Влияние отклонений напряжения на работу электроприемников

Основные причины возникновения скачков напряжения в сети

Важность защиты электрической сети и приборов в электрической сети от воздействия больших скачков напряжения трудно переоценить. Защита от скачков напряжения в электрической сети может строиться на применении специальных устройств для защиты от скачков напряжения, сетевых фильтров

Для защиты сети и потребителей от скачков могут использоваться и стабилизаторы напряжения со встроенной защитой от скачков напряжения.

Есть много причин различного характера, вызывающие отклонения напряжения от нормы в сети частного дома или квартиры. Рассмотрим наиболее распространенные случаи:

1. Увеличение или уменьшение тока нагрузки в системе электроснабжения. Причина кроется в одновременном подключении к сети мощных электроприборов (электрические печи, бойлеры, масляные обогреватели и т.д.). Наибольший пик нагрузки приходится на вечерние часы, особенно в холодное время года, следствием этого является понижение напряжения.
2. Перегрузка трансформаторной подстанции может стать причиной нестабильной работы ее оборудования. Проблема заключается в том, что большинство узлов энергосистем проектировались и строились более 30-40 лет назад, соответственно, они были рассчитаны на более низкую нагрузку. Для исправления ситуации необходима модернизация оборудования проблемных узлов, а это требует серьезных финансовых вложений.
3. Причинами кратковременных скачков напряжения также могут быть аварии на ЛЭП или кабельных магистралях. Это может быть связано как с общим состоянием линий, так и неблагоприятными погодными условиями.
4. Резкий скачок напряжения происходит при обрыве нуля или плохом электрическом контакте нулевого проводника. В первом случае произойдет повышение напряжения вплоть до 380 Вольт, во втором, будут наблюдаться кратковременные скачки с 220 до 380 В.
5. Проблемы с внутридомовой разводкой электросети. Причины могут быть связаны с использованием при некачественных материалов, неправильно выполненным монтажом или «старой» проводкой. В результате происходят скачки и колебания напряжения, сопровождаемые сильными импульсными помехами.
6. Бросок напряжения возникает в тех случаях, когда на смежной линии системы электроснабжения подключен мощный потребитель, например промышленный объект. Известно, что в момент включения электродвигателей образуются сильные пусковые токи, это приводит к тому, что начинает «прыгать» напряжение. Причем установка специальных сетевых фильтров на таком объекте только частично исправляет ситуацию. Заметим, что совсем необязательно жить рядом с промышленным объектом, чтобы ощутить все эти прелести, подобный эффект может давать небольшая мастерская, торговый центр или любое общественное здание оборудованное мощной вентиляционной системой.
7. К возникновению импульсных перенапряжений может привести попадание молнии в ВЛ. Напряжение импульса может измеряться в киловольтах.

   Попадание молнии в ЛЭП вызывает сильное перенапряжение сети

Это гарантировано выведет из строя включенные в розетки электрические приборы, несмотря на краткосрочность импульса (порядка нескольких миллисекунд) броска. Большинство устройств, обеспечивающих защиту, просто не успеют сработать.

1. Возникают скачки и по техногенным причинам, одна из них – обрыв сетевого провода трамвайной или троллейбусной контактной сети с последующим попаданием на ВЛ. Это приведет к тому, что превышение нормального напряжения в сети составит порядка нескольких сотен вольт. На практике встречались случаи, когда в результате такой аварии выгорали (в буквальном смысле) электроприборы в ближайшем доме.
2. Возникают скачки также при работе сварочного оборудования. Такая проблема более характерна для сельской местности, поскольку в хозяйстве часто возникает потребность для ремонта с применением сварки, например, подварить петли на воротах. Нередко некоторые умельцы с целью сэкономить подключают сварочное оборудование на вход, минуя счетчик и устройства защиты. В результате при образовании дуги происходят скачки и броски электрического тока в линии, от которой также запитаны дома соседей.

Мы назвали далеко не все причины, по которым образуются скачки входного напряжения, но приведенных примеров вполне достаточно, чтобы подвести итоги. Перепады и скачки могут быть вызваны:

• Резким изменением нагрузки.
• Авариями, вызванными воздействием стихии или имеющие техногенную природу.
• Износом оборудования.
• Отсутствием резерва мощности.

В первых двух случаях доказать вину компании, предоставляющей услуги, будет проблематично, в последних двух можно рассчитывать на получение компенсации.

