Чем обусловлены провалы напряжения в электрической сети

1.6. Провал напряжения

Провал напряжения это внезапное понижение напряжения в точке электрической сети ниже 0,9 ном , за которым следует восстановление напряжения до первоначального или близкого к нему уровня через промежуток времени от десяти миллисекунд до нескольких десятков секунд.

Провал напряжения характеризуется показателем –– длительностью про-

) и частотой появления провалов

∆ п ), а также напряжения ∆ (рис п . 1.3).

Длительность провала напряжения –– это

интервал времени между начальным моментом

провала напряжения и моментом восстановления

напряжения до первоначального или близкого к

нему Глубина провала напряжения равна разно-

сти между номинальным значением напряжения

и минимальным среднеквадратическим значени-

ем напряжения в течение провала напряжения.

Рис. 1.3. Показатели провала

появления провалов напряжения

это количество провалов напряжения опреде-

ленной глубины и длительности за определенный промежуток времени. Длительность автоматически устраняемого провала напряжения в любой

точке присоединения к электрическим сетям, согласно ГОСТ 13109 97, напряжением до 110 кВ включительно не должна превышать предельно допускаемого значения, равного 30 с.

Состав совокупности провалов может представляться интенсивностью

провалов определенного характера :

где δ п , ∆ п –– число провалов с заданной относительной глубиной δ п и длительностью ∆ п ; –– общее число провалов за заданный интервал времени.

Основными причинами возникновения провалов напряжения являются короткие замыкания в сети, приводящие к отключению элементов сети, которые затем могут снова автоматически включиться. Напряжение восстанавливается либо после отключения к. з., либо после автоматического восстановления питания устройствами АПВ или АВР.

1.7. Импульс напряжения

Импульс напряжения это резкое изменение напряжения в точке электрической сети, за которым следует восстановление напряжения до первоначального или близкого к нему уровня за промежуток времени до нескольких миллисекунд.

Импульс напряжения характеризуется показателем импульсного напряжения ( имп ), а также амплитудой ( ∆ имп ), длительностью импульса ( ∆ имп ) и длительностью импульса на уровне 0,5 его амплитуды ( ∆ имп , , рис. 1.4).

Рис. 1.4. Определение импульса напряжения

Импульсное напряжение — это максимальное мгновенное значение напряжения, равное сумме мгновенного значения напряжения в сети в момент начала импульса и амплитуды импульса. Амплитуда импульса это максимальное мгновенное значение импульса напряжения.

Длительность импульса равна интервалу времени между начальным моментом импульса и моментом восстановления мгновенного значения напряжения до первоначального или близкого к нему уровня.

Длительность импульса на уровне 0,5 его амплитуды равна интервалу времени между пересечением кривой импульса с горизонтальным уровнем на половине амплитуды.

Импульсы напряжения возникают чаще всего в результате коммутационных переходных процессов в электрической сети, а также вследствие работы цепей импульсного управления полупроводниковых преобразователей.

Импульсы напряжения приводят к нарушению работы радиоэлектронных устройств, в том числе ЭВМ и полупроводниковых устройств с импульсным управлением.

Значения импульсных напряжений для грозовых и коммутационных импульсов, возникающих в электрических сетях энергоснабжающей организации, приведены в справочной литературе.

Нормы ГОСТов на импульсные напряжения пока не установлены.

1.8. Временное перенапряжение

Временное перенапряжение –– это повышение напряжения в точке электрической сети продолжительностью более 10 мс, возникающее в системах электроснабжения при коммутациях или коротких замыканиях.

Провалы напряжения в системах электроснабжения Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Шпиганович Александр Николаевич, Шпиганович Алла Александровна, Богомолов Илья Игоревич

Анализируются причины провалов напряжения , приводятся их параметры. Дается классификация средств защиты от провалов напряжения и возможные пути их исследования.

Похожие темы научных работ по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям , автор научной работы — Шпиганович Александр Николаевич, Шпиганович Алла Александровна, Богомолов Илья Игоревич

VOLTAGE SAGS IN POWER SYSTEMS

In the article the causes of voltage failures are analyzed, their parameters are given. Classification of means of protection against voltage dips and possible ways of their investigation are given.

Текст научной работы на тему «Провалы напряжения в системах электроснабжения»

ПРОВАЛЫ НАПРЯЖЕНИЯ В СИСТЕМАХ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

А.Н. Шпиганович, А. А. Шпиганович, И.И. Богомолов

Анализируются причины провалов напряжения, приводятся их параметры. Дается классификация средств защиты от провалов напряжения и возможные пути их исследования.

Ключевые слова: система, электрооборудование, провалы напряжения, компенсация, обслуживание, емкостные токи, функционирование, промышленное предприятие.

Одним из основных негативных факторов систем электроснабжения служат провалы напряжения. Их появление обусловлено объективными и субъективными причинами, а именно ударами молний, загрязнением изоляции, механическими повреждениями, касанием токоведущих частей посторонними предметами, ошибочными действиями оперативного и ремонтного персонала и т.д. Они могут возникнуть из-за запуска мощных приемников на предприятии или на соседнем производстве в той же распределительной сети, работы устройства повторного включения, изменения нагрузки переключением. Призваны на сегодняшний день две основные причины провалов напряжения. Это подключение значительных нагрузок потребителем или неисправности на смежных электрически связанных участках системы электроснабжения. Схематически причины провалов напряжения представлены на рис. 1. Согласно ГОСТу провал напряжения — внезапное понижение напряжения в точке электрической системы ниже 0,9 номинального напряжения, за которым следует восстановление напряжения до первоначального или близкого к нему уровня через промежуток времени от десяти миллисекунд до нескольких десятков секунд. Физически это означает, что требуемая энергия не поступает к приемнику. Параметрами провала являются его длительность, величина остаточного напряжения, выражаемая в процентах от номинального значения, и частота появления провалов напряжения [1]. Наблюдаются также групповые провалы от повторного включения нагрузки. В результате их появления осуществляется накопительный эффект [2]. Он более опасен чем отдельные провалы. Провалы длительностью менее 3 секунд имеют место в электрических сетях, где устройства автоматического включения резерва на трансформаторной подстанции выполнены на стороне 0,4 кВ со временем срабатывания 0,2 секунды.

Для конкретной системы электроснабжения, что бы разработать защиту от провалов напряжения и предотвратить их последствие следует располагать прогнозом провалов.

Рис. 1. Причины возникновения провалов напряжения

Регистрация глубины и длительности провалов напряжения выполняется путем использования измерительной аппаратуры. Достоверность прогноза тем выше, чем шире масштаб охваченной измерениями системы. Необходимо учитывать реальную структуру и конфигурацию системы электроснабжения вплоть до подключенных шин 0,4 кВ, а также режимы работы электрооборудования. Результаты измерений должны отражать значения напряжения, тока, мощности в интересующих узлах, но и отклонения этих параметров от номинальных значений [3].

Анализ результатов литературных источников и выполненных измерений свидетельствует, что в кабельных и воздушных распределительных сетях преобладают провалы напряжения глубиной (35-99)% продолжительностью (1,5-3,0) секунд. Каждое производство, которое получает электроэнергию от распределительной кабельно-воздушной сети, испытывает до 30 провалов в год, а от кабельной сети — до 10 провалов. Согласно статистике около 70% повреждений воздушных сетей 110 кВ приходится на однофазные короткие замыкания, 20% — на двухфазные или двухфазные на землю, 10% — на трехфазные короткие замыкания. В кабельных сетях 6-10 кВ преобладают однофазные короткие замыкания на землю. При оперативном отключении поврежденного электрооборудования они не переходят в многофазные короткие замыкания и не вызывают провалов. Соотношение параметров для кабельных линий представлено в таблице, а на рис.2 отображены их параметры.

Рис. 2. Параметры провалов напряжения: ином — номинальное напряжение, В;

ит1п — минимальное из всех измеренных среднеквадратичных значений напряжения, В; 1 ,1 н — начальный и конечный моменты времени провала, с; т( 5ипА1 п )- число провалов напряжения глубиной 5ип-и длительностью Д1 п за период времени Т; М — общее число наблюдений

Продолжительность провалов напряжения при близких однофазных коротких замыканиях определяется временем действия первой ступени защиты. Обычно это составляет 0,25. 0,35 с. С удалением места повреждения от источника питания остаточное напряжение прямой последовательности увеличивается, а обратной — уменьшается. При этом уменьшается число провалов линейных и фазных напряжений, но увеличивается длительность провала, так как увеличивается время действия защиты [4].

