки понижающего трансформатора на более высокое напряжение. В результате потребители находящиеся рядом с подстанцией имеют на входе сети питания дома напряжения от 240 до 260 В, особенно в часы минимальных нагрузок.

Перекос фаз
Явление в энергосети, возникающее в результате неравномерного распределения нагрузок по фазам. На самой нагруженной фазе, соответственно, будет низкое напряжение, а на незагруженных – близкое к номиналу. Ситуация может осложниться, если присутствует общая нейтраль к которой подключены потребители. В советских стандартах было принято соотношение сечения фазного и нейтрального проводов 3/1. В результате перекоса фаз, для данной ситуации, напряжение на незагруженных фазах может быть существенно выше номинального.

Кратковременный провал напряжения
обычно является результатом пуска мощных нагрузок или нагрузок с большим пусковым током (трансформаторы, электродвигатели и т.д.). Длительность и уровень провала зависит от сечения подходящих к нагрузке проводов. Время может составлять от 0,3 до 5 с.

Короткое замыкание на одной из фаз сопровождается явлениями схожими с перекосом фаз с той лишь разницей, что время процесса ограничено временем срабатывания токовой защиты.
«Скачки» напряжения возникают в результате работы различного оборудования, особенно сварочного.

Отрыв нейтрали
Опасное и в последнее время нередкое явление, особенно для старых силовых сетей или сетях, проложенных наспех и временно. Отрыв нейтрали в главном распределительном щите многоквартирного дома влечет за собой изменение напряжения на фазах в зависимости от нагруженности каждой из них. На самой загруженной будет низкое напряжение, а на самой незагруженной может достигать значений 300 В и более.

0002problem2.gif«Мерцание» напряжения
«Мерцание» напряжения - результат работы различных тиристорных регуляторов.
Результат работы различных тиристорных регуляторов. Особенно много хлопот доставляют мощные промышленные установки, в которых температура нагревательных элементов поддерживается тиристорным регулятором, алгоритм работы которого представлен на рисунке.
Регулятор пропускает полное напряжение в нагрузку, затем выжидает несколько периодов и снова подает полное напряжение. Таким образом, осуществляется циклический запуск тепловых элементов со всеми явлениями присущими запуску мощных нагрузок.

0001protection1.gifГрозовые разряды – мощные импульсные перенапряжения, возникающие в результате прямого попадания молнии в сеть электропитания, громоотвод или импульс от разряда молнии на расстоянии до 1,5 км, приводящий к выходу из строя электрооборудования или сбою в работе аппаратуры. Прямое попадание характеризуется мгновенными импульсными токами до 100 кА с длительностью разряда до 1 мС.

При наличии системы громоотвода импульс разряда распределяется между громоотводом, сетью питания,
линиями связи и бытовыми коммуникациями. Характер распределения во многом зависит от конструкции здания, прокладки линий и коммуникаций.

Переключения в энергосети
вызывают серию импульсных перенапряжений различной мощности, сопровождающуюся радиочастотными помехами широкого спектра. Природа возникновения помех приведена на примере ниже.

0001protection2.gifНапример, при отключении разделительного трансформатора мощностью 1 кВА 220/220 В от сети вся запасенная трансформатором энергия выбрасывается в нагрузку в виде высоковольтного импульса напряжением до 2 кВ.

Мощности трансформаторов в энергосети значительно больше, мощнее и выбросы. Кроме того переключения сопровождаются возникновением дуги, являющейся источником радиочастотных помех..

Искажения синусоидальной формы напряжения
  • 0002problem3.gifИскажения на выходе феррорезонансного стабилизатора или стабилизатора на основе магнитного усиления (например, серия молдавских стабилизаторов СТС). Форма выходного напряжения приближается к трапецеидальной с высоким уровнем помех.
  • Искажения на выходе источников бесперебойного питания при работе от батарей. Форма напряжения от меандра (почти прямоугольные импульсы) до практически чистой синусоиды. Форма зависит от принципа построения UPS и его цены.
  • Искажения при перегрузке трансформатора, когда он работает в режиме близком к насыщению. Приблизительная форма выходного напряжения характеризуется пикообразными выбросами напряжения и представлена на рисунке.
  • Искажения синусоиды на выходе тиристорных регуляторов напряжения. Сопровождается радиочастотными помехами.