Влияние несимметрии напряжений

Вследствие несимметричных токов нагрузки, протекающих по элементам системы электроснабжения, на выводах ЭП появляется несимметричная система напряжений. Отклонения напряжения у ЭП перетруженной фазы могут превысить нормально до- пустимые значения, в то время как отклонения напряжения у ЭП других фаз будут находиться в нормируемых пределах. Кроме ухудшения режима напряжения у ЭП при несимметричном режиме, существенно ухудшаются условия работы как самих ЭП, так и всех элементов сети, снижается надежность работы электрооборудования и системы электроснабжения в целом.
Небольшая несимметрия напряжений (Kqu ~ 1 %) вызывает значительные токи обратной последовательности. Токи обратной последовательности накладываются на токи прямой последовательности и вызывают дополнительный нагрев статора и ротора асинхронного двигателя, что приводит к ускоренному старению изоляции, уменьшению располагаемой мощности и КПД двигателя. Так, срок службы полностью загруженного асинхронного двигателя, работающего при несимметрии напряжения 4 %, сокращается в 2 раза. При несимметрии напряжения 5 % располагаемая мощность двигателя уменьшается на 5—10 %.
При несимметрии напряжений сети в синхронных машинах наряду с возникновением дополнительных потерь активной мощности и нагревом статора и ротора могут возникнуть опасные вибрации, которые при недостаточной прочности и наличии дефектов сварных соединений могут оказаться опасными. При несимметрии токов, не превышающей 30 %, опасные перенапряжения в элементах конструкций, как правило, не возникают.
Токи нулевой последовательности протекают постоянно через заземлители. При этом дополнительно высушивается и увеличивается сопротивление заземляющих устройств. Это может быть недопустимым с точки зрения работы релейной защиты, а также из-за усиления воздействия на низкочастотные установки связи и устройства железнодорожной блокировки.
Несимметрия напряжения значительно ухудшает режимы работы многофазных вентильных выпрямителей: значительно увеличивается пульсация выпрямленного напряжения, ухудшаются условия работы системы импульсно-фазового управления тири- сторных преобразователей.
Конденсаторные установки при несимметрии напряжений неравномерно загружаются реактивной мощностью по фазам, что делает невозможным полное использование установленной конденсаторной мощности. Кроме того, конденсаторные установки в этом случае усиливают уже существующую несимметрию, так как выдача реактивной мощности в сеть в фазе с наименьшим напряжением будет меньше, чем в остальных фазах (пропорционально квадрату напряжения на конденсаторной установке).
Несимметрия напряжений значительно влияет и на однофазные ЭП, если фазные напряжения неравны, то, например, лампы накаливания, подключенные к фазе с более высоким напряжением, имеют больший световой поток, но значительно меньший срок службы по сравнению с лампами, подключенными к фазе с меньшим напряжением. Несимметрия напряжений усложняет работу релейной защиты, ведет к ошибкам при работе счетчиков электроэнергии и т. д.

Упало напряжение в доме до 160 Вольт

Напряжение в электросети 160–180 вольт очень распространённая проблема, которая знакома многим владельцам частных домов и коттеджей. Такого слабого напряжения недостаточно даже для нормального функционирования осветительных приборов.

Кто является виновником проблемы определить очень просто. Если недостаточное напряжение подаётся на линию электропередач, то вина ложится на поставщика услуги, а если проблема отмечается лишь на ответвлении к частному дому, то ответственен за это лишь потребитель.

Проверить в чём именно кроется причина недостаточного напряжения можно самостоятельно, обратившись к соседям близлежащих домов. Если аналогичная проблема их не беспокоит, тогда совершенно ясно, что просадка напряжения происходит именно на ветке от линии электропередач к дому.

Основным признаком неисправности ввода электроэнергии является резкое падение напряжения при одновременном включении в сеть приборов с высоким энергопотреблением. Всем знакома ситуация, когда приборы отключаются или выбивает автоматы на щитке.

Причины снижения напряжения на вводе и её устранение

Во-первых, напряжение может падать из-за слишком маленького сечения (толщины) проводов. Тонкие провода не способны выдержать большую нагрузку.

Во-вторых, просадка может отмечаться из-за плохого контакта на ответвлении. Такой контакт образует излишнее сопротивление в сети, из-за которого и снижается конечное напряжение.

Опасность таких неисправностей заключается в излишнем нагревании проводов или места, где располагается плохой контакт, которое образовывается за счёт потери напряжение в сети. Раскалённый неисправный контакт может впоследствии привести к полному обесточиванию дома либо к возгоранию.