Характеристики провалов напряжения для кабельных линий

Глубина провалам/о Доля интервалов, %, при длительности провала, с Всего, %

0,01-0,1 0,1-0,5 0,5-1,0 1,0-3,0 3-20 20-60

10-30 33 20 4 0,5 0,5 — 58

30-60 4 15 2 — — — 21

60-95 3 9 0,5 1,5 — — 14

100 0,5 0,5 1 — — 5 7

Итого 40,5 44,5 7,5 2,0 0,5 5 100

Каждый провал напряжения приводит к кратковременному сбою в работе технологического оборудования. Разные нагрузки промышленности реагируют по-своему на это явление. Особенно ощутимое влияние провалы напряжения оказывают на так называемые «непрерывные технологические процессы» в металлургической, химической, нефтепереработке и других подобных отраслях. Возникающий при этом ущерб в лучшем случае выражается в браке части продукции, а в худшем — требует полной остановки технологического процесса. В отдельных случаях необходимо учитывать и стоимость недовыпущенной продукции. Если из-за внезапных провалов наносится экологический ущерб, то должны быть учтены затраты на ликвидацию всех возможных последствий. Оценить степень влияния провалов напряжения на потребителей можно зная глубину и длительность, а также степень чувствительности его приемников. При большом числе и мощности электрических двигателей на предприятии их одновременное включение после провала напряжения может оказаться недопустимым. Вызвано это тем, что в момент самозапуска возникает новый провал напряжения. Переходный процесс сильно затягивается, а часть электродвигателей может отключиться из-за перегрузки по току. Необходимо в таких случаях использовать специальные схемы, предусматривающие повторное включение электродвигателей последовательными очередями [5]. В процессе построения характеристик провалов напряжения зачастую возникает задача выбора точек вероятных коротких замыканий и контрольных точек, для которых следует рассчитать величины посадок напряжения, изменения активной, реактивной мощностей. Это необходимо, исходя из требований минимума средств измерений, для получения наиболее достоверной картины распределения провалов напряжения. Наиболее энергоемким оборудованием промышленных предприятий являются технологические установки, оснащенные асинхронными или синхронными электродвигателями. Пуск таких приемников прямым включением в сеть сопровождается большими ударными токами и знакопеременными электромагнитными моментами. Броски тока также вызывают (до 30%) значительные провалы напряжения в основном на шинах распределительных устройств, что негативно сказывается на работе соседних приемников. Безопасным считается уровень провала не превышающий 10%. Поэтому чтобы предел провала не превышал 10%, требуется выбирать мощность трансформаторов подстанций, в данном случае, на ступень выше или ограничивать пусковые токи с помощью устройств плавного пуска, а также использовать преобразователи частоты. Чтобы сократить число провалов напряжения следует применять современные микропроцессорные устройства релейных защит и средств автоматики, осуществлять секционирование шин подстанций и распределительных пунктов, снижать сопротивление заземления, Использовать грозозащитные устройства, проводить профилактические мероприятия по чистке изоляции и замене дефектных изоляторов.

Улучшение качественных характеристик сети с целью устранения провалов напряжения не всегда осуществимо. В большинстве случаев требуется специальное оборудование, выбор которого не велик в зависимости от вида нагрузки. Самым экономичным способом противостоять провалам является выбор оборудования, устойчивого к провалам в силу своей конструкции. Важную роль играет взаимодействие и согласованная работа средств технологической автоматики с автоматикой системы электроснабжения. Наиболее правильным является комплексный подход к решению проблемы не нарушения технологических процессов при кратковременных провалах напряжения в системах электроснабжения производства, отвечающий анализу работы технологических машин, технологической автоматике, высоковольтных и низковольтных приемников всех механизмов в тесной увязке с работой средств релейной защиты и автоматики в системах электроснабжения.

В настоящее время используются быстродействующие вакуумные выключатели типа ВВЭМ, ВБЧЭ с электродинамическим устройством управления. Время срабатывания их может достигать нескольких секунд, что приводит к величине напряжения на пусковых органах (0,75.. .0,80)% от номинального. В результате не защищается чувствительное к таким помехам электрооборудование.

Универсальным средством защиты, как от провалов напряжения, так и его превышения служат источники бесперебойного питания. Они способны сохранять электроснабжение отдельных электроприемников или локальных сетей. Если для этой цели используются аккумуляторные батареи, то с их использованием можно поддерживать необходимый уровень напряжения в течение 5.20 мин. Этого времени более чем достаточно для ввода резервного питания [6]. К устройствам, защищающим электрооборудование от провалов напряжения можно отнести: маховик, статический источник бесперебойного питания, статический компенсатор, динамический компенсатор искажений напряжения, параллельно работающий синхронный двигатель, активный фильтр, бестрансформаторный усилитель и д. р. [7,8].

Схематически виды средств защиты от провалов напряжения приведен на рис. 3.

Двигатель-генератор вместе с моховиком защищает технологические процессы практически от всех провалов напряжений. Когда наступает падение напряжения, то подключение маховика, соединенного с двигателем-генератором замедлит снижение напряжения на нагрузке. Во время провала напряжения динамический компенсатор искажений напряжения остается подсоединенным к электрической сети. Он добавляет отсутствующую часть напряжения через трансформатор, включенный последовательно с нагрузкой. Статический компенсатор снижает провалы напряжения за счет добавления реактивной мощности в сеть. Способность снижать провалы напряжения может быть усилена использованием дополнительного источника энергии, например, как сверхпроводящий магнитный источник энергии. Параллельно подсоединенный синхронный двигатель с нагрузкой аналогичен по своему действию статическому компенсатору, но он не содержит силовой электроники. Способность синхронного двигателя обеспечивать большую реактивную нагрузку позволяет ограничивать провалы глубиной до 60% на протяжении 6 секунд [9].

Средства защиты от

— Маховик Современные микропроцессорные устройства релейных защит —

— Статистический компенсатор Секционирование шин 110 кВ —

Применение грозозащитных устройств линий 110 кВ Статистический источник бесперебойного питания (ИБП)

Активный фильтр Динамический компенсатор искажений напряжения

Комплексы устройств быстродействующего АВР Параллельно работающий синхронный двигатель

Активный регулятор напряжения Бестрансформаторный усилитель «-1

Рис. 3. Средства защиты от провалов напряжения

Для защиты электрооборудования постоянного тока от провалов напряжения используют преобразователи, повышающие напряжение шин постоянного тока до номинального уровня. Величина провала, которая может быть компенсирована преобразователем, зависит от его номинального тока. Повышающий преобразователь начинает работать сразу, как провал напряжения будет зафиксирован на шинах. Со способностью обеспечить компенсацию симметричного провала напряжения до 50%, повышающий преобразователь имеет возможность компенсировать глубокие несимметричные

провалы, такие как отказ одной из фаз системы. Для защиты от полного отключения электроэнергии преобразователь снабжается батареями [10-12]. Активный фильтр должен постоянно поддерживать напряжение в течение всего периода его провала. Максимальное значение компенсации провала напряжения определяется током фильтра [13]. Динамический компенсатор должен: осуществлять непрерывное регулирование трехфазного понижения напряжения и его провалов вплоть до 90% от номинального; восстанавливать провалы не менее чем за 30 секунд; ослаблять дозы фликера в напряжении; симметрировать трехфазные падения напряжения до 50% и однофазные провалы до 30%; компенсировать линейные падения напряжения.

На основании выполненного анализа литературных источников следует проводить исследования по влиянию провалов напряжения на безотказность систем электроснабжения, вызванных внешними и внутренними возмущающими факторами, с учетом того, что они носят случайный характер. Поэтому одним из этапов в работе является исследование провалов напряжения на основе вероятностных подходов.

1. Маслеников Г.К. Обеспечение качества электроэнергии в системахэлектро-снабжения общего назначения // Энергосбережение, 2002. № 1. С. 15-21.

