Kolísání napětí a metody ochrany – Europan

Příčiny a příroda
Příčinou poklesů napětí jsou zkraty, které jsou zase způsobeny řadou objektivních a subjektivních důvodů: úder blesku, znečištění izolace, mechanické poškození podpěr, kontakt vodičů s cizími předměty, chybné jednání personálu provozu a údržby atd. . Podle statistik » 70 % škod ve venkovních sítích 110 kV je způsobeno jednofázovými zkraty (SFC), » 20 % dvoufázovými nebo dvoufázovými zemními spojeními a » 10 % třífázovými poruchami.
V kabelových sítích 6–10 kV také převažují jednofázové zemní zkraty, ale při opatřeních ke kompenzaci kapacitních proudů, rychlému nalezení a odpojení poškozeného zařízení nepřecházejí ve vícefázové poruchy a nezpůsobují tedy poklesy napětí .
Nejprve je vhodné zvážit povahu poklesů napětí mezi spotřebiteli při jednofázových poruchách v sítích 110 kV.

1. OKZ v síti 110 kV probíhá ve fázi „A“,
2. Schémata a skupiny připojení vinutí transformátoru odpovídají GOST 11677-85.

• kladná složka napětí – U₁;
• záporná složka napětí – U₂;
• moduly fázového a síťového napětí – U_А, NEBO_В, NEBO_С, NEBO_AB, NEBO_Ne, NEBO_CA.

stůl

Když se místo poruchy vzdaluje od sběrnic napájecího zdroje, zbytkové napětí kladné složky se zvyšuje a zbytkové napětí záporné složky se snižuje. Lineární a fázové poklesy napětí jsou také sníženy, ale jejich trvání se zvyšuje, protože Doba trvání zemní ochrany se zvyšuje. U vícefázových zkratů – třífázových, dvoufázových, dvoufázových proti zemi, které se vyskytují mnohem méně často, se hloubka poklesu napětí ukazuje jako výrazně větší než u jednofázových zkratů, s výjimkou případů zvláště vzdálených místa závad. V případě vícefázových zkratů je kladná složka zbytkového napětí zpravidla nižší než 0,6 Un a v souladu s požadavky PUE musí být takové poruchy vypnuty bez časového zpoždění. V tomto případě je doba trvání poklesu napětí 0,20–0,25 s.
Vše výše uvedené se týkalo škod v síti 110 kV na vedeních sousedících s vedeními zásobujícím předmětný podnik. V případě poškození přímo na vedeních 110 kV napájejících podnik dochází u jeho spotřebitelů k úplnému přerušení napájení, tzn. při 100% hloubce poklesu napájecího napětí a době trvání poklesu, určené provozní dobou zařízení pro automatické opětovné uzavření u zdroje energie nebo zařízení pro automatický přenos v přijímací rozvodně. Tato doba se obvykle pohybuje v rozmezí 1,0–3,5 s.

kde M_nom (f (s)) – moment motoru podle startovací charakteristiky při jmenovitém napětí;
М_nom (f (2-s)) – brzdný moment ze záporné složky napětí;
U₁ ; U₂ – napětí kladné a záporné posloupnosti.
Výsledný točivý moment IM při hodnotách U₁ = 0,60 U_nom a U₂ = 0,40 U_nom může být stejný nebo menší než moment odporu mechanismu. Pro vysokonapěťové IM to však nepředstavuje nebezpečí, protože Zkraty v blízkosti 110kV sběrnic napájecího zdroje jsou zpravidla odpojeny prvním stupněm nulové složky reléové ochrany vedení 110kV v čase 0,25–0,30s. V tomto případě prakticky nedochází ke snížení otáček IM (výjimkou mohou být pouze silně zatížené elektromotory pístových kompresorů). U vzdálenějších zkratů se doba trvání ochrany postupně prodlužuje, ale klesá hloubka napětí a zvyšuje se zbytkové napětí, takže obecně nedochází k narušení činnosti IM.
Točivý moment synchronních elektromotorů (SM) v okamžiku poklesu napětí závisí v menší míře na síťovém napětí.

kde M_макс – maximální rotační synchronní moment SM při jmenovitém napětí (M_макс = 2,0–2,5 M_nom.);
М_nom (f (2-s)) – brzdný moment SD ze složky napětí záporné složky.
Výsledný točivý moment SM při zkratu v síti 110 kV se zpravidla ukazuje jako dostatečný pro udržení jejich stabilního provozu.

• náklady na činidla, suroviny, katalyzátory spotřebované při odstávce a úpravě technologického procesu, měřené v závislosti na konkrétním případě v hodinách, dnech atd.;
• provozní náklady po stanovenou dobu (platy personálu údržby, spotřeba elektrické energie, paliva, maziv a dalšího materiálu);
• odpisy výrobního majetku.