Очень часто место соединения линии электропередач и отвода соединяется обычной скруткой, что является крайне небезопасным вариантом. В таком случае от полноценного пожара хозяев дома спасает лишь естественное охлаждение проводов.

В идеале соединяться ЛЭП и ввод должен с помощью зажимов, которые безопаснее и надёжнее всех остальных вариантов соединений. Однако зачастую даже заводские зажимы могут приходить в негодность и образовывать искры и тепло, которые наблюдаются при максимальной нагрузке на проводку. Безусловно, обнаружив неисправность, зажим нужно срочно заменить.

Иногда неисправность контакта обнаруживается на устройстве, которое соединяет щиток дома и провода ответвления. В таком случае устранить потерю напряжения можно лишь путём замены этого устройства.

Низкое напряжение на линии электропередач

Просадка напряжения на линиях электропередач, за которые несёт ответственность поставщик электроэнергии, может наблюдаться в случае:

1. Перенапряжение на подстанции.
2. Недостаточное сечение проводов на линии.
3. Неравномерное распределение нагрузки фаз на подстанции.

Сегодня, когда уже практически все старые подстанции заменены на новые, возникновения перегрузки на них практически невозможно. Это связано с установкой на современных моделях эффективной релейной защиты. Устаревшие подстанции остались работать лишь в самых отдалённых деревнях и населённых пунктах. Устранение просадки из-за перегрузок возможно лишь путём замены непосредственно подстанции.

Спад напряжения из-за неравномерности нагрузки фаз на подстанции – явление нестабильное, которое доказать жителям частного сектора будет очень непросто.

Недостаточное сечение проводов линий электропередач чаще всего становится причиной низкого напряжения. Дело в том, что долгое время такие провода выбирались для оснащения из-за своей небольшой стоимости.

Несколько десятков лет назад такого сечения проводов было вполне достаточно для нормального энергоснабжения частного сектора. Теперь, когда практически всё работает на электричестве, провода стали не выдерживать подобных нагрузок и требуют замены. Подобная проблема особенно проявляется днём, когда все жители одновременно пользуются электроприборами, а ночью ситуация стабилизируется.

Безусловно, решением проблем на линии электропередач должен заниматься непосредственно поставщик коммунальной услуги, но, к сожалению, многие жители частного сектора живут с недостаточным напряжением годами, ведь стоимость замена подстанции или проводов очень дорого. Единственным решением таких проблем может стать лишь коллективное письмо, в которое должна входить не только просьба о решении вопроса, но и напоминание о качестве предоставляемых услуг энергоснабжения.

В тандеме с данной статьей полезно ознакомиться с видео-дополнением:

Распределительный щит. Секреты сборки и выбора автоматов. Электрика и электромонтаж при ремонте

Уязвимость ИТ-установок для провалов и прерывания напряжения

Именно ИТ-установки особенно подвержены влиянию провалов и прерывания напряжения. Это означает, что все процессы, управляемые микропроцессорами, уязвимы в отношении этих сбоев, например, ПЛК-установки, преобразователи частоты, системы управления станками, серверы, ПК и т.д.

На построенной Information Technology Industry Council кривой ITI-CBEMA (рис. 6) видно, когда провал напряжения приводит к отказу ИТ-устройств, а когда пик напряжения вызывает повреждение ИТ-устройств. Хотя модель была разработана для сетей 120 В, 60 Гц, она также используется для устройств, подключенных к сетям 230 В, 50 Гц. Модель может использоваться производителями в качестве руководства при проектировании.