2. Фишман В. С. Провалы напряжения в сетях промышленных предприятий // Новости электротехники, 2004. №5 (29).

3. Гамазин С.И., Марков Ю.В., Пупин В.М. Современные способы повышения надежности электроснабжения потребителей напряжением 0,4, 6 10 кВ // Промышленная энергетика, 2008. № 8. С. 15-19.

4. Шпиганович А.Н., Черных И.А., Шилов И.Г. Провалы напряжения в высоковольтных электрических сетях // Вести высших учебных заведений Черноземья, 2006. № 1. С. 16-19.

5. Фишман В.С. Провалы напряжения в сетях промышленных предприятий. Минимизация последствий // Новости электротехники, 2004. №6 (30).

6. Шпиганович А.Н., Ладанов А. С. Анализ влияния колебаний напряжения на режимы работы электродвигателей. Липецк: ЛГТУ, 2004. 180 с.

7. Кудрин Б.И. Электроснабжение промышленных предприятий. М.: Интернет инжиниринг, 2005. 672 с.

8. Берх И.М., Мазуров М.И., Николаев А.В. Система векторного регулирования статического компенсатора СТАТКОМ // Изв. НИИПТ, 2003. №59.

9. Пупин В.М. Устройства защиты от провалов напряжения // Приложение к журналу Энергетик, 2011. №5(149).

10. Ивкин О.Н., Киреева Э.А., Пупин В.М. Применение динамических компенсаторов искажений напряжения с целью обеспечения надежности электроснабжения потребителей // Главный энергетик, 2006. № 1. С. 25-27.

11. Шпиганович А.Н., Пестунов В. А. Повышение эффективности функционирования систем электроснабжения. Липецк: ЛГТУ, 2004. 281.с.

12. Куро Ж. Современные технологии повышения качества электроэнергии при ее передаче и распределении // Новости электротехники. 2005. №1. С. 25-27.

13. Бородин Б.Н., Пупин В.М., Егорова М.С. Системный подход к повышению надежности электроснабжения потребителей Оскольского электрометаллургического комбината // Промышленная энергетика, 2008. № 11. С. 32-36.

Шпиганович Александр Николаевич, д-р техн. наук, профессор, камер ами. lipetsk.ги, Россия, Липецк, Липецкий государственный технический университет,

Шпиганович Алла Александровна, д-р техн. наук, профессор, kaf-eo@stu. lipetsk.ru, Россия, Липецк, Липецкий государственный технический университет,

Богомолов Илья Игоревич, студент, kaf-eo@stu.lipetsk.ru, Россия, Липецк, Липецкий государственный технический университет

VOLTAGE SAGS IN POWER SYSTEMS A.N. Shpiganovich, A.A. Shpiganovitch, I.I. Bogomolov

In the article the causes of voltage failures are analyzed, their parameters are given. Classification of means of protection against voltage dips and possible ways of their investigation are given.

Key words: system, electrical equipment, voltage dips, compensation, maintenance, capacitive currents, operation, industrial enterprise.

Shpiganovich Aleksandr Nikolaevich, doctor of technical science, professor, head of chair, kaf-eo@stu. lipetsk. ru, Russia, Lipetsk, Lipetsk State Technical University,

Shpiganovich Alla Aleksandrovna, doctor of technical science, professor, kaf-eo@stu. lipetsk. ru, Russia, Lipetsk, Lipetsk State Technical University,

Bogomolov Ilya Igorevich, student, kaf-eo@stu. lipetsk. ru, Russia, Lipetsk, Lipetsk State Technical University

МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩЕГО БЕЗРЕДУКТОРНОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА СКРЕБКОВОГО КОНВЕЙЕРА

Г.И. Бабокин, В. А. Готовцева

Рассмотрены преимущества применения безредукторного электропривода скребкового конвейера с синхронным двигателем с постоянными магнитами, разработана четырехмассовая математическая модель электропривода для исследования динамических процессов. Математическая модель электропривода отличается учетом изменения жесткости рабочего участка тяговой цепи и массы перемещаемого груза в зависимости от положения очистного комбайна, что позволяет с большей точностью рассчитывать переходные процессы в рабочих и аварийных режимах электропривода.

Ключевые слова: математическая модель, скребковый конвейер, безредуктор-ный электропривод, тяговая цепь, синхронный двигатель с постоянными магнитами, инвертор, система управления.

При подземной добыче полезных ископаемых (угля, сланца калийной соли) в горнодобывающей промышленности широко применяются механизированные комплексы, в состав которых входят очистной комбайн и скребковый конвейер, определяющие в значительной мере эффективность функционирования предприятий [1, 2]. Очистной комбайн формирует грузопоток полезного ископаемого, а скребковый конвейер обеспечивает транспортирование полезного ископаемого на ленточный конвейер штрека [1, 2].

Чем опасны провалы напряжения в сети и как от них защититься

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

Приведенные выше показатели используются для определения качества электроэнергии в той или иной системе электроснабжения.

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.

Таким образом, объединяя нормативные определения скачка электрического напряжения и юридическое понимание этого понятия, можно сказать, что скачками могут называться как не очень большие, но длительные изменения значения напряжения, так и кратковременные, но значительные превышения этого параметра. Последние ещё могут называться «импульсными скачками».

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.

Причины появления провалов

Существует достаточное количество объективных и субъективных причин природного, аварийного и техногенного характера для появления скачков напряжения в электрических сетях. Ниже постараемся перечислить основные.

Несмотря на то, что проявления отклонения напряжения имеют случайный характер, вероятность этого события зависит от вполне определенных причин. К таковым относятся:

1. Пусковые токи.
2. Колебания напряжения при коротком замыкании.
3. Внезапное значительное увеличение нагрузки.
4. Другие причины сетевого происхождения.

Рассмотрим подробно каждый из перечисленных факторов.

Токи включения

Образование токов включения, например, при старте мощных электродвигателей или другого устройства — самая распространенная причина подобных провалов. На рисунке ниже представлен пример, когда мощный двигатель подключен к единому вводу питания с другими потребителями.

Образование провала напряжения при запуске электродвигателя

• Т1 – Понижающий трансформатор.
• RZ – Полное сопротивление на вводе питания.
• RZ1-RZ3 — Полные сопротивления цепей потребителей.
• М – мощный асинхронный двигатель.

С включением двигателя М образуется пусковой ток Iпуск, величина которого превышает номинальный по значению (Iпуск gt; Iном). Это приводит к образованию зоны провала c существенным понижением напряжения в цепи RZ1 и незначительным отклонениям на главном распределителе остальных цепей потребителей.

Короткие замыкания

Возникновение в электросети токов коротких замыканий также вызывают отклонения напряжения от нормы. Рассмотрим, как протекает и определяется процесс в сетях с различным классом напряжения.

КЗ в сетях с низким напряжением.

Пример такой ситуации проиллюстрирован на рисунке ниже. В данном случае на величину тока КЗ влияют полные сопротивления RZ и RZ2.

Образование провала вследствие КЗ в цепи потребителя 2

Исходя из этого, можно сказать, что чем больше будет величина полного сопротивления в сети низкого напряжения, тем меньшим будет значение тока КЗ.

На практике, в случае КЗ в цепи потребителя 2 должно произойти срабатывание защиты этой группы. Например, если отключение цепи произойдет через 50 мс, то на главном распределителе образуется зона провала длительностью 50 мс. То есть, данный параметр зависит от скорости срабатывания защиты. При этом глубина провала будет уменьшаться по мере удаления от поврежденного участка, соответственно, чем ближе нагрузка, тем большее отклонение. Эти правила работают как в сетях с низким, среднем и высоким напряжением.

КЗ в сетях с напряжением среднего класса.

Больше всего проблем возникает, когда КЗ происходит в трехфазных сетях среднего класса напряжения. Несмотря на случайный характер этого явления, вероятность возникновения аварийной ситуации довольно велика, поскольку нельзя исключать влияние сторонних факторов. К таковым можно отнести:

• Различные виды земляных работ, в ходе которых может быть нанесено повреждение кабельной линии.
• Пробои в местах соединений.
• Старение изоляционного покрытия.
• Воздействие природных и техногенных факторов.

