Лекція 9. Електромагнітна сумісність і вплив на неї якості електричної енергії

4. Забезпечення електромагнітної сумісності споживачів

При вирішенні комплексу питань, які пов'язанні з спотвореннями слід враховувати ті обставини, що технічні засоби подавлення спотворень чи захисту від них можуть бути реалізовані:
- у джерел спотворень (індивідуальні пристрої);
- в електричній мережі (потужні централізовані пристрої);
- у сприйнятливих до спотворень споживачів електроенергії (буферні пристрої, які підвищують рівень захисту до спотворень).
Стандарти в галузі електромагнітної сумісності можуть бути віднесені до двох основних груп:
- встановлюють допустимий рівень спотворень у мережі;
- встановлюють правила підключення до мережі обладнання що спотворює.
Кожний споживач електроенергії повинен характеризуватися відношеннями рівнів сприятливості до спотворень та стійкості до спотворень до рівня електричної сумісності.
При вирішені задач по забезпеченню електромагнітної сумісності:
- визначають амплітуди гармонік і оцінюють сумарний вплив кількох гармонік;
- визначають загальний рівень спотворень і дозволений індивідуальний вклад споживача в напругу n-ої гармоніки у точці загального підключення;
- визначають частотні характеристики елементів мережі і вузлів навантажень; виконують оцінки по сумісному впливу на коливання напруги кількох дугових сталеплавильних печей (ДСП);
- визначають допустимий термін перерви живлення.
Дозволений індивідуальний вклад в стандартах різних країн визначається по різному. В Австралії конкретному споживачу, який живиться від мережі напругою 22-66 кВ, дозволяється внести в мережу спотворення, які не перевищують 1/3 від норми електромагнітної сумісності. Залишки 2/3 відносять на вже існуючий рівень спотворень та на вклад майбутніх навантажень. У мережах 110 кВ і вище на майбутні навантаження відносять від 60 до 80 % норми електромагнітної сумісності.
У Франції споживач не повинен вносити спотворювання більші за 1,6 % (дорівнює 1/3 від норми 5 %), при цьому вклад на кожну парну гармоніку не повинен перебільшувати 0,6 %, а на непарну 1 % .
У Англії підключення споживачів без корегуючих пристроїв дозволяється до моменту, коли у точці загального підключення буде досягнуто нормованого рівня електромагнітної сумісності. Послідуючі споживачі повинні передбачати у себе встановлення корегуючих пристроїв.
Загальна процедура оцінки допустимості підключення споживачів електроенергії до мережі, як правило, включає три стадії.
1. Коли обладнання має потужність меншу максимальної (установлена в стандарті), то воно підключається без оцінки його впливу на мережу.
2. Якщо потужність обладнання перевищує максимальне встановлене значення, то необхідно оцінювати індивідуальний вклад споживача в рівень спотворень в точці загального підключення. Якщо він нижчий встановленого у стандарті рівня, то підключення допустимо.
Значення струму гармонік 5 £ n £ 31 визначається по

Сумарна дія кількох гармонік визначається по

де Un – значення напруги гармоніки n –го порядку; qn – ваговий коефіцієнт, який дорівнює 1 при визначені втрат у активному опорі; n –для конденсаторів; 1/n – для синхронних та асинхронних машин; 1,41U1*Kn при визначені впливу на телефонний зв'язок (Кn визначається згідно кривій на частотах n-ї гармоніки и 16 гармоніки, де крива має максимум).
При визначені загального рівня спотворення від кількох приймачів з навантаженнями, що викликає спотворення, сумуються випадкові вектори Vi

де a, К залежать від фазового кута і амплітуди V, а при урахуванні, що режими роботи приймачів в різних вузлах мережі незалежні один від другого, то фазові кути і амплітуди гармонік можливо приймати випадковими незалежними величинами, які розподіляються по нормальному закону.
Дозволений індивідуальний вклад i-го споживача у напругу n-ої гармоніки в точці загального підключення визначається по співвідношенню

де Рi – обумовлена максимальна потужність i-го споживача; Рпр – пропускна потужність мережі.
Значення a приймаються рівними 1 для n=3, 5, 7; рівними 1,4 для n=11, 13 та рівними 2 для n>13.
Так як збіг частот інтергармонік малоймовірний, то й сумування їх амплітуд у практичних розрахунках малоймовірно .
Еквівалентну потужність кількох ДСП визначають таким чином:
- при N однакових ДСП

де Х – регламентоване значення (0,25-0,5);
- для N ДСП різної потужності

При оцінці індивідуального вкладу використається частотна характеристика мережі енергопостачальної організації, яка повинна бути надана споживачу. При відсутності характеристики використовується значення потужності короткого замикання в вузлі. При цьому приймають, що Xn = n*X1.
У загальному випадку нормується максимальне відношення потужності приймача електроенергії до потужності короткого замикання у точці загального підключення. Воно не повинно перевищувати: 0,5 % для 3-фазных перетворювачів, 1 % для 6-ти фазних, 2 % для 12 фазних и 3 % для 24 фазних.
3. Якщо індивідуальний вклад є вищим допустимого, то необхідно більш детальний розгляд можливості підключення споживача електроенергії.
Для оцінки допустимості підключення до мережі потужних навантажень що спотворюють і вибору фільтрів вищих гармонік необхідно знати опори мережі на частотах гармонік що досліджуються. Частотні характеристики можуть бути визнанні розрахунком на ПЕОМ, чи за допомогою експериментів виду:
- виміру струмів і напруг вищих гармонік у вузлі що досліджується, які створюються нормально експлуатуючим обладнанням. В цьому разі необхідно вирішувати проблему відстрочки від фонових гармонік;
- спеціального введення в вузол джерела неканонічних гармонік, наприклад парних, відсутність яких у мережах знімає проблему відсіву фонових гармонік;
- короткочасного підключення до вузлу конденсаторної батареї, реактора чи опору з метою створення перехідного процесу, а потім послідуючої обробки і одержання частотного еквіваленту.
Загальним способом нормування коливань напруги є установлення норм на еквівалентний розмах коливань, який є сумою розмахів визначених за кривою g(f), яка є зворотною кривій допустимих розмахів

де dU_f – розмах коливань з частотою повторення f.
Найбільш часто на стадії проектування використовують відношення потужності коротких замикань ДСП до потужності замикання мережі

Та співвідношення між Ккз и dU_ЭКВ не однозначно, тому що величина фактичного розмаху коливань визначається не тільки S_КЗ^ДСП, а і технологічними особливостями експлуатації ДСП (м’який початок плавки, обмазування електродів, газові інекції, шихта у вигляді окатишів и т.п.). Аналіз значень Ккз і скарг споживачів показує, що скарги практично відсутні при Ккз < 2 %.
Допустимий термін перерви живлення залежить від категорії та характеристик споживача електроенергії і повинен визначатися на підставі техніко-економічних співставлень витрат на забезпечення підвищення надійності та ущербу від порушення електропостачання.