Влияние отклонений напряжения

Вращающий момент асинхронного двигателя пропорционален квадрату напряжения на его выводах. При снижении напряжения уменьшается вращающий момент и частота вращения ротора двигателя, так как увеличивается его скольжение.
Для двигателей, работающих с полной нагрузкой, понижение напряжения приводит к уменьшению частоты вращения. Если производительность механизмов зависит от частоты вращения двигателя, то на выводах таких двигателей рекомендуется поддерживать напряжение не ниже номинального. При значительном снижении напряжения на выводах двигателей, работающих с полной нагрузкой, момент сопротивления механизма может превысить вращающий момент, что приведет к «опрокидыванию» двигателя, т. е. к его остановке.
Снижение напряжения ухудшает и условия пуска двигателя, так как при этом уменьшается его пусковой момент.
В случае снижения напряжения на зажимах двигателя реактивная мощность намагничивания уменьшается (на 2—3 % при снижении напряжения на 1 %), при той же потребляемой мощности увеличивается ток двигателя (можно считать, что при U= —10 %, ток двигателя возрастет на 10 % от /ном), что вызывает перегрев изоляции.
Если двигатель длительно работает при пониженном напряжении, то из-за ускоренного износа изоляции срок службы двигателя уменьшается.
Снижение напряжения приводит также к заметному росту реактивной мощности, теряемой в реактивных сопротивлениях рассеяния линий, трансформаторов и АД.
Повышение напряжения на выводах двигателя приводит к увеличению потребляемой им реактивной мощности. При этом удельное потребление реактивной мощности растет с уменьшением коэффициента загрузки двигателя. В среднем на каждый процент повышения напряжения потребляемая реактивная мощность увеличивается на 3 % и более, что, в свою очередь, приводит к увеличению потерь активной мощности в элементах электрической сети.
В табл.1. приведены характеристики АД и допустимые значения отклонения напряжения.

Таблица 1. Характеристики АД и допустимые значения отклонения напряжения

Характеристики АД	отклонения напряжения%
-10 % ином	+10 % ином
1. Пусковой и максимальный вращающий момент	-19	+21
2. Скольжение	+23	-17
3. КПД:
при номинальной нагрузке	-2	+1
75 % от номинальной нагрузки	-2	+1
50 % от номинальной нагрузки	-(1…2)	(1—2)
4. Ток ротора	+14	-11
5. Ток статора	+10	-7

Способы защиты от скачков напряжения

Поскольку нельзя полностью исключить вероятность импульсных скачков, перенапряжений или других видов отклонений от нормы сетевого напряжения, то необходимо найти способ обезопасить дорогостоящую технику. Нет необходимости «изобретать велосипед» поскольку имеются готовые решения. Кратко расскажем о каждом из них.

Решить проблему перенапряжения или его проседания можно установив специальное реле напряжения. Данное защитное устройство (не путать с электронным УЗО) производит отключение электроэнергии, если напряжение на вводе выходит за рамки установленного диапазона.

Реле напряжения СР-721М

Следует учитывать, что при защитном отключении пропадает сетевое напряжение, чтобы не ждать в темноте пока стабилизируется питание, рекомендуется обзавестись источником с бесперебойным питанием. Расскажем об особенностях такого решения.

По сути, эти устройства не являются средствами защиты, но используются совместно с таковыми для обеспечения аварийного электропитания. Обеспечивать весь дом бесперебойным питанием нецелесообразно, поскольку это будет очень дорогим решением. Но можно запитать участок электропроводки, например, линию освещения.

Бытовые бесперебойники Makelsan

При плохом качестве электроэнергии (скачки, броски и т.д.), рекомендуется использовать специальные стабилизаторы напряжения. Эти устройства особенно эффективны при «проседании» электропитания на входе.

Модельный ряд стабилизаторов Каскад

Стабилизаторы отлично справляются с импульсными помехами, но малоэффективны против высокого уровня перенапряжения, поэтому их рекомендуется использовать совместно с реле напряжения.

Ограничители перенапряжения ОПН эффективны только в качестве защиты от высоковольтных бросков, в остальных случаях они бесполезны.

Как видите, идеальной защиты нет, поэтому необходимо остановиться на комплексном решении.

Возможные последствия скачков напряжения

Изменения напряжения, выходящие за установленные нормами рамки, потребителям электроэнергии грозят выходом из строя электроприборов. Напомним, что при 220 вольтах нижняя максимально допустимая граница – 198,0 В, верхняя – 242 В.

Наибольшую опасность для домашних электроприборов представляют грозовые перенапряжения, поскольку величина импульса может достигать нескольких киловольт. Ниже представлен блок питания 40” телевизора после попадания разряда молнии в ВЛ, от которой был запитан частный дом. Ни реле напряжения, установленное на вводе, ни внутренняя защита и предохранители электронного устройства сработать не успели.

Блок питания телевизора после попадание молнии в ЛЭП

С большой вероятностью бытовая техника «сгорит», если перенапряжение вызвано обрывом нуля. В таких случаях напряжение начинает стремиться к 380,0 В (на практике обычно 300-320 В, но и этого достаточно для выхода приборов из строя).

