На главную

Энергосбережение и энергосберегающие технологии в Беларуси, СНГ, России, в мире. Экономия электроэнергии. Энергоэффективность.  

«     2011     2010  |   2009  |   2008  |   »

01.12.2009 Энергосбережение. Несинусоидальность напряжения, потери электроэнергии и работоспособность радиоэлектронной аппаратуры

 

Несинусоидальность напряжения, потери электроэнергии и работоспособность радиоэлектронной аппаратуры

 

Синусоидальность напряжения является важным показателем качества электрической энергии. На практике несинусоидальность напряжения могут создавать сами потребители электроэнергии. Поскольку первичные источники электроэнергии (синхронные генераторы) вырабатывают напряжение практически синусоидальной формы, то при отсутствии у потребителя нелинейной нагрузки напряжение будет практически синусоидальной формы. Однако у ряда потребителей электроэнергии нелинейная нагрузка есть.

 

Нелинейную нагрузку могут вызывать выпрямительные устройства, выпрямляющие переменный ток в постоянный; электросварочные агрегаты; газоразрядные лампы высокого давления для наружного освещения; лампы дневного света для внутреннего освещения; тиристорные регуляторы температуры в нагревательных устройствах, оргтехника (компьютеры, принтеры, сканеры, ксероксы). Самую большую нелинейную нагрузку вызывают тяговые подстанции для электрифицированной железной дороги, метро, трамвайной и тролейбусной линий. В этих тяговых подстанциях установлены мощные выпрямители для питания постоянным током электродвигателей в указанных транспортных средствах.

Если у потребителя есть нелинейная нагрузка, значит, он потребляет из электросети несинусоидальный ток, что приводит к несинусоидальному падению напряжения. Это падение напряжения прямо пропорционально току и суммарному сопротивлению линии электропередачи и внутреннего сопротивления источника питания (генератора или трансформатора). Чем больше мощность источника, тем меньше его внутреннее сопротивление. У маломощных источников, наоборот, большое внутреннее сопротивление. Самым худшим вариантом (с точки зрения получения несинусоидального напряжения) будет подключение нелинейной нагрузки к источнику соизмеримой мощности при большом сопротивлении линии электропередачи. Самым лучшим вариантом видится подключение нелинейной нагрузки к источнику большой мощности.

При наличии в кривой напряжения высших гармоник возникают дополнительные потери мощности в электрооборудовании и в линиях электропередачи. Эти потери будут довольно значительны при большом коэффициенте искажения синусоидальности кривой напряжения. Кроме того, при несинусоидальности напряжения ускоренно стареет электрическая изоляция и увеличивается температура обмоток электродвигателей и трансформаторов, что приводит к преждевременному выходу из строя электрооборудования. Несинусоидальность напряжения и тока также отрицательно влияет на срок службы кабелей. Работа радиоэлектронной аппаратуры при питании от электросети с большим коэффициентом несинусоидальности становится невозможной.

Приведу конкретные примеры. При разработке выпрямительного устройства для зарядки мощной аккумуляторной батареи (500 кВт) в бывшем НИИ завода «Электровыпрямитель» (г. Саранск, РФ) выяснилась следующая ситуация. При подключении к мощному источнику питания выпрямительное устройство нормально работало в процессе зарядки аккумуляторной батареи при незначительных искажениях синусоиды. При этом радиоэлектронная аппаратура, подключенная к такому источнику питания, тоже работала нормально. Однако после попытки перехода к питанию от передвижной электростанции мощностью 600 кВА выпрямитель и радиоэлектронная аппаратура перестали нормально функционировать, а форма кривой напряжения исказилась до неузнаваемости (с очень большим коэффициентом искажения синусоидальности). Разработчикам выпрямительного устройства пришлось подключить электрический фильтр, после чего ситуация нормализовалась. При этом габариты фильтра оказались соизмеримыми с габаритами самого выпрямителя.

В итоге снизился КПД всего устройства и увеличились потери мощности. Исследования, проводимые в указанном НИИ, показали, что без применения фильтра для обеспечения нормальной работы выпрямителя и радиоэлектронной аппаратуры мощность источника питания должна быть как минимум в 10 раз больше мощности выпрямительного устройства.

Второй пример. Когда готовились к проведению Олимпиады в Москве (1980 г.), для освещения стадиона в Лужниках применили газоразрядные лампы высокого давления, суммарная мощность которых была соизмерима с мощностью источника питания. Без увеличения мощности источника питания или без установки электрических фильтров нормальная работа радиоэлектронной аппаратуры стала невозможной.

Несинусоидальность напряжения нормируется Межгосударственным стандартом ГОСТ 13109-97 (Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения). Этим стандартом установлено нормально допустимое значение коэффициента искажения синусоидальности кривой напряжения в электросетях 0,38 кВ на уровне 8  %, а предельно допустимое значение данного коэффициента – 12  %. По моему мнению, эти нормы завышены с точки зрения задач энергосбережения и конкретно в целях снижения потерь электроэнергии.

В общем, несинусоидальность напряжения является не таким безобидным явлением, как может показаться на первый взгляд. Поэтому одним из важных мероприятий по снижению потерь электроэнергии и обеспечению нормальной работы радиоэлектронной аппаратуры надо считать снижение несинусоидальности напряжения у потребителей с потенциальной нелинейной нагрузкой.

 

Виталий КУЛИЧЕНКОВ, кандидат технических наук, доцент Института повышения квалификации и переподготовки кадров по новым направлениям развития техники, технологии и экономики БНТУ

 

Контакты

Беларусь: 220121, г. Минск
а/я 72
Тел.: +375 (17) 385-94-44,
385-96-66

Факс: +375 (17) 392-33-33
Gsm: +375 (29) 385-96-66 (Vel)

Е-mail: energopress@energetika.by
E-mail отдела рекламы:
reklama@energetika.by

© ОДО Энергопресс, 2003—2009. Все права защищены.
Мониторинг состояния сайта
Создание сайта Атлант Телеком