Передача, распределение и накопление электроэнергии

Устраняемые первопричины аварийности современных силовых сетей

22 ноября 2021 г. в 17:55

Анонс: Следствия, последствия и основные, устраняемые первопричины аварийности силовых сетей объектов. Основные проблемы в силовой сети, провоцирующие аварийные ситуации.

Если абстрагироваться от человеческого фактора, то, упрощенно, для лучшего понимания проблемы, большинство аварийных ситуаций в силовых сетях объектов возникают из-за перегрева и короткого замыкания кабельной проводки, обмоток трансформаторов, двигателей, пробоя диэлектрика конденсаторов, перегрузки оборудования по току, напряжению, ложного срабатывания автоматики и т. д.

К кратковременным аварийным воздействиям на сеть относят перегрузки по току, напряжению, а к долговременным — температурную деструкцию изоляции, материала кабелей, обмоток и т. д. Однако все это — следствия, а если условно принять, что сетевая организация поставляет на объект электроэнергию нормированного качества, то ключевыми первопричинами этих последствий будут перетоки реактивной мощности и гармонические искажения тока и напряжения.

Справочно
В современной концепции баланса мощностей реактивная энергия на фундаментальной частоте включена в неактивную мощность (nonactive power) вместе с мощностью гармоник, что косвенно подтверждает пусть и не равнозначное, но равноценное негативное влияние на параметры сети, силовую сеть и оборудование перетоков реактивной энергии и гармонических искажений. По сути, правомерно принять, что индуктивная нагрузка, создавая магнитное поле, сбрасывает в сеть гармонические искажения и на фундаментальной частоте — та же реактивная мощность и на нефундаментальных частотах — те же гармоники, но при компенсации реактивной мощности традиционными конденсаторными установками удается, опять же, условно, «погасить» только искажения на фундаментальной частоте, а сегодня этого явно недостаточно.

Основные проблемы в силовой сети, провоцирующие аварийные ситуации

Фаза и нейтраль

В трехфазной системе фазные напряжения смещены друг к другу на 120° и если отдельные фазы одинаково нагружены, то результирующий ток в нейтрали будет равен нулю, но если сеть искажена гармониками тока, то кратные трем гармоники будут складываться в нейтрали. Кроме того, наличие гармоник в токе может впоследствии привести к перегрузке по току как в нейтрали, так и фазных проводниках, а это приводит к нагреву кабелей, обмоток, быстрому износу материалов и, в худшем случае, к пробою изоляции и возгоранию проводов.

Трансформаторы

Гармонические токи вызывают в трансформаторах дополнительные потери мощности, возникающие из-за паразитных магнитных полей в сердечнике, вихревых токов и резистивных потерь в обмотках. Поскольку потери на вихревые токи увеличиваются пропорционально квадрату частоты, то при наличии гармоник они скачкообразно возрастают, а гармонические токи больших амплитуд, концентрируемые ближе к поверхности провода обмотки из-за скин-эффекта, приводят к перегреву обмоток вплоть до короткого замыкания и возгорания. Кроме того, трансформаторы, подключенные по схеме треугольник-звезда или треугольник-треугольник, улавливают токи нулевой последовательности (тройные гармоники), которые синфазны, и это увеличивает действующее значение тока с выделением тепла, перегревом обмоток и повышением рисков аварий наряду с сокращением срока службы трансформаторов из-за температурной деструкции материалов.

Электродвигатели и генераторы

Основное негативное влияние гармоник на двигатели и генераторы — дополнительные потери мощности в результате значительного повышения температуры обмоток, а ключевая причина этого в эффективном сопротивлении, которое увеличивается с возрастающей частотой. Упрощенно ток, искаженный гармониками, вызовет большие потери в обмотках, что впоследствии приведет к большему нагреву. Кроме того, негативное влияние на электродвигатели оказывают гармоники обратной последовательности, которые, по сути, создают магнитодвижущие силы различной частоты, действующие против нормального крутящего момента вала электродвигателя, а это может привести к значительным вибрациям, быстрому износу подшипников с рисками аварийной ситуации.