• Širší využití vysokorychlostní reléové ochrany na vedeních 110 kV v souladu s článkem 3.2.108 (článek 2) PUE: „Poškození, jejichž odpojení s časovým zpožděním může vést k narušení provozu kritických spotřebičů, musí být odpojeny bez časové prodlevy (např. poškození, při kterém bude zbytkové napětí na sběrnicích elektráren a rozvoden pod 0,6U_nom, pokud jejich vypnutí s časovým zpožděním může vést k samovybíjení v důsledku napěťové laviny, nebo poškození se zbytkovým napětím 0,6U_nom a více, pokud jejich vypnutí s časovým zpožděním může vést k narušení technologie)“;
• Dělení sekcí sběrnic 110 kV zdroje pomocí samostatných provozních režimů sekcí a sběrnicových systémů 110 kV. U takových řešení pociťuje poklesy napětí při zkratech mnohem menší počet spotřebitelů než při paralelním provozu. Samostatný provozní režim však není vždy vhodný a přijatelný v sítích 110 kV. Ztěžuje se zejména bilance vyrobeného a spotřebovaného činného a jalového výkonu v jednotlivých úsecích a sběrnicových systémech, obtížnější je zajištění dynamické stability systému v přechodových podmínkách, je vyžadováno použití automatických přepojovačů s řízením synchronismu. ; je obtížné udržet požadované úrovně napětí v jednotlivých úsecích a sběrnicových systémech;
• Aplikace ochrany před bleskem pro vedení 110 kV po celé jejich délce se správnou volbou typu a montážních míst svodičů;
• Snížení zemního odporu podpěr. Aplikace v odůvodněných případech zesílené izolace na elektrických vedeních a otevřených rozvodnách rozvoden a elektráren;
• Pravidelná preventivní opatření k čištění izolace a výměně vadných izolátorů.
• Aplikace nového typu vodičů (Aero-Z) pro venkovní vedení 110 kV.

V příštím čísle časopisu se autor blíže podívá na opatření k minimalizaci škod z poklesů napětí souvisejících s vnitřními systémy napájení spotřebitelů, monitorovacími a řídicími systémy technologických procesů.

*) Ve skutečnosti je závislost točivého momentu synchronního motoru na snížení napětí poněkud složitější. Zejména záleží také na reakci budící soustavy na pokles napětí, na činnosti zesílení buzení.

Zvýšení nepřetržitého napájení průmyslových odvětví s nepřetržitým technologickým procesem.
Doporučení pro zlepšení konstrukční technologie. VNIPITPEP – GO GPI ELECTROPROJECT, 1989

© JSC „Novinky z elektrotechniky“
Použití materiálů stránek je možné pouze s písemným souhlasem redakce
Při citování materiálů je vyžadován hypertextový odkaz na web s uvedením autora

Skoky nebo poklesy napětí jsou prudkou a výraznou změnou napětí elektrické sítě, která je bohužel pro průměrný ukrajinský byt nebo soukromý dům velmi typická. Takové přepětí mohou být buď dlouhodobé s menšími změnami síťového napětí, nebo krátkodobé, ale významné.

Důvodů nestability aktuálních parametrů je mnoho. Patří sem technický stav sítě, zastaralá zařízení, elektroinstalace, poruchy na vedení a samozřejmě poškození vedení samotných. Zde lze také zmínit přetížení domácí elektrické sítě v důsledku současné aktivace více výkonných elektrospotřebičů, přetížení trafostanic v důsledku rychlého rozšiřování obytných oblastí a nárůstu počtu spotřebitelů, zařazení zařízení s vysoké startovací proudy (pračky, trouby, kotle atd.), spouštění agregátů v blízké továrně nebo nedalekém autoservisu. Všechny tyto situace mohou způsobit určitou odchylku napětí a kolísání napětí, které má extrémně negativní dopad na elektrické sítě a domácí spotřebiče, které pravidelně poškozují připojená elektrická a elektronická zařízení.

Je známo, že jakékoli elektricky závislé zařízení je navrženo tak, aby fungovalo za určitých parametrů a proudových charakteristik. A nejčastěji je navržen pro provoz ze sítě s napětím 220-230 V. Skutečné napětí v síti se navíc často pohybuje od 140 do 290 V a to samozřejmě může vést k oběma poruchám provozu elektrospotřebičů a jejich úplného selhání stavby.

Moderní vysavače, ledničky, televize a další podobná zařízení mají určitou rezervu přibližně ±5-10% jmenovitého napětí, takže mohou bez problémů pracovat při hodnotách až 250 V. Je však třeba pamatovat na to, že provoz domácích spotřebičů v obdobích aktivních přepětí vede ke snížení jejich zdrojů a snížení životnosti.