При образовании тока КЗ он будет протекать, пока устройства автоматического защитного отключения на распределительной подстанции не изолирует аварийный участок. Пока этого не произойдет, в сети распределительной подстанции будет наблюдаться значительное снижение линейных напряжений.

КЗ в высоковольтных линиях.

В большинстве случаев замыкания в ВЛ происходят вследствие воздействия природных факторов (грозовые разряды, ураган и т.д.) или по причине ошибочных коммутаций и ложных срабатываний автоматической защиты.

Большие нагрузки

При подключении к электросети большой нагрузки, может привести к образованию пусковых токов, превышающих номинальные в несколько раз. В тех случаях, когда электроцепь рассчитана под номинальный ток, превышение этого параметра станет причиной снижения амплитуды источника питания. Масштабность данного проявления напрямую зависит от запаса мощности электрической сети и величины полного сопротивления.

Учитывая сложность распределительных цепей, следует принять во внимание, что при повреждении одного из участков цепи будет оказываться влияние на остальные части. При этом на глубину и продолжительность провалов будет оказывать влияние следующие факторы:

• топология цепи;
• величина полного сопротивления проблемного участка;
• текущая мощность нагрузки и источника электрической энергии (генератора).

Для более детального представления, рассмотрим пример, представленный на рисунке ниже.

Допустим, произошло фазное замыкание в точке Р2, это приведет к тому, что у потребителя 1 отклонения напряжения наблюдаться не будут, у потребителя 2 глубина провала составит 63%, а у потребителя 3 – 97%.

Если однофазное замыкание возникнет в точке Р1, то глубина провала будет 50% от номинала у всех потребителей, за исключением потребителя 1. То есть, как мы видим, чем выше уровень топологии, где произошло повреждение, тем большее число потребителей попадает в зону провала напряжения. Соответственно, у потребителей, подключенных к уровню 3 риск появления провала значительно выше, чем у потребителей, запитанных от первого и второго уровня.

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 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.

Рис. 6 Кривая ITI (CBEMA) показывает, когда провал напряжения приводит к отказу ИТ- оборудования

Как можно противостоять провалам напряжения? Провалы напряжения в результате токов включения можно в определенной мере ограничить за счет усовершенствования конструкции установки. Провалы напряжения в результате коротких замыканий в сети низкого напряжения возникают, как правило, крайне редко. Большинство провалов напряжения вызывается замыканиями в сети среднего напряжения. Повлиять на причины возникновения подобных провалов невозможно.

Сами провалы можно устранить с помощью следующих устройств:

• Статические ИБП, источник постоянного напряжения с подключенным за ним инвертором. Это решение часто используется для перехода на аварийное питание от резервного агрегата.
• Синхронно работающий под нагрузкой маховик (динамические ИБП). При кратком прерывании или провале энергия поступает от маховика. Это решение недешево, оно часто используется в вычислительных центрах.
• Подключение управляющих и регулирующих установок процесса к стабилизированному источнику электроэнергии.
• Дооснащение электрической инфраструктуры. Это не всегда возможно и, разумеется, обходится недешево.

Исходя из этого видно, что устранение провалов напряжения обходится недешево. Поэтому своевременное определение провалов напряжения может оказаться очень полезным. С помощью хорошего инструмента создания отчета можно определить причины и принять целенаправленные (и поэтому более экономичные) меры.

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.

Как защитить свой дом от скачков напряжения, смотрите в разделах Защита от скачков напряжения и Стабилизаторы 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.

Чрезмерная нагрузка на электросеть

Многие потребители электричества при подключении к сети создают большую на нее нагрузку. К таким электроприборам можно отнести, к примеру, электрические двигатели высокой мощности. Такие моторы для пуска используют токи гораздо большей величины чем номинальные, и в том случае, если проводка рассчитана исключительно на токи для работы в номинальном режиме, при запуске будут возникать провалы.

Такое явление фактически связано непосредственно с резервом сети, а также с сопротивлением в месте общего соединения и корректном соответствии с параметрами соединительной проводки.

Потери в напряжении вызванные таким путём, обычно, длятся дольше чем, например, неполадки, вызванные неисправностями в распределительных сетях и могут продолжаться от 1 до 10 секунд.

Известны способы решения проблем с приборами, связанных с сопротивлением проводки. Устройства с высокой мощностью потребления можно подсоединить к электросети через соединения в общих точках или через специальную дополнительную катушку трансформатора.

Допустимые провалы напряжения по ГОСТ

Согласно ГОСТ 32144 2013 для определения показателей качества электроэнергии провалы следует классифицировать по двум критериям:

1. Величина остаточного напряжения.
2. Длительность.

Поскольку появление провалов носит случайный характер, для представленных выше критериев не установлены численные значения. Тем не менее, измерения амплитуды и длительности должны проводиться с целью создания статистического массива, позволяющего установить вероятность случайного события для определенной электросети, с целью характеризовать КЭ.

Что касается «допустимых по ГОСТу провалов», то данное словосочетание не имеет смысла, поскольку под провалом подразумевается отклонение от установленной ГОСТом нормы (0,9Uном). Если быть точным, то можно назвать нормированием допустимую длительность провала (30 с), при превышении которого отклонение считается пониженным напряжением.

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.

Сигналы о провале напряжения

Компания Janitza предлагает широкий ассортимент анализаторов, способных распознавать короткие прерывания и провалы напряжения. Сетевой анализатор UMG 604 непрерывно контролирует более 800 электрических характеристик. Все каналы проверяются 20 000 раз в 1 с, при этом регистрируются короткие прерывания и провалы напряжения и выдаются соответствующие предупреждения. На основании этих событий может быть отправлено сообщение с помощью электронной почты или SMS. Входящий в объем поставки пакет ПО GridVis-Basic позволяет генерировать подробные отчеты.

Рис. 7. Сетевой анализатор на панели ввода питания распознает отклонения в напряжении

Анализатор UMG 604, установленный на панели ввода питания (рис. 7), представляет собой масштабное и экономичное решение для распознавания, регистрации, сигнализации и оповещения о провалах напряжения.

Измерительное устройство оснащено веб-сервером, благодаря этому без больших затрат и без использования сложного ПО можно напрямую вызывать важнейшие параметры из измерительных устройств. С помощью встроенного браузера событий провалы и прерывания напряжения можно анализировать и документировать в форме отчетов (рис. 8).

Рис 8. С помощью GridVis можно выполнять даже масштабный анализ

Компания Janitza предлагает следующие измерительные устройства для распознавания кратковременных прерываний:

• UMG 604 – компактный сетевой анализатор для монтажа на DIN-рейке;
• UMG 508 – сетевой анализатор с цветным экраном с интуитивным управлением для монтажа на панели;
• UMG 605 – анализатор качества сети класса A для монтажа на DIN-рейке;
• UMG 511 – анализатор качества сети класса A с цветным экраном с интуитивным управлением для монтажа на панели.

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.

Глубина провала более 10% от допустимого отклонения с большой вероятностью вызовет отключение газоразрядных источников освещения. При низком напряжении, более 15% от допустимой нормы, произойдет размыкание пускателей, что вызовет отключение электрооборудования и, как следствие, приведет к нарушению техпроцесса.

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

Проблемы, связанные с провалами напряжения

Провалы напряжения могут привести к отказу компьютерных систем, ПЛК-установок, реле и преобразователей частоты. В критических процессах всего один провал напряжения может вызвать высокие затраты, особенно критичны в этом отношении непрерывные процессы.

Примером этому служат литье под давлением, экструзионные процессы, печать или обработка таких пищевых продуктов, как молоко, пиво или прохладительные напитки.

Связанные с провалом напряжения затраты складываются из следующих составляющих:

• упущенной прибыли в результате простоя производственных мощностей;
• затрат на возобновление производственного процесса;
• затрат, связанных с задержками поставок продукции;
• затрат на испорченное сырье;
• затрат на устранение ущерба, причиненного машинам, приборам и матрицам;
• затрат на техобслуживание и оплату труда.

Средняя стоимость провала напряжения сильно зависит от отрасли:

• Tонкая химия 190 000 евро;
• Микропроцессоры 100 000 евро;
• Металлообработка 35 000 евро;
• Текстильная промышленность 20 000 евро;
• Пищевая промышленность 18 000 евро.

