Колебания напряжения

Колебания напряжения — быстро изменяющиеся отклонения напряжения длительностью от полупериода до нескольких секунд.
Колебания напряжения происходят под воздействием быстро изменяющейся нагрузки сети.

Источниками колебаний напряжения являются мощные электроприёмники с импульсным, резкопеременным характером потребления активной и реактивной мощности: дуговые и индукционные печи; электросварочные машины; электродвигатели при пуске.

Влияние колебаний напряжения на работу электрооборудования:
Отклонения напряжения, усугублённые резкопеременным характером, ещё более снижают эффективность работы и срок службы оборудования. Вызывают брак продукции. Способствуют отключению автоматических систем управления и повреждению оборудования. Так, например, колебания амплитуды и, в большей мере, фазы напряжения вызывают вибрации электродвигателя, приводимых механизмов и систем. В частности, это ведёт к снижению усталостной прочности трубопроводов и снижению срока их службы. А при размахах колебаний более 15 % могут отключаться магнитные пускатели и реле.
Не менее опасна, вызываемая колебаниями напряжения, пульсация светового потока ламп освещения. Её восприятие человеком — фликер — утомляет, снижает производительность труда и, в конечном счёте, влияет на здоровье людей. Мера восприятия человеком пульсаций светового потока — доза фликера. Наиболее раздражающее действие фликера проявляется при частоте колебаний 8,8 Гц и размахах изменения напряжения δUt = 29 %. Причём, при одинаковых колебаниях напряжения отрицательное влияние ламп накаливания проявляется в значительно большей мере, чем газоразрядных ламп.

Поэтому в ГОСТ 13109-97, размах изменения напряжения (δUt) жёстче нормируется для помещений с лампами накаливания и повышенной освещённостью, а доза фликера (Pt) для помещений с лампами накаливания, работа в которых требует значительного зрительного напряжения.

В качестве вероятного виновника колебаний напряжения ГОСТ 13109-97 указывает потребителя с переменной нагрузкой.

Мероприятия по снижению колебаний напряжения:

  • Применение оборудования с улучшенными характеристиками (≡ ↓ ΔQ).
Применение электродвигателей со сниженным пусковым током и улучшенным cos φ при пуске. Применение частотного регулирования электроприводов, или устройств плавного пуска-останова двигателя.
  • Подключение к мощной системе электроснабжения (≡ ↑ Sкз)
Схема питания нагрузки вносящей помехи (~Q) Распространение колебаний напряжения в сторону системы электроснабжения происходит с затуханием колебаний по амплитуде. Причём, коэффициент затухания тем больше, чем мощнее система электроснабжения (↑ Sкз).
  • Разнесение питания спокойной и резкопеременной нагрузок на разные трансформаторы или секции сборных шин.
Размах изменения напряжения δUt на шинах спокойной нагрузки (– Q) снижается на 50...60 %.
"Минусы" — возрастают потери при неполной загрузке трансформаторов.
  • Снижение сопротивления питающего участка сети.
При увеличении сечения проводников линии снижается R, а применение устройств продольной компенсации снижает суммарное X.
"Минусы" — увеличиваются капитальные затраты, а применение продольной компенсации опасно повышением токов короткого замыкания при X→0.

На практике не обоснованно, но активно применяют последние два мероприятия.