Электрическое и электронное оборудование

Электрическое и электронное оборудование является больше источником гармоник, чем «жертвой», однако электрические и особенно электронные устройства весьма чувствительны к гармоническим искажениям, которые могут привести к перегреву обмоток регистрирующих показания трансформаторов тока, напряжения, неправильной интерпретации цифрового сигнала из-за гармонических помех, выходу из строя IT-оборудования, ложному срабатыванию автоматики и т. д.

Конденсаторные установки повышения коэффициента мощности

В целом перенапряжение, перегрузки по току, мощности являются первопричинами пробоя диэлектрика конденсаторов и обычно допустимые коэффициенты в отношении номинальных значений предоставляются производителями конденсаторных батарей. Однако из-за гармоник происходит увеличение пикового значения напряжения, что может вызвать частичный разряд в изоляции — короткое замыкание — с необратимым повреждением конденсатора. Поскольку емкостное реактивное сопротивление обратно пропорционально частоте, импеданс по отношению к гармоникам напряжения уменьшается с увеличением порядков гармоник. Таким образом, токи, «поглощаемые» конденсатором при наличии искаженного напряжения, намного выше, чем номинальные, что приводит к дополнительным потерям, ускоренному старению и пробою изоляции, причем эти негативы становятся критическими, если они усиливаются параллельным или последовательным резонансом.

Предохранители и автоматика

Наиболее часто в силовых сетях используют RCCB-автоматы, коммутирующие силовое оборудование и/или группы устройств в зависимости от предустановленных производителем показателей. Автоматический выключатель дифференциального тока RCCB (residual current circuit breaker) — электромеханическое устройство, которое суммирует ток в фазном и нейтральном проводниках и, если результат выходит за пределы номинального предела, отключает питание от нагрузки, т. е. из-за гармоник RCCB может неправильно суммировать высокочастотные составляющие и, следовательно, ошибочно отключить сеть, вызвать остановку или прерывание производственного процесса.

Источник: Завод конденсаторных установок «МИРКОН»

👉 Подписывайтесь на Elec.ru. Мы есть в Телеграм, ВКонтакте и Одноклассниках

Информация о компании

Завод конденсаторных установок «МИРКОН» осуществляет полный цикл мероприятий по вопросам компенсации реактивной мощности.
Читайте также
Новости по теме
Объявления по теме

ПРОДАМ: Изолирующие крышки для силовых выводов

Критерий безопасности имеет первостепенное значение при проектировании и монтаже сетей электроснабжения. Один из способов достижения этой цели - недопущение прямого контакта человека и силовых линий. Поражение электрическим током может привести к серьезным последствиям для жизни и здоровья, к основным его признакам можно отнести наличие ожогов, шоковое состояние и нарушение сердечного ритма. Также, помимо неосторожных действий человека, возможен контакт с силовыми линиями различных животных. Любые живые организмы являются хорошими проводниками электрического тока, и в результате прямого контакта происходит короткое замыкание или существенный ток утечки. Это приводит к нарушению в работе электрооборудования вплоть до возгорания и выхода его из строя. Наша компания с 2005 года профессионально решает задачи на электротехническом рынке в области поставок низковольтного оборудования партнерам по всей России. Сегодня "Элснаб" является крупнейшим дистрибьютором и сервис-партнером чешского завода OEZ (Siemens AG) в России. Наши технические специалисты проводят обучающие семинары и презентации по всему оборудованию, осуществляют полную техническую поддержку и сервисное обслуживание. Электротехническое оборудование "Элснаб" приобретают крупнейшие предприятия и организации страны, работающие в различных отраслях хозяйства: электроэнергетике, атомной, лесной и химической промышленности, агропромышленном комплексе, машиностроении и судостроении, сферах связи и IT. Тщательно продуманная логистика, высокий сервис, надежные поставки, оперативная обработка клиентских запросов - все эти исключительные качества «Элснаб» помогают нашим партнерам реализовать крупные проекты и решать важные задачи в области электротехники. Благодаря собственному складу и сотрудничеству с ведущими транспортными компаниями, мы обеспечиваем быструю отгрузку и высокую скорость поставок в любой регион страны.
Отдел продаж · Элснаб · 26 марта · Россия · г Москва
Изолирующие крышки для силовых выводов