Часто процессы протекают без присутствия людей, поэтому провалы напряжения обнаруживаются не сразу.

В этом случае, например, возможен незамеченный останов машины для литья под давлением. Когда останов обнаружится, уже будет нанесен ощутимый ущерб.

Клиенты получат продукцию слишком поздно, а пластмасса в машине затвердеет. В типографиях или в бумажной промышленности возможен разрыв бумаги, что может привести даже к пожару. Другой известный пример, это ущерб, нанесенный производителю шин Vredestein в результате провалов напряжения.

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

Восстановление питания происходит после нормализации ситуации. Данные приборы обеспечивают защиту, если произошел обрыв нулевого провода или на сетевые провода ВЛ попадает контактная линия городского электротранспорта. Против импульсных скачков, возникающих при близком грозовом разряде, реле напряжения практически бесполезны.

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 выборе ИБП необходимо учитывать суммарную мощность электроприборов, которые будут запитаны от него, и на основании этого выбирать прибор с соответствующим максимальным током. Подробно о выборе ИБП можно узнать из материалов нашего сайта.

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.

Обеспечить надежную защиту в данном случае могут только ограничители перенапряжения. Для частных домов, с питанием от ВЛ, установка ОПН необходима, в противном случае при грозе следует отключать от розеток все электроприборы.

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.

Что собой представляет провал напряжения?

В соответствии с европейским стандартом EN 50160 провалом напряжения считается внезапное понижение эффективных значений напряжения до значения от 90 % до 1 % заданного, после чего следует непосредственное восстановление напряжения (рис. 1). Длительность провала напряжения составляет от половины периода (10 мс) до 1 мин.

Рис. 1. Пример провала напряжения

Если эффективное значение напряжения не опускается ниже 90% заданного значения, это рассматривается как нормальное рабочее состояние. Если напряжение падает ниже 1% заданного значения, это считается прерыванием.

Таким образом, провал напряжения не следует путать с прерыванием. Прерывание возникает, например, после срабатывания предохранителя (тип. 300 мс). Пропадание напряжения в сети распространяется в форме провала напряжения по остальной распределительной электросети.

Рис. 2. Разница между провалом, прерыванием и пониженным напряжением

На рис. 2 уточняется разница между провалом, коротким прерыванием и пониженным напряжением.

Куда жаловаться и как компенсировать ущерб?

Обращаться с жалобами, а также за компенсацией ущерба нужно в компанию, с которой заключен договор на предоставление услуг электроснабжения. Заметим, что быстрому рассмотрению способствует подача коллективных заявок, поэтому если инцидент коснулся соседей по улице или других жильцов многоквартирного дома рекомендуем самоорганизоваться и действовать совместными усилиями. Контактные данные поставщика услуг, указаны в договоре.

Если при скачках напряжения сгорела бытовая техника, для получения компенсации необходимо действовать в следующем порядке:

Расчет остаточного напряжения на шинах подстанций А и В

Евростандарт EN 50160 гласит, что провалом напряжения можно считать снижение эффективности электрического напряжения до величин от 90 % до 1 % от заданной после чего следует восстановление напряжения. Длится провал напряжения от 10мс до одной минуты.

Напряжение в диапазоне от 90% до 100% считают нормальным, показатель меньше 1% называют прерыванием.

Прерывание напряжения представляет собой особый случай провала напряжения, спутать прерывание и провал легко, т.к. эти два явления могут возникать по разным причинам, такое заблуждение может помешать устранению неполадок и привести к лишней и бесполезной трате драгоценного времени.

Провалы и прерывания подачи напряжения в электрических сетях / цепях

Провалы напряжения могут привести к серьезным проблемам, например, к сбою в производственных процессах и к снижению качества. Подобные провалы возникают гораздо чаще, чем прерывания. Экономические последствия провалов напряжения часто сильно недооцениваются.

Что представляет собой провал напряжения?

В соответствии с европейским стандартом EN 50160 провалом напряжения считается внезапное понижение эффективных значений напряжения до значения от 90 % до 1 % от заданного, после чего следует восстановление напряжения. Длительность провала напряжения может составлять от половины периода (10 мс) до минуты. Если эффективное значение напряжения не опускается ниже 90 % от заданного значения, это рассматривается как нормальное рабочее состояние. Если напряжение падает ниже 1 % от заданного значения, это считается прерыванием.

Таким образом, провал напряжения не следует путать с прерыванием. Прерывание возникает, например, после срабатывания предохранителя (тип. 300 мс). Сбой питания в сети распространяется в форме провала напряжения по остальной распределительной электросети.

На рисунке уточняется разница между провалом, коротким прерыванием и пониженным напряжением.

Провалы напряжения возникают по следующим причинам:

• короткие замыкания,
• процесс включения и выключения больших нагрузок,
• запуск приводов (с большой нагрузкой),
• изменение нагрузки приводов,
• импульсные мощности (управление пакетами импульсов, термостатирование),
• работа дуговых электропечей,
• сварочные установки,
• включение конденсаторов

Провалы напряжения могут привести к отказу компьютерных систем, ПЛК-установок, реле и преобразователей частоты. В критических процессах всего один провал напряжения может вызвать высокие потери, особенно критичны в этом отношении непрерывные процессы.

Рис.1 Критический провал напряжения с остановкой производства

Примером этому служат литье под давлением, экструзионные процессы, печать или обработка таких пищевых продуктов, как молоко, пиво или прохладительные напитки.

Связанные с провалом напряжения потери складываются из:

• упущенной прибыли в результате простоя производственных мощностей,
• затрат на возобновление производственного процесса,
• потерь, связанных с задержками поставок продукции,
• потерь из-за испорченного сырья,
• затрат на устранение ущерба, причиненного машинам, приборам и матрицам,
• затрат на техобслуживание и оплату труда.

Часто процессы протекают без присутствия людей, поэтому провалы напряжения обнаруживаются не сразу. В этом случае, например, возможна незамеченная остановка машины для литья под давлением. Когда обнаружится данная остановка, уже будет нанесен ощутимый ущерб.

Рис. 2 Возможные провалы напряжения при запуске двигателя.

Провалы напряжения могут фиксировать анализаторы ПКЭ Janitza. В случае провалов/прерываний напряжений, на анализаторах ПКЭ Janitza существует возможность запрограммировать цифровые выходы на их срабатывание при выполнении определенных условий (упал уровень напряжения ниже установленного). В качестве исполнительного устройства к анализатору Janitza можно подключить реле с коммутируемой нагрузкой. Тем самым можно обеспечить непрерывную работу оконечных устройств или в нужный момент включить соответствующее устройство компенсации.

Кроме того, с цифрового выхода анализатора Janitza можно подавать сигнал оповещения о нештатной ситуации на GSM сигнализацию (оповещающая ответственного сотрудника в виде СМС или звонка на мобильный телефон).

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.

Испытания на помехозащищенность имитатором провалов и перенапряжений

Лабораторная работа №_____

Испытания на помехозащищенность

имитатором провалов и перенапряжений

Цель работы. Изучить назначение, структуру, принцип действия и области применения имитатора провалов и перенапряжений.

1.Краткие сведения из теории.

Для исследования восприимчивости устройств АиТ к внешним помехам требуется аппаратура, моделирующая характеристики реальных помех. Такого рода аппаратура получила название имитаторов помех. Это относительно новый класс радиоизмерительных приборов, к которым предъявляются нижеследующие общие требования.

А.) Имитаторы должны обладать возможно меньшим выходным сопротивлением, чтобы низкоомные нагрузки не оказывали заметного шунтирующего воздействия на имитируемые сигналы помех.

Б.) Приборы должны иметь широкие динамические диапазоны измерения амплитуд и длительностей имитируемых сигналов. По возможности изменение амплитуд должно быть плавным.

В.) Имитаторы не должны излучать помех по каким-либо трактам, не предназначенным для этой цели (по цепям питания, управления, заземления, по полю вследствие некачественного экранирования и т.п.).

Г.) Конструкция приборов и правила их эксплуатации должны отвечать требованиям техники безопасности, поскольку сигналы имитаторов часто являются высоковольтными.

Д.) Желательно, чтобы приборы были как можно легче и удобнее для переноса, поскольку объекты, подлежащие исследованию часто сами нетранспортабельны.

