Отклонения и колебания частоты

Нарушение баланса между мощностью, вырабатываемой генератором электростанции или энергосистемы, и мощностью требуемой промышленными предприятиями, приводит к изменению частоты тока электросети.

Основной причиной возникновения колебаний частоты являются мощные приемники электроэнергии с резкопеременной активной нагрузкой (тиристорные преобразователи главных приводов прокатных станов). Активная мощность этих приемников изменяется от нуля до максимального значения за время менее 0,1с, вследствие чего колебания частоты могут достигать больших значений.

Изменения частоты даже в небольших пределах влияют на работу эллектросетей и приемников электроэнергии. Понижение частоты тока приводит к увеличению потерь мощности и напряжения в электросетях и к недовыработке продукции. Влияние снижения частоты на потребляемую мощность электроприемников различно:

1) потребляемая мощность приемниками электроосвещения, электропечами
сопротивления и дуговыми электропечами практически незначительно
зависит от частоты;

2) мощность забираемая механизмами с постоянным моментом на валу (металлорежущие станки, поршневые насосы, компрессоры и др.),
пропорциональна частоте;

3) потери мощности в сети пропорционально квадрату частоты;

4) потребляемая механизмами с вентиляторным моментом сопротивления (центробежные насосы, вентиляторы, дымососы и др.) мощность
пропорциональна частоте в третьей степени;

5) у центробежных насосов, работающих на сеть с большим статическим
напором (противодавлением), например у питательных насосов котельных,
потребляемая мощность пропорциональна частоте в степени выше третьей.

Изменение частоты существенно влияет на работу приборов и аппаратов применяемых в телевидении, вычислительной технике.

Разгрузка энергосистемы при образовавшемся недостатке мощности осуществляется устройствами автоматической частотной разгрузки (АЧР) или вручную персоналом энергосистемы путем отключения потребителей по питающим линиям (трансформаторам) по специально разработанному так называемому аварийному графику (АГ). Устройства АЧР предназначены для разгрузки энергосистемы при авариях, вызывающий большой дефицит мощности. Величина АЧР принимается не менее 50% нагрузки энергосистемы с разбивкой на очереди с различными объемами разгрузки и различными установками автоматов по частоте и выдержке времени.

Отклонение частоты – разность, усредненная за 10мин., между фактическим значением основной частоты и номинальным её значением. Отклонение частоты от номинального значения в нормальном режиме работы допускается в пределах ±0,1Гц. Кратковременные отклонения могут достигать ±0,2 Гц.

или

Изменение частоты даже в небольших пределах влияет на работу энергосистемы и электропотребителей. Снижение частоты приводит к росту потерь мощности и напряжения.

Среди электропотребителей наиболее чувствительными к снижению частоты являются электропотребители собственных нужд электрических станций.

Снижение частоты приводит к снижению производительности насосов, дымососов, вентиляторов и т.д., что сопровождается снижением мощности агрегатов и дальнейшим ростом дефицита активной мощности дальнейшим снижением частоты (может иметь место лавина частоты).

Степень влияния частоты на производительность ряда механизмов может быть выражена через потребляемую активную мощность.

где - коэффициент пропорциональности, зависящий от типа механизма,

n – показатель степени от 1до 4.

n =1 - для электродвигателей, металлорежущих станков, поршневых насосов и поршневых компрессоров;

n =2-4 – для вентиляторов, дымососов, центробежных насосов и центробежных компрессоров.

Ряд потребителей: люминисцентные лампы, печи сопротивления на изменение частоты не реагируют.

Причиной снижения частоты в сетях является дефицит активной мощности.

Регулирование частоты осуществляется одновременно по всей энергосистеме путем ввода дополнительных генерирующих мощностей или отключением части менее ответственных потребителей с помощью устройства автоматической частотной разгрузки (АЧР).

Колебание частоты - разность между наибольшим и наименьшим значениями основной частоты в процессе достаточно быстрого изменения параметров режима, когда скорость изменения частоты не меньше 0,2Гц в секунду. Колебания частоты не должны превышать 0,2Гц сверх допустимых отклонений 0,1Гц.

Колебания частоты – это серия единичных изменений частоты, происходящих со скоростью 0,2Гц/с.

или

Основная причина возникновения колебаний частоты – это мощные электропотребители с резкопеременной активной нагрузкой (например, преобразователи главных электродвигателей прокатного стана). Возможность подключения таких электропотребителей к энергосистеме с мощностью короткого замыкания S_кз проверяют по допустимой скорости изменения активной мощности

из условия 1,56S_кз

Одним из путей снижения колебаний частоты является увеличение мощности короткого замыкания S_кз в точке присоединения электропотребителей с резкопеременной и спокойной нагрузками. Если это не дает результатов, то применяют раздельное питание резкопеременных нагрузок от отдельных трансформаторов или отдельных ветвей расщепленных обмоток трансформатора.

Свойства электрической энергии, показатели и наиболее вероятные виновники ухудшения КЭ

Таблица 2

Свойства электрической энергии	Показатель КЭ	Наиболее вероятные причины ухудшения КЭ
Отклонение напряжения	Установившееся отклонение напряжения	Энергоснабжающая организация
Колебания напряжения	Размах изменения напряжения Доза фликера	Потребитель с переменной нагрузкой
Несинусоидальность напряжения	Коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения Коэффициент n - ой гармонической составляющей напряжения	Потребитель с нелинейной нагрузкой
Несимметрия трехфазной системы напряжений	Коэффициент несимметрии напряжений по обратной последовательности Коэффициент несимметрии напряжений по нулевой последовательности	Потребитель с несимметричной нагрузкой
Отклонение частоты	Отклонение частоты	Энергоснабжающая организация
Провал напряжения	Длительность провала напряжения	Энергоснабжающая организация
Импульс напряжения	Импульсное напряжение	Энергоснабжающая организация
Временное перенапряжение	Коэффициент временного перенапряжения	Энергоснабжающая организация