ПРОДАМ: Реле контрольное

В случае, когда происходит аварийная ситуация и срабатывает автоматика защиты, необходимо в короткий срок определить причину и место повреждения, а также нужно устранить неисправность. Когда речь идет о небольшой сети электроснабжения, осуществить эти процедуры труда не составит, зачастую место и причина нарушения в электроснабжении выдает себя следами воздействия высоких температур (копоть, запах перегретой изоляции и т. д.). В сетях больших производственных площадок обнаружить дефект гораздо сложнее, особенно если это обрыв. В условиях больших протяженностей сетей электроснабжения и электропотребления необходим постоянный мониторинг состояния цепей электропитания с использованием контрольных реле. Эти устройства позволяют отслеживать целостность каждой фазы в цепях трехфазных сетей, а также контролировать уровень напряжения питания, диапазон напряжения и ряд других контрольных функций. Данные реле способны подавать сигнал на пульт управления по линиям связи. В результате оператор сможет быстро увидеть, на какой из контрольных точек произошло срабатывание реле и по какой причине. В случае, если причина, по которой устройство сработало, является критичной, параллельно подается сигнал на отключение данного оборудования от питания. Наша компания с 2005 года профессионально решает задачи на электротехническом рынке в области поставок низковольтного оборудования партнерам по всей России. Сегодня "Элснаб" является крупнейшим дистрибьютором и сервис-партнером чешского завода OEZ (Siemens AG) в России. Наши технические специалисты проводят обучающие семинары и презентации по всему оборудованию, осуществляют полную техническую поддержку и сервисное обслуживание. Электротехническое оборудование "Элснаб" приобретают крупнейшие предприятия и организации страны, работающие в различных отраслях хозяйства: электроэнергетике, атомной, лесной и химической промышленности, агропромышленном комплексе, машиностроении и судостроении, сферах связи и IT. Тщательно продуманная...
Отдел продаж · Элснаб · 26 марта · Россия · г Москва
Элснаб, ООО

ПРОДАМ: Вакуумные выключатели

Главной проблемой в сетях среднего напряжения и высоковольтных линий является возникновение электростатической дуги при разрыве под нагрузкой. Дуга способно привести в негодность устройство защиты и является опасным фактором, который может привести к замыканию и неконтролируемому выходу энергии. Защитные выключатели в таких сетях снабжаются дугогасящими устройствами. Одни гасят дугу при помощи потока воздуха, который создается специальными сепарационными устройствами, другие устройства снабжены вакуумными камерами (сопротивление вакуума намного выше сопротивления воздуха, поэтому пробой не возникает). Устройства с такими камерами называются вакуумные выключатели. Данный тип выключателей является перспективным направлением развития устройств защиты, так как при сравнительно небольших размерах не требует особенного обслуживания, а скорость срабатывания обеспечивает надежность и безопасность электроснабжения потребителей. Наша компания с 2005 года профессионально решает задачи на электротехническом рынке в области поставок низковольтного оборудования партнерам по всей России. Сегодня "Элснаб" является крупнейшим дистрибьютором и сервис-партнером чешского завода OEZ (Siemens AG) в России. Наши технические специалисты проводят обучающие семинары и презентации по всему оборудованию, осуществляют полную техническую поддержку и сервисное обслуживание. Электротехническое оборудование "Элснаб" приобретают крупнейшие предприятия и организации страны, работающие в различных отраслях хозяйства: электроэнергетике, атомной, лесной и химической промышленности, агропромышленном комплексе, машиностроении и судостроении, сферах связи и IT. Тщательно продуманная логистика, высокий сервис, надежные поставки, оперативная обработка клиентских запросов - все эти исключительные качества «Элснаб» помогают нашим партнерам реализовать крупные проекты и решать важные задачи в области электротехники. Благодаря собственному складу и сотрудничеству с ведущими транспортными компаниями,...
Отдел продаж · Элснаб · 26 марта · Россия · г Москва
Вакуумные выключатели