Je třeba také poznamenat, že moderní zařízení se stala více digitální, vybavená tenčími a menšími součástkami a v důsledku toho citlivější na kolísání napětí. Jeho výkyvy nejvíce trpí zařízení s velkým množstvím elektroniky – ledničky, elektrické sporáky, pračky a myčky s dotykovým ovládáním, televizory, počítače, zdroje notebooků, paměťové čipy, grafické procesory atp. Tato zařízení pracují stabilně pouze tehdy, když dostávají stabilní proud v požadovaném rozsahu napětí, jinak dochází k problémům v mikroobvodech a poruchám.

Napěťové rázy mohou zahřát součásti a vodiče v elektronických zařízeních a způsobit jejich spálení. Ale i když kolísání napětí nenaruší elektroniku, může způsobit nadměrné namáhání vnitřních součástí a způsobit jejich selhání dříve, než se očekávalo.

Nejčastěji se zařízení porouchá při zapnutí proudu, protože často dodávané napětí není potřebných 220 V, ale 270, 290 a ještě více voltů. V takových případech hrozí velké nebezpečí požáru, zejména ve starých domech, kde je elektrická síť ve špatném stavu.

Při náhlém výpadku proudu trpí i elektrospotřebiče, zvláště pokud v té době v zařízení probíhal nějaký proces – topení v bojleru nebo chlazení v lednici. A nejvíce nechtěné náhlé výpadky proudu poškozují ledničky a počítače.

Nízké napětí je také nebezpečné. Zdá se, že v takové situaci se zařízení jednoduše nezapnou a nebudou fungovat, ale ve skutečnosti je taková situace extrémně nebezpečná, zejména pokud jde o ochrannou automatiku. Počítáme s jeho ochranou, ale ukazuje se, že ve správnou chvíli nefunguje. To může způsobit vážné poškození a neefektivní provoz zařízení, snížení účinnosti velkých motorů, světel, čerpadel nebo strojů využívajících kompresory. Pokles napětí navíc vytváří teplo, které se může hromadit v drátech nebo kabelech a poškodit izolaci, což nakonec vede k bezpečnostním problémům a požárům.

Můžeme tedy s jistotou říci, že životnost elektroniky a domácích spotřebičů závisí nejen na značce výrobce, ale také na kvalitě napájení v síti. Jakékoli odstávky, zvýšení či snížení napětí v síti, havárie, náhlé přepětí, přerušené elektrické vedení, to vše může způsobit nejen poruchy zařízení a zkrácení jeho životnosti, ale také zcela vyřadit zařízení a elektroniku, která je v pohotovostním režimu.

Určitým ukazatelem problémů s napětím mohou být poruchy v provozu elektrických spotřebičů a osvětlení. Lampy mohou blikat, často vyhořet nebo produkovat slabé světlo, časovače nemusí fungovat, topná tělesa se mohou pomalu zahřívat a transformátory mohou hučet. Není však vždy možné, aby si neznalý spotřebitel všimnul existujících problémů s napětím. S největší pravděpodobností dojde k pochopení, že došlo k přepětí, až když zařízení náhle přestane fungovat.

Jak se chránit před kolísáním napětí a chránit domácí spotřebiče a elektroniku? Odpověď je jednoduchá – použijte ochrannou automatiku!

Síťový filtr

Přepěťová ochrana poskytne minimální ochranu proti menším přepětím. Vyhlazuje napěťové rázy v elektrické síti a v případě napěťových rázů je schopen odpojit připojená zařízení.

Ale ve skutečnosti je přepěťová ochrana jen pojistka, která se také spálí v případě náhlého přepětí. Při nízkém napětí nebude fungovat vůbec a nebude poskytovat žádnou ochranu. Přepěťová ochrana neochrání před přepětím ve starém domě s neuzemněnými zásuvkami a blesky. Není také určen pro připojení výkonných spotřebičů, jako jsou klimatizace nebo topení, protože mohou snadno přehřát přepěťovou ochranu a způsobit požár.

Relé pro regulaci napětí

Dalším jednoduchým a levným ochranným zařízením je napěťové monitorovací relé nebo napěťové odpojovací zařízení. Chrání před vysokým napětím i nízkým proudem. Relé detekuje pokles napětí a vypíná zařízení k němu připojená. A po zapnutí proudu změří napětí, pozastaví a spustí proud, až když se napětí ustálí.

Spotřebitel si sám nastaví přípustný rozsah napětí a může jej snadno upravit. Moderní zařízení by kromě nastavení minimálních a maximálních hodnot napětí mělo umožňovat i samostatné nastavení doby odezvy spouště při zjištění určité odchylky od normálního rozsahu. Kromě toho mohou mít moderní relé od známých výrobců funkci stabilizace, i když takové zařízení bude dražší.