Броски меньшого уровня вызывают сбои в работе электронного оборудования, а также сокращают срок эксплуатации техники, оборудованной компрессорами или электродвигателями. На электронагревательные приборы незначительные перепады и скачки практически не оказывают серьезного влияния, исключение составляет оборудование с электронной системой управления.

Влияние колебаний напряжения

К числу ЭП, чувствительных к колебаниям напряжения относятся осветительные приборы, особенно лампы накаливания и электронная техника.
Стандартом определяется воздействие колебаний напряжения на осветительные установки, влияющие на зрение человека. Мигание источников освещения (фликер-эффект) вызывает неприятный психологический эффект, утомление зрения и организма в целом. Это ведет к снижению производительности труда, а в ряде случаев и к травматизму. Наиболее сильное воздействие на глаз человека оказывают мигания с частотой 3—10 Гц, поэтому допустимые колебания напряжения в этом диапазоне минимальны — менее 0,5 %.
При одинаковых колебаниях напряжения отрицательное влияние ламп накаливания проявляется в значительно большей мере, чем газоразрядных ламп. Колебания напряжения более 10 % могут привести к погасанию газоразрядных ламп.
Колебания напряжения нарушают нормальную работу и уменьшают срок службы электронной аппаратуры, радиоприемников, телевизоров, телефонно-теле1рафной связи, компьютерной техники, рентгеновских установок, радиостанций, телевизионных станций и т. д.
При значительных колебаниях напряжения (более 15 %) мо- iyr быть нарушены условия нормальной работы электродвигателей, возможно отпадание контактов магнитных пускателей с соответствующим отключением работающих двигателей.
Колебания напряжения с размахом 10—15 % могут привести к выходу из строя батарей конденсаторов, а также вентильных преобразователей.

Характеризующие показатели

δUп – глубина провалов, для вычисления применяется следующая формула: δUп = (Uном — Uмин) / Uном , где Uном – номинальная величина амплитуды питающего напряжения, Uмин – значение остаточного напряжения; ∆t – длительность, данная величина определяется как разность между моментом восстановления напряжения к номинальному значению tк и временным параметром фиксации начальной стадии отклонения tн. Формула расчета длительности будет иметь следующий вид: ∆t = tк — tн

Fп – частотность повторений (частота возникновения провалов), приведем формулу, используемую для расчета этого параметра: Fп= 100% * m * (δUп* ∆tп) / M, где числитель дроби описывает количество отклонений, определенной глубины и длительности, произошедших в течение измеряемого периода. Знаменатель – общее количество отклонений, обнаруженных в ходе измерений.

Основные показатели провала напряжения

Определение термина

Под данным понятием подразумевается резкие перепады сетевого напряжения, выходящие за пределы допустимых отклонений. Напомним, что согласно действующим нормам допустимые отклонения напряжения не должны превышать от номинала, а предельно допустимые — Собственно, параметры, характеризующие качественное напряжение указываются в договоре на предоставление услуг. При этом описание допустимых пределов не должно противоречить действующим нормам.

Под данное определение попадает кратковременное перенапряжение и понижение напряжения, а также отклонения (длительностью более минуты) и колебания (продолжительность менее минуты). Под это описание также подходят импульсные перенапряжения, называемые бросками.

Броски напряжения негативно отражаются на качестве напряжения

Скачки напряжения

Скачками напряжения в повседневной речи принято называть резкое (быстрое) значительное изменение значения напряжения. Как правило, под скачком напряжения понимается быстрое значительное увеличение напряжения. Юридически точного определения понятия «скачок напряжения» у нас не существует. Обычно юристы понимают под «скачком напряжения» отклонения качества поставляемой электроэнергии от требований нормативной документации.

Как правило, в судебной практике речь идет о таких скачках напряжения, которые стали причиной нанесения ущерба.

Четкого определения «скачка напряжения» в нормативной документации тоже не найти. Отраслевая нормативная документация различает следующие отклонения параметров электроснабжения от нормы: отклонения и колебания напряжения, перенапряжение.

«Отклонение напряжения» — это изменение амплитуды длительностью более 1 минуты. Различают нормально допустимое отклонение напряжения и предельно допустимое отклонение напряжения. При этом предельно допустимым является отклонение в 10% от номинального.

«Колебание напряжения» — это изменение амплитуды длительностью менее 1 минуты. Различают нормально допустимое колебание напряжения и предельно допустимое колебание напряжения. При этом предельно допустимым является отклонение в 10% от номинального.