ПРОДАМ: Мониторы электрической сети А-Сигнал ОМП 6-35 кВ

А-Сигнал ОМП 6-35кВ — это универсальное устройство регистрации и анализа аварийных процессов в электрических сетях среднего класса напряжения. Прибор сочетает в себе функции селективного обнаружения повреждения линии в сетях любой топологии и типом нейтрали и измерения основных параметров электроэнергии. А-Сигнал ОМП предназначен для обнаружения факта и определения направления межфазных коротких замыканий (МФЗ), однофазных замыканий на землю (ОЗЗ) на воздушных и кабельных линиях распределительных электросетей. Прибор устанавливается на объекты с классом напряжения 6-35 кВ, где установлены три штатных трансформатора тока. Прибор комплектуется датчиками в виде трансформаторов тока SCTxxx, которые надеваются на вторичную цепь штатных датчиков тока. Прибор монтируется в ячейку КРУ на панель щита управления. А-Сигналы ОМП, объединенные в систему, позволяют определять место повреждения с точностью до ±300 м. Преимущества А-Сигнал ОМП: — Чёткое определение места повреждения на линии с точностью ±300 метров. — Работает в единой системе мониторинга для контроля фидера и всех его отпаек. — Регистрирует и анализирует аварийные процессы, селективно обнаруживая любые повреждения линии и измеряя основные параметры электроэнергии. А-Сигнал ОМП может работать без перенастройки в радиальных сетях, в разомкнутых, замкнутых кольцевых сетях, кольцевых сетях с питанием с двух сторон, с автоматическим или ручным восстановлением энергоснабжения, а также в сетях с изолированной и компенсированной нейтралью. Возможна работа в сети с заземленной нейтралью. Питание осуществляется от источника переменного напряжения ~110 — 240 ±10% В (промышленная частота от 45 до 65 Гц). Для определения места повреждения используется локационный способ, заключающийся в фиксации времени прихода возмущения к точкам установки устройств на контролируемом участке электрической сети (фидере) и их дальнейшему сравнению.
Белоусова Вероника · МНПП АНТРАКС · 22 марта · Россия · Московская обл
Мониторы электрической сети А-Сигнал ОМП 6-35 кВ

ПРОДАМ: Мониторы электрической сети А-Сигнал ОМП 110 кВ

А-Сигнал ОМП 110кВ — это универсальное устройство регистрации и анализа аварийных процессов в электрических сетях высокого класса напряжения. Прибор сочетает в себе функции селективного обнаружения повреждения линии в сетях любой топологии и типом нейтрали и измерения основных параметров электроэнергии. А-Сигнал ОМП 110 кВ предназначен для обнаружения факта и определения направления межфазных коротких замыканий (МФЗ), однофазных коротких замыканий на воздушных и кабельных линиях распределительных электросетей 110 кВ. Прибор устанавливается на объекты с классом напряжения 110 кВ, комплектуется датчиками в виде трансформаторов тока SCTxxx, которые надеваются на вторичную цепь штатных датчиков тока. Место установки датчиков — вторичная цепь штатных ТТ. Прибор монтируется на панелях РЗА щита управления. А-Сигналы ОМП, объединенные в систему, позволяют определять место повреждения с точностью до ±300 м. Преимущества А-Сигнал ОМП 110 кВ: — Чёткое определение места повреждения на линии с точностью ±300 метров. — Работает в единой системе мониторинга для контроля фидера и всех его отпаек. — Регистрирует и анализирует аварийные процессы, селективно обнаруживая любые повреждения линии и измеряя основные параметры электроэнергии. А-Сигнал ОМП 110 кВ может работать без перенастройки в радиальных сетях, в разомкнутых, замкнутых кольцевых сетях, кольцевых сетях с питанием с двух сторон, с автоматическим или ручным восстановлением энергоснабжения, а также в сетях с изолированной и компенсированной нейтралью, имеет возможность работы в сети с заземленной нейтралью. Питание осуществляется от источника переменного напряжения ~110 — 240 ±10% В (промышленная частота от 45 до 65 Гц), а также резервного питания 12 В постоянного тока. Для определения места повреждения используется локационный способ, заключающийся в фиксации времени прихода возмущения к точкам установки устройств на контролируемом участке электрической сети (фидере) и их дальнейшему сравнению.
Белоусова Вероника · МНПП АНТРАКС · 22 марта · Россия · Московская обл
Мониторы электрической сети А-Сигнал ОМП 110 кВ
Российский производитель и бренд низковольтной аппаратуры: электрооборудования для ввода, распределения и учета электричества, локальной автоматизации технологических процессов, а также комплексных энергоэффективных решений для любой отрасли индустрии.