Napěťové relé může být prezentováno ve formě ochranné jednotky namontované v elektrickém panelu, ve formě pouzdra se zástrčkou připojenou k zásuvce a ve formě prodlužovacího kabelu se zásuvkami pro zásuvky, prodlužovací kabel a snímač úrovně napětí v síti. První možnost je nejfunkčnější, protože relé instalované v panelu nechrání jednotlivé prvky, ale celý byt jako celek. A v posledních dvou verzích se relé jednoduše zasune do zásuvky a připojí se k ní zástrčka kabelu z jednoho nebo jiného elektronického zařízení. Relé lze připojit do různých zásuvek, včetně těch bez uzemnění.

Při výběru napěťového relé byste měli dát přednost modelům s displejem, který zobrazuje aktuální napětí v síti a umožňuje jej ovládat nejen pro zařízení, ale i pro vás.

Napěťové regulační relé je nejvhodnější pro zařízení s výkonem do 2,2 kW (chladničky, televize, mobilní nabíječky, notebooky, některé kotle) ​​a pro výkonnější zařízení je vhodné použít silnější prostředky ochrany.

Nepřerušitelný zdroj napájení

Počítače a citlivá elektronická zařízení lze chránit pomocí nepřerušitelných zdrojů napájení (UPS) nebo, jak se jim v zahraniční literatuře říká, UPS. Tato zařízení stabilizují napětí a mají vestavěnou baterii, která uchovává elektřinu a při výpadku proudu jsou schopna po určitou dobu autonomně dodávat potřebné elektrické napětí připojenému zařízení.

Je však třeba pamatovat na to, že nepřerušitelný zdroj napájení nelze nechat zapnutý bez dozoru, protože jeho baterie se mohou samovolně vznítit. Kromě toho UPS fungují pouze při poklesu síťového napětí, ale nechrání zařízení před jeho zvýšeným výkonem.

Stabilizátor napětí

Jedním z nejúčinnějších prostředků ochrany je elektronický stabilizátor napětí. Jedná se o zařízení určené k udržování napětí na určité úrovni, neustálé monitorování vstupního napájecího zdroje a upravování jeho úrovně, přičemž k němu připojeným zařízením dodává správný proud pro jejich optimální provoz.

Stabilizátor pracuje v širším rozsahu než relé a chrání zařízení před nestabilním napájením, napěťovými rázy, vysokofrekvenčním rušením, vysokonapěťovými impulsy a poruchami sítě. Poskytuje ochranu jak pro domácnost, tak pro vysoce citlivá serverová a laboratorní zařízení. A může být použit v domácích a průmyslových sítích.

Stabilizátor napětí může účinně chránit domácí spotřebiče před zkraty v síti, poklesy napětí, ke kterým dochází krátkodobě v době spouštění elektrického zařízení s velkým rozběhovým proudem a zvýšenými hladinami proudu v elektrické síti. V tomto případě se zařízení nevypínají během přepětí.

Domácí spotřebiče připojené přes stabilizátor napětí pracují v jemném režimu napájení se stabilizovaným vstupním napětím, což může výrazně prodloužit jejich životnost a zajistit optimální provoz. Stabilizátory lze instalovat nejen na celou domácí elektrickou síť, ale i na její jednotlivé okruhy či sekce.

Je třeba si uvědomit, že stabilizátor je také elektrické zařízení, které má přípustné provozní limity a vyžaduje ochranu před nadměrným přepětím pomocí napěťového relé.

Jak vidíte, svá zařízení a síť můžete chránit různými způsoby a jejich výběr bude záviset na stávajících podmínkách a rizicích. Pokud bydlíte ve starém bytovém fondu, v blízkosti průmyslového podniku, u tramvajové trati a sousedé stále poblíž staví nebo rekonstruují, pak si s levným technickým řešením nevystačíte. Budete muset používat dražší a všestrannější zařízení a dokonce několik zařízení současně. Například počítač a TV lze propojit přes napěťové relé nebo nepřerušitelný zdroj napájení s vestavěným stabilizátorem a kuchyňské spotřebiče přes stabilizátor napětí.

Pokud si ceníte správného chodu vašeho zařízení a chcete, aby kolísání napětí neovlivňovalo vaše elektrospotřebiče, je vhodné zaměřit svou pozornost na výběr moderních a spolehlivých automatických ochranných pomůcek. Jedním z nejlepších a nejspolehlivějších řešení je stabilizátor napětí. Tento víceúrovňový ochranný systém koriguje jakékoli napěťové rázy a funguje po mnoho let. Webové stránky našeho partnera Karat LTD LLC představují širokou škálu automatických regulátorů napětí: jednofázové a třífázové, digitální a analogové, elektronické a reléové zařízení, vše potřebné pro stabilní a přesné napětí. A kvalifikovaní specialisté jsou vždy připraveni pomoci s výběrem.