Перенапряжение

«Перенапряжение» — это значительное по амплитуде увеличение параметров тока. Перенапряжением считается повышение напряжения свыше 242 Вольт. Перенапряжение может проходить с длительностью и менее 1 секунды.

С точки зрения физики, важным является общая излишняя энергия, воздействующая на приборы — потребители тока. Именно эта энергия, вызванная скачком в сети, и приводит к нанесению ущерба подключенным электрическим приборам.

Влияние искажения напряжения на работу электрооборудования

ГлавнаяВлияние искажения напряжения на работу электрооборудования

Отклонения напряжения

Технологические установки:

Освещение:

 Электропривод:

 При снижении напряжения на зажимах асинхронного электродвигателя на 15 % момент снижается на 25 %;

Двигатель может не запуститься или остановиться

•  При  снижении  напряжения  увеличивается потребляемый от сети ток, что влечёт разогрев обмоток и снижение срока службы двигателя. Перегрев сверх допустимого на каждые 8-10°С сокращает срок службы изоляции обмоток электродвигателя в 2 раза;
• При повышении напряжения на  1 %  потребляемая двигателем реактивная мощность увеличивается на 3…7 %.

Среднее распределение потерь от высших гармоник характеризуется следующими данными: обмотки статора – 14%, цепи ротора – 41%. Токи гармоник в статоре машины вызывают движущую силу, тем самым приводит к вибрации вала двигателя.

Колебания напряжения

• Снижается срок службы оборудования;  
• Перегрев оборудования;
• Пожароопасность;
• Понижается КПД двигателя;
• Вибрация в электромашинных системах;
• Вызывают брак продукции;
• Ошибки срабатывания автоматических выключателей;
• Ошибки в коммуникационном оборудовании;
• Пульсация светового потока ламп освещения. 

Несимметрия напряжения

Источниками несимметрии:

•  Дуговые сталеплавильные печи;
• Тяговые подстанции переменного тока;
• Электросварочные машины;
• Специальные однофазные нагрузки;
• Осветительные установки.

Так суммарная нагрузка отдельных предприятий содержит 85…90 % несимметричной нагрузки. А коэффициент несимметрии напряжения по нулевой последовательности (K0U) одного 9-и этажного жилого дома может составлять 20 %, что на шинах трансформаторной подстанции (точке общего присоединения) может обусловить превышение нормально допустимые 2 %.

Влияние несимметрии напряжений на работу электрооборудования:

• Возрастают потери электроэнергии от дополнительных потерь в нулевом проводе;
• Однофазные, двухфазные потребители и разные фазы потребителей электроэнергии работают на различных не номинальных напряжениях, что вызывает те же последствия, как при отклонении напряжения;
• В электродвигателях, кроме отрицательного влияния не несимметричных напряжений, возникают магнитные поля, вращающиеся встречно вращению ротора;
• Общее влияние несимметрии напряжений на электрические машины, включая трансформаторы, выливается в значительное снижение срока их службы.

Например, при длительной работе с коэффициентом несимметрии по обратной последовательности K2U = 2…4 %, срок службы электрической машины снижается на 10…15 %, а если она работает при номинальной нагрузке, срок службы снижается вдвое.

Электроприёмники с нелинейной вольт­амперной характеристикой потребляют ток, форма кривой которого отличается от синусоидальной. А протекание такого тока по элементам электрической сети создаёт на них падение напряжения, отличное от синусоидального, это и является причиной искажения синусоидальной формы кривой напряжения.

Несинусоидальность напряжения

Источниками несинусоидальности являются:

• Синхронные двигатели;
• Осветительные приборы;
• Сварочные установки;
• Офисная и бытовая техника;
• Дуговые сталеплавильные и индукционные печи;
• Трансформаторы;
• Статические преобразователи.

Влияние несинусоидальности напряжения на работу электрооборудования:

Так, при коэффициенте искажения синусоидальной формы кривой напряжения KU = 10 % суммарные потери в сетях предприятий, крупных промышленных центров могут достигать 10…15 %.

 Выводят из строя компьютеры, мэйнфрэймы, устройства сбора и  передачи информации;

 Оказывают воздействие на изоляцию кабельных линий  и линий электропередач;

 Приводят к учащению однофазных коротких замыканий на землю;

 Приводят к пробою конденсаторов;

 Вследствие гармоник обратной последовательности,

 Понижается точность учета электроэнергии.