Имитатор провалов и перенапряжений – это устройство, имитирующее возникновение в сети питания испытуемого устройства провалов напряжений или перенапряжений.

Практически имитируемые процессы реализуются путем включения в промежуток между фазой сети питания и нагрузкой добавочных сопротивлений или источников напряжения.

Имитатор обычно состоит из блока коммутации и блока управления. Блок коммутации содержит технические средства, с помощью которых устанавливается глубина провала или амплитуда перенапряжения. С помощью технических средств блока управления устанавливаются длительность и частота повторения процессов.

Основные разновидности блоков коммутации имитаторов длительных помех приведены на рис.1.1.-1.7. Их можно подразделить на блоки, в которых коммутируются добавочные сопротивления (рис.1.1.-1.4), и блоки, в которых коммутируются добавочные источники напряжения (рис.1.5.-1.7). Второй классификационный признак – это физическое исполнение коммутационных ключей: с применением контактов (например, реле) или бесконтактное (тиристоры, симисторы).

Универсальная схема блока с добавочными сопротивлениями и контактными ключами изображена на рис.1.1. Здесь входное напряжение Uвх устанавливается при помощи автотрансформатора (АТ). Для создания провалов напряжения Uвх устанавливается равным напряжению сети Uс (для этого режима применение АТ необязательно). Для создания перенапряжений Uвх с помощью АТ устанавливается равным Uмах. Изменение коэффициента передачи четырехполюсника осуществляется с помощью ключей Kа и Кb. При замыкании ключа Ка или размыкании Кь напряжение на нагрузке (испытуемом техническом средстве)возрастает на DUв (реализуется перенапряжение), при размыкании Ка или замыкании Кь оно уменьшается на DUп (реализуется провал).

Наличие цепи Rb1, Rb2 и ключа Kь оправдано только в тех случаях, когда сопротивление нагрузки весьма велико и ток, потребляемый нагрузкой, недостаточен для создания необходимого перепада напряжения на сопротивлении Rа.

Более простой и экономичной с энергетической точки зрения (по рассеиваемой мощности) является схема, приведенная на рис.1.2. Схема содержит потенциометр Rа и ключ Ка. Кроме того, имеется переключатель Пк на два положения. При генерации провалов переключатель становится в положение П, а при генерации перенапряжений (выбросов) – в положение В.

При работе имитатора не должны возникать импульсные помехи, т.к. при этом возможны непредусмотренные сбои исследуемого устройства. Исключить импульсные помехи можно, либо установив между блоком коммутации и испытуемым устройством фильтр нижних частот, либо выполнив коммутацию ключа Ка в моменты перехода напряжения через нуль. Простая, но достаточно эффективная схема, позволяющая реализовать коммутацию в моменты перехода напряжения через нуль, приведена на рис.1.3. Схема содержит две одинаковые цепи коммутации положительных и отрицательных полуволн напряжения сети. Движки потенциометров обеих цепей механически связаны. В качестве ключей использованы контакты реле Ка1 и Ка2, входящих в состав управления блока имитатора. Переключение режима генерации провалов и выбросов осуществляется переключателем Пк на два положения и четыре направления. Срабатывание и отпускание реле Ка1 и Ка2 производятся таким образом, что в течение отрицательного полупериода напряжения сети срабатывает (или отпускает якорь) реле Ка1, а в следующий, положительный полупериод, срабатывает (или отпускает якорь) реле Ка2.

Последствия провалов напряжения

Неполадки в электросети могут принести конечным потребителям немало хлопот, поэтому стоит своевременно позаботиться о надежности и безопасности оборудования, соединительных кабелей, правильной конфигурации установки.

В противном случае, будь то промышленное предприятие или компания из сферы информационных технологий, последствия могут быть самыми горькими.

Провалы напряжения несут в себе угрозу для компьютерных систем, в частности микропроцессоров и микроконтроллеров, могут привести к отказу, выходу из строя электрического оборудования, различных реле и преобразователей тока.

Проблемы, связанные с провалами напряжения

Провалы напряжения могут привести к отказу компьютерных систем, ПЛК-установок, реле и преобразователей частоты. В критических процессах всего один провал напряжения может вызвать высокие затраты, особенно критичны в этом отношении непрерывные процессы.

Примером этому служат литье под давлением, экструзионные процессы, печать или обработка таких пищевых продуктов, как молоко, пиво или прохладительные напитки.

Связанные с провалом напряжения затраты складываются из следующих составляющих:

• упущенной прибыли в результате простоя производственных мощностей;
• затрат на возобновление производственного процесса;
• затрат, связанных с задержками поставок продукции;
• затрат на испорченное сырье;
• затрат на устранение ущерба, причиненного машинам, приборам и матрицам;
• затрат на техобслуживание и оплату труда.

Средняя стоимость провала напряжения сильно зависит от отрасли:

• Tонкая химия 190 000 евро;
• Микропроцессоры 100 000 евро;
• Металлообработка 35 000 евро;
• Текстильная промышленность 20 000 евро;
• Пищевая промышленность 18 000 евро.

Часто процессы протекают без присутствия людей, поэтому провалы напряжения обнаруживаются не сразу.

В этом случае, например, возможен незамеченный останов машины для литья под давлением. Когда останов обнаружится, уже будет нанесен ощутимый ущерб.

Клиенты получат продукцию слишком поздно, а пластмасса в машине затвердеет. В типографиях или в бумажной промышленности возможен разрыв бумаги, что может привести даже к пожару. Другой известный пример, это ущерб, нанесенный производителю шин Vredestein в результате провалов напряжения.

Чрезмерная нагрузка на электросеть

Многие потребители электричества при подключении к сети создают большую на нее нагрузку. К таким электроприборам можно отнести, к примеру, электрические двигатели высокой мощности. Такие моторы для пуска используют токи гораздо большей величины чем номинальные, и в том случае, если проводка рассчитана исключительно на токи для работы в номинальном режиме, при запуске будут возникать провалы.

Такое явление фактически связано непосредственно с резервом сети, а также с сопротивлением в месте общего соединения и корректном соответствии с параметрами соединительной проводки.

Потери в напряжении вызванные таким путём, обычно, длятся дольше чем, например, неполадки, вызванные неисправностями в распределительных сетях и могут продолжаться от 1 до 10 секунд.

Известны способы решения проблем с приборами, связанных с сопротивлением проводки. Устройства с высокой мощностью потребления можно подсоединить к электросети через соединения в общих точках или через специальную дополнительную катушку трансформатора.

Установившийся режим 3-х фазного кз

Он наступает после исчезновения наведенных в момент КЗ свободных токов, т.е. практически спустя нескольких сек. (3-5 сек) после возникновения КЗ. Для генераторов с АРВ (автоматическим регулированием возбуждения) этот режим дополнительно характеризуется большими токами возбуждения, по сравнению с токами возбуждения при предшествующем нормальном режиме. В современных энергосистемах установившийся режим маловероятен. Тем не менее, рассмотрение этого режима обусловлено практической необходимостью выяснения пределов изменения отдельных величин.

Если генераторы не снабжены АРВ, то установившийся ток в месте КЗ является наименьшим током при данном аварийном режиме. При наличии АРВ на генераторах возможны условия, при которых установившийся ток КЗ превышает токи в предыдущие моменты процесса КЗ и даже начальный ток КЗ.

Способы защиты от провалов напряжения

Трудно представить современное предприятие, будь то производство, хозяйство или сервис без компьютеров, используемых в различных целях: учёт, автоматизация, связь и др. Сложная компьютерная аппаратура требует надежного и бесперебойного питания, иначе отказов не избежать.

• 
  Магазин электрооборудования

• Спецодежда для электрика: что выбрать, требования, нормы

• 

  Сопротивление изоляции: как измерить базовые характеристики, норма и проверка уровня защиты

Способы компенсации провалов напряжения интересует многих потребителей. Самым теоретически эффективным является улучшение характеристик качества сети, но на практике это практически невозможно и затратно.

В отдельных случаях, когда ситуация позволяет, дублируют линию снабжения от удаленных участков, которые условно можно считать электрически независимыми друг от друга.

