Регулирование напряжения
Регулирование напряжения является одной из наиболее важных проблем в электроэнергетике с момента ее создания. Размеры многих частей энергосистемы определяются главным образом одним только соображением.
Почему лампочка иногда мерцает (фото Paul_Clayton через Flickr)
Большая часть отпускной цены на электроэнергию представляет собой интерес и другие фиксированные расходы на производственные и распределительные объекты, так что любое улучшение регулирования в конечном счете отражается в более высоких ставках.
Аналогичным образом, типы нагрузки, налагающие исключительно жесткие требования к регулированию, также увеличивают стоимость поставки энергии.
В первые дни работы отрасли допустимо относительно широкий диапазон вариаций напряжения, поскольку публика была в то время непривычной для равномерной интенсивности освещения. Сегодня существует большее сознание относительно того, находится ли уровень напряжения вправо, о чем свидетельствует « белизна » света и срока службы лампы.
Хотя, однако, требуется более узкий диапазон напряжения, чем раньше, это не всегда является ограничивающим фактором регулирования напряжения. В последние несколько лет к линиям электропередач добавлены новые устройства, которые накладывают быстрые и частые изменения нагрузки с соответствующим быстрым изменением напряжения.
Повторные наблюдения показали, что быстрые изменения напряжения гораздо более раздражают, чем медленные, поэтому эффекты «мерцания» могут ограничивать полезную несущую способность отдельных цепей задолго до достижения максимального стационарного регулирования или нагрева.
Следовательно, проблема регулирования напряжения теперь должна рассматриваться с двух сторон:
- Нормальное падение напряжения от легкой нагрузки до полной нагрузки и
- Наложенные мерцания из-за запуска двигателя и различных пульсирующих и нерегулярных нагрузок.
Различия в напряжении между светом и полной нагрузкой влияют на производительность, эффективность и срок службы электрооборудования. В этой статье рассматривается только мерцающая составляющая регулирования напряжения и в основном касается реакции человеческого глаза на изменения интенсивности электрического света.
Допустимый фликкер
Допустимое количество фликкерного напряжения нельзя сформулировать кратко по нескольким причинам.
Первый элемент человека; один человек может считать нежелательным мерцание, не воспринимаемое другим. Используемая осветительная арматура имеет большое значение. Маломощные лампы накаливания быстрее меняют освещение при изменении напряжения, чем лампы с более тяжелыми волокнами.
Важен также характер изменения напряжения.
Циклические или быстро повторяющиеся изменения напряжения обычно более нежелательны, чем нециклические. При нециклических изменениях раздражение из-за мерцания зависит от скорости изменения, продолжительности изменения и частоты появления мерцания.
Эти и другие факторы значительно усложняют проблему назначения пределов допустимым напряжениям мерцания.
Многочисленные исследователи изучили проблему мерцания. Наиболее полный анализ содержится в отчете « Визуальное восприятие и толерантность мерцания », подготовленном Utilities Coordinated Research, Inc. и напечатанном в 1937 году, из которого воспроизводятся рисунки с 1 по 4 этой статьи.
Рисунок 1 - Циклическое пульсация напряжения, при котором мерцание лампы накаливания вольфрамовой лампой мощностью 115 вольт просто ощутимо - получено из 1104 наблюдений 95 человек в полевых испытаниях 25-ваттных, 40-ваттных и 60-ваттных ламп, проводимых компанией Commonwealth Edison Company, На рисунке 1 выше показана циклическая пульсация напряжения, при которой только мерцание лампы накаливания вольфрамовой нитью 115 вольт. В 10 процентах наблюдений наблюдались мерцания до 1/3 вольта, когда скорость изменения составляла 8 циклов в секунду.
Однако, чтобы изменения были заметны в 90 процентах наблюдений, изменение напряжения должно было быть выше одного вольта на той же частоте. Наиболее критичным был диапазон от 6 до 12 циклов в секунду.
Рисунок 2 - Освещение при чтении материи (ножные свечи)
На рисунке 2 показано минимальное крутое падение напряжения, чтобы вызвать заметное мерцание в лампе накаливания вольфрамовой лампы на 60 ватт, 120 вольт, в зависимости от интенсивности освещения.
Кривые показаны для 5 и 15 циклов (GO циклов в секунду). Длительность падения напряжения. Следует отметить, что наблюдались резкие падения напряжения от 1, 5 до 2, 0 вольт.
Рисунок 3 - Влияние длительности перехода напряжения на средний порог восприимчивости мерцания ламп накаливания вольфрамовых ламп
На рис. 3 показано влияние « длительности перехода » напряжения на средний порог восприимчивости мерцания для ламп накаливания вольфрамовых ламп. Эта кривая довольно четко показывает, что, когда наблюдается резкое изменение около 1 ½ вольт, необходимо изменить 5 В или больше, прежде чем изменения напряжения, требующие нескольких секунд для завершения, могут быть восприняты.
На рисунках с 1 по 3 интересны показания для разных классов напряжений мерцания. Это не рабочие ограничения, потому что заметное мерцание не обязательно является нежелательным.
Рисунок 4 - Рекомендуемое максимально допустимое циклическое изменение напряжения
На рисунке 4 выше показано рекомендуемое максимально допустимое циклическое изменение напряжений, настроенное различными значениями для собственного использования. Различия в этих рекомендациях свидетельствуют о том, в какой степени индивидуальное суждение входит в проблему.
Кривые все же являются чрезвычайно ценным руководством.
Циклическое мерцание, когда оно ощутимо, вероятно, будет нежелательным, по крайней мере, некоторым людям.
Изолированные провалы напряжения, однако, даже если они явно воспринимаются, не являются нежелательными для большинства людей, если они не являются довольно частыми. Поэтому можно ожидать, что более высокие вариации допустимы для нециклических, чем для циклических изменений, но количество допустимого падения зависит от частоты появления и класса обслуживания.
Здесь снова суждение - важный фактор, а также технические факты.
Это очень полный набор стандартов и на практике оказался удовлетворительным.
Ресурс: Электрическая передача и распределение Справочник Westinghouse // Лампа flickr на энергосистемах - С. Б. Гриском