Влияние провалов на работу электрооборудования

Данное явление считается менее опасным отклонения частоты и импульсов напряжения, но, тем не менее, провалы могут привести к следующим последствиям:

• Понижению интенсивности светового потока, производимого источниками с нитью накала.
• Снижению чувствительности радио- и телеприемников.
• Нестабильности работы рентгеновских установок.
• Ложным срабатываниям электронных систем управления.
• Понижение уровня постоянного тока в контактной сети электротранспорта негативно отражается на работе подвижного состава.
• Изменению характеристик преобразователей напряжения.
• Падение мощности электродвигателей, что приводит к электропотерям и износу.

Характерно, что на дуговую электросварку провалы не оказывают серьезного влияния ввиду большой термической инерционности процесса, в то время как качество точечной сварки существенно снижается.

Частые причины провалов в сети

Токи включения

Одной из наиболее распространенных причин возникновения провалов напряжения являются токи включения электродвигателей, конденсаторов и других устройств. Эти токи должны обладать относительно большой величиной для включения, с чем связаны провалы напряжения.

В таких случаях напряжение падает не слишком сильно, но по времени такие провалы длятся дольше чем, например, провалы, вызванные неполадками в распределительной сети и могут длиться несколько десятков секунд. Решить проблему в таком случае можно путем оптимизации установки, правильно подбирая компоненты.

Короткое замыкание

Ещё одна превалирующая причина возникновения провалов напряжения – это короткие замыкания, которые в свою очередь могут быть обусловлены такими явлениями как механические повреждения, удары молнии, загрязнение изоляции, халатность персонала и т.п.

Влияние несинусоидальности напряжения

ЭП с нелинейными вольтамперными характеристиками потребляют из сети несинусоидальные токи при подведении к их зажимам синусоидального напряжения. Токи высших гармоник, проходя по элементам сети, создают падения напряжения в сопротивлениях этих элементов и, накладываясь на основную синусоиду напряжения, приводят к искажениям формы кривой напряжения в узлах электрической сети.
Наиболее серьезные нарушения КЭ в электрической сети имеют место при работе мощных управляемых вентильных преобразователей.
В зависимости от схемы выпрямления вентильные преобразователи генерируют в сеть следующие гармоники тока: при 6-фазной схеме — до 19-го порядка; при 12-фазной схеме — до 25-го порядка включительно.
Коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения в сетях с электродуговыми сталеплавильными и руднотермическими печами определяется в основном 2, 3, 4, 5, 7-й гармониками.
Коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения установок дуговой и контактной сварки определяется в основном 5, 7, 11, 13-й гармониками.
Токи 3-й и 5-й гармоник газоразрядных ламп составляют 10 и 3 % от тока 1-й гармоники. Эти токи совпадают по фазе в соответствующих линейных проводах сети и, складываясь в нулевом проводе сети 380/220 В, обусловливают ток в нем, почти равный току в фазном проводе. Остальными гармониками для газоразрядных ламп можно пренебречь.
Исследования кривой тока намагничивания трансформаторов, включенных в сеть синусоидального напряжения, показали, что при трехстержневом сердечнике и соединениях обмоток в электрической сети имеются все нечетные гармоники.
Если на вводы трансформаторов подается несинусоидальное напряжение, возникают дополнительные составляющие высших гармоник тока.
Высшие гармоники тока и напряжения вызывают дополнительные потери активной мощности во всех элементах системы электроснабжения: в линиях электропередачи, трансформаторах, электрических машинах, статических конденсаторах, так как сопротивления этих элементов зависят от частоты.
В конденсаторах, предназначенных для компенсации реактивной мощности, даже небольшие напряжения высших гармоник могут вызвать значительные токи гармоник. На предприятиях с большим удельным весом нелинейных нагрузок батареи конденсаторов или отключаются защитой от перегрузки по току или за короткий срок выходят из строя из-за вспучивания банок.

Высшие гармоники вызывают:

1. ускоренное старение изоляции электрических машин, трансформаторов, кабелей;
2. ухудшение коэффициента мощности ЭП;
3. ухудшение или нарушение работы устройств автоматики, телемеханики, компьютерной техники и других устройств с элементами электроники;
4. погрешности измерений индукционных счетчиков электроэнергии, которые приводят к неполному учету потребляемой электроэнергии;
5. нарушение работы самих вентильных преобразователей при высоком уровне высших гармонических составляющих.