Подробный обзор нарушений энергосистемы (причины и последствия)

Автор: Селезнев Владимир [email protected].

Публикация: 2025-03-03 20:31.

Последние изменения: 2025-03-03 20:31

Проблемы с качеством питания

Чтобы исследование проблем качества электроэнергии было полезным, различные типы нарушений необходимо классифицировать по величине и продолжительности.

Подробный обзор нарушений энергосистемы - причины и последствия (на фото: трехфазный анализатор мощности и энергии Fluke, кредит: cetm.com.sg)

Это особенно важно для производителей и пользователей оборудования, которое может подвергаться риску. Производители должны знать, что ожидается от их оборудования, и пользователи через мониторинг могут определить, не вызвано ли неисправность оборудования нарушением или проблемами самого оборудования.

Неудивительно, что были введены стандарты для охвата этой области. Они определяют типы и размеры нарушений, а также толерантность различных типов оборудования к возможным нарушениям, которые могут возникнуть. Основными стандартами в этой области являются IEC 61000, EN50160 и IEEE 1159.

Стандарты необходимы как для производителей, так и для пользователей, чтобы определить, что разумно с точки зрения нарушений, которые могут возникнуть и какое оборудование должно выдержать.

В таблице 1 представлена широкая классификация нарушений, которые могут возникать в энергосистеме, некоторые типичные причины их возникновения и потенциальное воздействие на оборудование. Из этой таблицы будет очевидно, что форма сигнала электропитания, часто считающаяся состоящей из чистых синусоидальных величин, может страдать от широкого спектра нарушений.

Таблица 1 - Проблемы с качеством электроэнергии

категория	причины	Воздействие
Провалы напряжения	Локальные и удаленные ошибки Индуктивная нагрузка Включить большие нагрузки	Отключение чувствительного оборудования Сброс системы управления Отключение / отключение двигателя
Напряжения	Переключение конденсаторов Выключение больших нагрузок Фазовые неисправности	Отключение чувствительного оборудования Повреждение изоляции и обмоток Повреждение блоков питания для электронного оборудования
перенапряжение	Переключение нагрузки Переключение конденсаторов Регулирование напряжения системы	Проблемы с оборудованием, требующим постоянного стационарного напряжения
Гармоники	Промышленные печи Нелинейные нагрузки Трансформаторы / генераторы Выпрямительное оборудование	Mal-работа чувствительного оборудования и реле Сбой предохранителя конденсатора или конденсатора Телефонные помехи
Частота питания изменение	Потеря поколений Экстремальные условия загрузки	Незначительное большинство времени Двигатели работают медленнее Деадаптация гармонических фильтров
Колебания напряжения	Приводы переменного тока Комбинированные токовые компоненты Сварочные и дуговые печи	Мерцание в люминесцентных лампах Мерцание в лампах накаливания
Быстрое изменение напряжения	Запуск двигателя Смена трансформаторного крана	Световой мерцание Отключение оборудования
напряжение несбалансированность	Несбалансированные нагрузки Несбалансированные импедансы	Перегрев в двигателях / генераторах Прерывание трехфазной работы
Короткое и длинное напряжение перерывы	Неисправности энергосистемы Сбой оборудования Неисправности управления Отключение CB	Потеря снабжения оборудованием заказчика Выключение компьютера Отключение двигателя
недостаточное напряжение	Тяжелая загрузка сети Потеря поколений Плохой коэффициент мощности Отсутствие поддержки var	Все оборудование без резервного оборудования
Перепады	молниеносный Емкостная коммутация Нелинейные коммутационные нагрузки Регулирование напряжения системы	Сброс системы управления Повреждение чувствительных электронных компонентов Повреждение изоляции

В таблице 2 перечислены пределы, приведенные в стандарте EN 50160, и примечания, в которых другие стандарты имеют аналогичные ограничения.

Таблица 2 - Классификация возмущений системы электропитания по EN 50160

Тип нарушения	Уровень напряжения	Ограничения по EN50160	Период измерения	Типичная продолжительность	Другие применимые стандарты
Изменение напряжения	230	+/- 10%	95% от 1 недели	-
Потери напряжения	230	10-1000 / год	10 мс -1 с	IEEE 1159
Быстрые изменения напряжения	230	От 5% до 10%	Несколько в день	Короткая продолжительность
	1-35	<6%	В день	Короткая продолжительность	IEEE 1159
Короткие перерывы	230	> 99%	20-200 в день	До 3 минут	EN61000-4-11
Длинные перерывы	230	> 99%	10-50 в день	> 3 минуты	IEEE 1159
Переходное перенапряжение	230	Обычно <6 кВ	Не определен	<1мс	IEEE 1159
Дисбаланс напряжения	230
недостаточное напряжение	230	<-10%	Не определен	> 1 мин.	IEEE 1159
Всплеск напряжения	230	<150% от номинального напряжения	Не определен	> 200ms	IEEE 1159
Колебания напряжения	230	3%	10 минут	<200мс	IEC 60827
Изменение частоты	+/- 1%	95% от 1 недели	Не определен	Измерено более 10 секунд
	+ 4%, -6%	100% от 1 недели	Не определен	Измерено более 10 секунд
Гармоники	THD <8% до 40	95% от 1 недели	Не определен

Для компьютерного оборудования общим стандартом, который используют производители, является кривая ITI (индустрия информационных технологий), показанная на рисунке 1.

Рисунок 1 - Кривая ITI (индустрия информационных технологий) для восприимчивости оборудования

Нарушения напряжения, которые лежат в области, обозначенной как «безопасный», не должны вызывать сбоев каким-либо образом. Однако некоторые нарушения на уровнях LV, которые лежат в пределах границ, определенных EN50160, могут привести к неисправности, поскольку они не лежат в безопасной зоне кривой ITI.

Может быть необходимо тщательно проверить, какие стандарты применимы при рассмотрении восприимчивости к оборудованию.

Что такое качество электроэнергии и почему это важно (вебинар)

Ссылка // Руководство по защите и автоматизации сети - Areva