Практически распространенное решение – это покупка устройства для защиты от провалов напряжения или подбор правильной конфигурации при покупке. Хоть это решение с точки зрения затрат самое выгодное, но производители электрики и электроники не особо способствуют в этом покупателям.

Имитатор провалов напряжения сети

(я)5 6 01 28 СУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ И ГКНТ СССР ОПИСАН АВТОРСКОМУ ИЗОБРЕТЕНИЕТЕЛЬСТВУ,р и И.И..С. Кам ьство СС 50, 1986 ьство СС 00, 1980(54) ИМИТАТОР ПРОВАЛОВ НАНИЯ СЕТИ(57) Изобретение относится к иэмной технике и может быть использо П ерительвано для Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для. имитации переходных процессов.напряжения в сети при испытании различных радионавигационныхых устройств. очноЦель изобретения — повышени сти имитации провалов напряжения На фиг. 1 представлена структур ма имитатора; на фиг, 2 — диаграмма жения его работы. Имитатор провалов напряжен содержит генератор 1, делитель 2 н ния, первый управляемый вентиль 3 4 тока, нуль-орган 5, второй управ вентиль 6, первый 7 и второй 8 элем триггер 9, регистр 10 сдвига, счетч пусковой элемент 12. Кроме того, и провалов напряжения сети содер; управляемых вентилей 13.1 — 13.р) входы которых соединены с соответсная сх напр ия сети апряже, датчик ляемый енты И, ик 11 и митатор жит (й) ,первые твующи(21) 4716806/21%1411939, кл. Н 03 К 4 имитации переходных процессов напряжения сети при испытании различных радионавигационных . устройств. Цель изобретения — повышение точности имитации провалов напряжения. В устройство введены и — 2 управляемых вентилей 13.1 — 13.п — 2, селектор 14 выходных напряжений и образованы новые функциональные связи. Устройство также содержит генератор 1, делитель 2 напряжения, управляемые вентили 3, 6, датчик 4 тока, нуль-орган 5, элементы И 7, 8, триггер 9, регистр 10 сдвига, счетчик 11, пусковой элемент.12, группу из в элементов )4 15,1-15 лп, элемент 16 совпа.дения, 2 ил; ми выходами делителя 2, а выходы объединены и подсоединены к входу датчика 4 тока, селектор 14 выходных напряжений, выходы которого соединены с вторыми входами соответствующих управляемых вентилей 13, а первые входы подключены через группу из в элементов И 15,1 — 15 и), где 14 1 п), к информационным выходам щ-разрядного регистра 10 сдвига, вторые входы элементов И 15.1 — 15.п) объединены и подключены к инверсному выходу триггера 9, а третьи входы объединены и подключены к выходу нуль-органа 5. Прямой выход триггера 9 подключен к входу выбора режима работы регистра 10 сдвига и второму входувторого элемента И 8, а счетный вход триггера 9 соединен с первым выходом пускового элемента 12, второй выход которого через первый элемент И 7 подключен к входу счетчика 11, выход счетчика 11 соединен с первым входом элемента 16 совпадения, 169179110 20 25 30 35 40 45 50 второй вход которого через селектор 17 временных интервалов соединен с информационными выходами регистра 10 сдвига. Выход элемента,16 совпадения соединен с вторым тактовымвходом регистра 10 сдвига и вторым входом первого элемента 7, выход в-го разряда регистра 10 сдвига подключен к входу пускового элемента 12.Имитатор провалов напряжения сети работает следующим образом.При работе в отсутствие провалов в исХодном состоянии на первом выходе пускового элемента 12 присутствует уровень логического «0», а на втором — логической «1». При этом тактовые импульсы отгенератора 1 проходят только на тактовый вход егистра 10 сдвига. Триггер 9 находится в сходном состоянии, на прямом выходе — ровень логической единицы, на инверсном логического нуля. Уровень логической едиицы с прямого выхода триггера 9 поступает на первый вход элемента И 8. В момент перехода тока нагрузки через 0 датчик тока 4 вырабатывает сигнал, который через нуль- Орган 5 в виде сигнала логической «1» проходит на второй вход элемента И 8, на выходе которого формируется импульс, коорый воздействует на управляемый вениль 6, через который номинальное апряжение сети с входа имитатора постуает на выходную шину через датчик 4 тока.При необходимости имитировать проал нажатием кнопки воздействуют на пусовой элемент 12 (на фиг, 1 кнопка не оказана), На его первом выходе появляетСя уровень логической «1», а на втором — логического «0». Сигнал логической «1» поСтупает на первый вход элемента И 7, тем амым снимается запрет и на выходе элеента И 7 появляются тактовые импульсы, йдущие от генератора 1 на счетный вход счетчика 11. Сигнал логического «0» с второго выхода пускового устройства 12 воздействует на триггер 9, в результате на прямом Выходе триггера 9 — сигнал логического «0», а на инверсном — логической «1»Сигнал погической «1» с инверсного выхода триггера 9 снимает запрет со всех а элементов И 15, а сигнал логического «О» с прямого выхода триггера 9 вносит запрет на элемент И 8, в также переключает регистр 10 сдвига из режима записи в режим считывания.В результате на первом входе первого иэ элементов И 15 появляется сигнал логической «1» и в момент перехода тока нагрузки через 0 с датчика 4 тока через нуль-орган Б придет сигнал логической 1 на второй вход элемента И 15.1, на выходе которого формируется сигнал, который через селектор 14 Выходных напряжений включает соответствующий заданному коду последовательности величин напряжения управляемый вентиль из и группы вентилей 13 или вентиль 3,В результате входное напряжение через делитель 2 напряжения, данный управляемый вентиль и датчик 4 тока попадает на выходную шину имитатора. Время открытого состояния данного управляемого вентиля определяется. кодом, который предварительно записывается в селектор 17 временных интервалов.В элементе 16 совпадения производится сравнение кода иэ селектора 17 временных интервалов и кода, поступающего из счетчика 11. При их совпадении вырабатывается сигнал на переключение регистра 10 сдвига на следующий шаг, Затем алгоритм работы имитатора повторяется.В результате при переходе тока нагрузки через 0 выключается данный управляемый вентиль и включается следующий, Код, по которому производится выбор управляемых вентилей, предварительно записывается в селектор 14 выходных напряжений. Алгоритм работы имитатора повторяется а раз, после чего вырабатывается сигнал конца цикла, который возвращает пусковой элемент 12 в исходное состояние, Срабатывает триггер 9, который запирает элемент И 15.1 — 15 лп и снимает запрет с элемента И 8, в результате при переходе тока нагрузки через 0 выключается управляемый вентиль из группы вентилей 13 или вентиль 3 и включается вентиль 6, который подключит выходную шину имитатора к номинальному напряжению сети.Временная диаграмма работы имитатора провалов напряжения в случае получения двух импульсов разных длительности и амплитуды приведена на фиг. 2,Формула изобретения Имитатор провалов напряжения сети, содержащий генератор, последовательно соединенные входную клемму, делитель напряжения, первый управляемый вентиль, датчик тока и нуль-орган, второй управляемый вентиль, выход которого соединен с выходом первого управляемого вентиля, первый вход второго управляемого вентиля соединен с входной клеммой, первый и второй элементы И, триггер, причем выход нуль-органа соединен с первым входом второго элемента И, второй вход которого соединен с прямым входом триггера, выход второго элемента И соединен с вторым входом второго управляемого вентиля, регистр сдвига, счетчик и пусковой элемент, о тл ич а ю щ и й с я тем, что с целью повышения точности имитации, в него введены (п) управляемых вентиля, первые входы которыхсоединены с соответствующими выходами делителя напряжения, выходы управляемых вентилей соединены с входом датчика тока, селектор выходных напряжений, выходы которого соединены с вторыми входами соответствующих управляемых вентилей, а каждый из первых входов селектора выходных напряжений через соответствующий элемент из группы гл элементов И соединен с информационным выходом е-разрядного регистра сдвига, вторые входы всех элементов в группе элементов И,объединены и соединены с инверсным выходом триггера, третьи входы всех элементов в группе элементов И объединены и соединены с выходом нуль-органа, лрямой выход триггера соединен с выходом выбора режима работы регистра сдвига и вторым входом второго элемента И, счетный вход триггера соединен с первым выходом пускового элемента, 5 второй выход которого соединен с первымвходом первого элемента И, выход которого соединен с входом счетчика, выход счетчика соединен с первым входом элемента совпадения, второй вход которого через селектор 10 временных интервалов соединен с информационными выходами регистра сдвига, выход элемента совпадения соединен с вторым вхо.дом регистра сдвига и вторым входом первого элемента И; выход последнего разряда ре гистра сдвига соединен с входом пусковогоэлемента.1691791 Рикико1 б Мм ю МСоставитель В.Степенкин Редактор Т.Клюкина Техред М.Моргентал Корректор Э,Лончаков аз 3926 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР13035, Москва, Ж, Раушскаянаб., 4/5твенно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород, ул.Гагаринро
Смотреть

Причины появления провалов

Существует достаточное количество объективных и субъективных причин природного, аварийного и техногенного характера для появления скачков напряжения в электрических сетях. Ниже постараемся перечислить основные.