Особенности некоторых типов нагрузок

При проектировании следует учитывать стойкость устанавливаемого электрооборудования к проявлению различных факторов воздействия со стороны сети. Ниже приведены особенности питания некоторых типов нагрузки.

Электрооборудование, оснащенное импульсным источником питания (вычислительная техника, офисное оборудование, приборы, аудио-видеоаппаратура и пр.) мало критично к уровню напряжения и, как правило, устойчиво работает в диапазоне от 185 до 250 В (в некоторых телевизорах от 130 до 260 В). Допустимо даже прерывание напряжения до 0,3 с, если оно не сопровождается существенными помехами. Однако высокочастотные помехи от 150 кГц и выше легко проходят через блок питания в аппарат. Опасным являются также импульсные перенапряжения, могущие вызвать пробой транзистора в преобразователе блока питания. В большинстве случаев сам источник имеет и фильтр, и варистор для защиты от помех, но они способны защитить лишь от слабых воздействий по сети.

Для трехфазных двигателей основную опасность представляет перекос фаз, при котором резко возрастает перегрев двигателя с последующим выходом из строя. К помехам и кратковременному прерыванию напряжения некритичны.

0002problem4.gif
При возрастании напряжения на входе трансформатора (трансформаторный блок питания) резко возрастает ток ХХ, трансформатор входит в режим насыщения, шумит, перегревается и выходит из строя.

Магнитные контакторы, силовые реле и т.д. При низком входном напряжении либо не запускаются, либо запускаются с дребезгом.
Ситуация ухудшается, когда на выход контактора подключена мощная индуктивная нагрузка. В момент подключения напряжения на нагрузку за счет больших пусковых токов возникает резкая просадка напряжения, и контактор отключает нагрузку. Напряжение снова повышается, контактор снова пытается подключить нагрузку, и весь цикл повторяется до выхода из строя контактора.

0002problem5.gifГалогенные лампы, помимо общей чувствительности к уровню напряжения, очень чувствительны к кратковременному прерыванию питания. Пусковые токи включения лампы – основная причина выхода из строя.
Попытка улучшить ситуацию с помощью ступенчатого стабилизатора напряжения лишь ухудшает ситуацию.

Оцените статью:

Смотрите также:

Как выбрать стабилизатор напряжения для котла отопления
Как выбрать стабилизатор напряжения для котла отопления
26 Декабря 2018

Современные газовые отопительные котлы – оборудование, функционирование которого полностью контролирует чувствительная автоматика. Поддержание стабильного напряжения, в пределах 220 В +/- 10, является необходимым условием эксплуатации, что объясняется чувствительностью котлов даже к незначительным перепадам напряжения в сети. Для предотвращения быстрого износа котельного оборудования, а также выхода его из строя мы рекомендуем подключать газовый котел к электросети через стабилизатор напряжения.

Читать полностью
Использование дизель-генератора при осуществлении строительных работ
Использование дизель-генератора при осуществлении строительных работ
20 Августа 2014

В статье раскрываются возможности, исследуется необходимость использования автономных генераторов электроэнергии на стройплощадке. Дается сравнительный анализ использования как бензиновых, так и дизельных генераторов, обосновывается выбор дизель-генератора в качестве аварийного/постоянного источника электроэнергии.

Читать полностью
Стабилизатор напряжения или ИБП - что лучше, в чем отличие
Стабилизатор напряжения или ИБП - что лучше, в чем отличие
29 Октября 2019

Источники бесперебойного питания и стабилизаторы напряжения относятся к преобразователям электроэнергии. Их объединяет то, что они являются промежуточными устройствами между бытовой электрической сетью и приборами-потребителями.

Читать полностью

Наверх
Напишите ниже нам о проблеме, возникшей с нашим оборудованием
CAPTCHA Обновить