Несмотря на то, что проявления отклонения напряжения имеют случайный характер, вероятность этого события зависит от вполне определенных причин. К таковым относятся:

1. Пусковые токи.
2. Колебания напряжения при коротком замыкании.
3. Внезапное значительное увеличение нагрузки.
4. Другие причины сетевого происхождения.

Рассмотрим подробно каждый из перечисленных факторов.

Токи включения

Образование токов включения, например, при старте мощных электродвигателей или другого устройства — самая распространенная причина подобных провалов. На рисунке ниже представлен пример, когда мощный двигатель подключен к единому вводу питания с другими потребителями.

Образование провала напряжения при запуске электродвигателя

• Т1 – Понижающий трансформатор.
• RZ – Полное сопротивление на вводе питания.
• RZ1-RZ3 — Полные сопротивления цепей потребителей.
• М – мощный асинхронный двигатель.

С включением двигателя М образуется пусковой ток Iпуск, величина которого превышает номинальный по значению (Iпуск gt; Iном). Это приводит к образованию зоны провала c существенным понижением напряжения в цепи RZ1 и незначительным отклонениям на главном распределителе остальных цепей потребителей.

Короткие замыкания

Возникновение в электросети токов коротких замыканий также вызывают отклонения напряжения от нормы. Рассмотрим, как протекает и определяется процесс в сетях с различным классом напряжения.

КЗ в сетях с низким напряжением.

Пример такой ситуации проиллюстрирован на рисунке ниже. В данном случае на величину тока КЗ влияют полные сопротивления RZ и RZ2.

Образование провала вследствие КЗ в цепи потребителя 2

Исходя из этого, можно сказать, что чем больше будет величина полного сопротивления в сети низкого напряжения, тем меньшим будет значение тока КЗ.

На практике, в случае КЗ в цепи потребителя 2 должно произойти срабатывание защиты этой группы. Например, если отключение цепи произойдет через 50 мс, то на главном распределителе образуется зона провала длительностью 50 мс. То есть, данный параметр зависит от скорости срабатывания защиты. При этом глубина провала будет уменьшаться по мере удаления от поврежденного участка, соответственно, чем ближе нагрузка, тем большее отклонение. Эти правила работают как в сетях с низким, среднем и высоким напряжением.

КЗ в сетях с напряжением среднего класса.

Больше всего проблем возникает, когда КЗ происходит в трехфазных сетях среднего класса напряжения. Несмотря на случайный характер этого явления, вероятность возникновения аварийной ситуации довольно велика, поскольку нельзя исключать влияние сторонних факторов. К таковым можно отнести:

• Различные виды земляных работ, в ходе которых может быть нанесено повреждение кабельной линии.
• Пробои в местах соединений.
• Старение изоляционного покрытия.
• Воздействие природных и техногенных факторов.

При образовании тока КЗ он будет протекать, пока устройства автоматического защитного отключения на распределительной подстанции не изолирует аварийный участок. Пока этого не произойдет, в сети распределительной подстанции будет наблюдаться значительное снижение линейных напряжений.

КЗ в высоковольтных линиях.

В большинстве случаев замыкания в ВЛ происходят вследствие воздействия природных факторов (грозовые разряды, ураган и т.д.) или по причине ошибочных коммутаций и ложных срабатываний автоматической защиты.

Большие нагрузки

При подключении к электросети большой нагрузки, может привести к образованию пусковых токов, превышающих номинальные в несколько раз. В тех случаях, когда электроцепь рассчитана под номинальный ток, превышение этого параметра станет причиной снижения амплитуды источника питания. Масштабность данного проявления напрямую зависит от запаса мощности электрической сети и величины полного сопротивления.

Учитывая сложность распределительных цепей, следует принять во внимание, что при повреждении одного из участков цепи будет оказываться влияние на остальные части. При этом на глубину и продолжительность провалов будет оказывать влияние следующие факторы:

• топология цепи;
• величина полного сопротивления проблемного участка;
• текущая мощность нагрузки и источника электрической энергии (генератора).

Для более детального представления, рассмотрим пример, представленный на рисунке ниже.

Допустим, произошло фазное замыкание в точке Р2, это приведет к тому, что у потребителя 1 отклонения напряжения наблюдаться не будут, у потребителя 2 глубина провала составит 63%, а у потребителя 3 – 97%.

Если однофазное замыкание возникнет в точке Р1, то глубина провала будет 50% от номинала у всех потребителей, за исключением потребителя 1. То есть, как мы видим, чем выше уровень топологии, где произошло повреждение, тем большее число потребителей попадает в зону провала напряжения. Соответственно, у потребителей, подключенных к уровню 3 риск появления провала значительно выше, чем у потребителей, запитанных от первого и второго уровня.

Как можно противостоять провалам напряжения?

Рис. 6. Кривая ITI (CBEMA) показывает, когда провал напряжения приводит к отказу ИТ-оборудования
Провалы напряжения в результате токов включения можно в определенной мере ограничить за счет усовершенствования конструкции установки. Провалы напряжения в результате коротких замыканий в сети низкого напряжения возникают, как правило, крайне редко. Большинство провалов напряжения вызывается замыканиями в сети среднего напряжения. Повлиять на причины возникновения подобных провалов невозможно.

Способы устранения провалов напряжения:

• использованием статических ИБП, источника постоянного напряжения с подключенным за ним инвертором.Это решение часто используется для перехода на аварийное питание от резервного агрегата;
• с помощью синхронно работающего под нагрузкой маховика (динамические ИБП). При кратком прерывании или провале энергия поступает от маховика. Это решение недешево, часто используется в вычислительных центрах;
• подключением управляющих и регулирующих установок процесса к стабилизированному источнику электроэнергии;
• дооснащением электрической инфраструктуры. Это не всегда возможно и, разумеется, обходится недешево.

Как видно, устранение провалов напряжения затратно, поэтому своевременное определение провалов напряжения может оказаться очень полезным. С помощью хорошего инструмента создания отчета можно определить причины и принять целенаправленные (и поэтому более экономичные) меры.

Сигналы о провале напряжения

Компания Janitza предлагает широкий ассортимент анализаторов, способных распознавать короткие прерывания и провалы напряжения. Сетевой анализатор UMG 604 непрерывно контролирует более 800 электрических характеристик. Все каналы проверяются 20 000 раз в 1 с, при этом регистрируются короткие прерывания и провалы напряжения и выдаются соответствующие предупреждения. На основании этих событий может быть отправлено сообщение с помощью электронной почты или SMS. Входящий в объем поставки пакет ПО GridVis-Basic позволяет генерировать подробные отчеты.

Рис. 7. Сетевой анализатор на панели ввода питания распознает отклонения в напряжении

Анализатор UMG 604, установленный на панели ввода питания (рис. 7), представляет собой масштабное и экономичное решение для распознавания, регистрации, сигнализации и оповещения о провалах напряжения.

Измерительное устройство оснащено веб-сервером, благодаря этому без больших затрат и без использования сложного ПО можно напрямую вызывать важнейшие параметры из измерительных устройств. С помощью встроенного браузера событий провалы и прерывания напряжения можно анализировать и документировать в форме отчетов (рис. 8).

Рис 8. С помощью GridVis можно выполнять даже масштабный анализ

Компания Janitza предлагает следующие измерительные устройства для распознавания кратковременных прерываний: