Почему происходит провал напряжения?

Качество электроэнергии – важный показатель, который волнует как ее потребителей, так и поставщиков. Одной из составляющих, нормализуемых нормативами ГОСТ 32144-2013, считаются провалы напряжения — явление, угрожающее непредвиденными производственными потерями.

Под провалом подразумевается кратковременное внезапное понижение напряжения в сети, длительность отклонения может достигать до 1 минуты. В количественном отношении провалы характеризуют следующие показатели:

• Глубина провала (δU_п), связывающая в процентном отношении номинальное (U_н) и минимальное (U_м) напряжения следующим образом: δU_п = (U_н — U_м) / U_н;
• Длительность провала (Δt) определяется временным интервалом между моментами окончания и возникновения провалов.

Также как и кратковременное перенапряжение, процесс этот носит случайный характер. При установленных стандартом величинах допустимых отклонений напряжения в пределах ±10%, кратковременный провал может опускаться вплоть до значений, близких к нулевым, наиболее частая глубина провала составляет 30 … 90%.

На практике перепады сетевого напряжения несут в себе вполне серьезные последствия, особенно для производственного оборудования:

• Опасны провалы напряжения для электродвигателей, представляющих основу технологических линий;
• Нарушают скачки электрического напряжения работу автоматики, что приводит к неизбежным сбоям;
• Понижение амплитуды напряжения ведет к снижению светового потока осветительных приборов;
• При кратковременных скачках нарушается работа электротранспорта и многое другое.

Причины возникновения провалов напряжения и пути борьбы с ними

Причин возникновения критических провалов достаточно много, и они могут иметь природу как естественного, так и техногенного характера. Наиболее частыми «виновниками» появления провалов принято считать:

• Наличие пусковых токов, особенно это заметно в производственных электросетях;
• Короткие замыкания, возникающие в низковольтных и высоковольтных сетях;
• Внезапное увеличение фазных нагрузок;
• Неисправности в распределительных сетях.

Влияние пусковых токов – наиболее распространенная причина появления импульсных скачков напряжения, характерная для производственной электросети. Пуск мощного электродвигателя сопровождается кратковременным потреблением тока, многократно превышающим рабочее значение. При неизменном сопротивлении цепи электропитания это ведет к скачкообразному падению напряжения с существенным его понижением. Наиболее эффективной мерой для устранения провала в этом случае считается использование преобразователя частоты для питания электродвигателей. Они минимизируют пусковые токи, а, следовательно, и влияние их на качество напряжения.

Второй по значимости причиной принято считать короткие замыкания, которые могут возникать в электросетях различного напряжения. Высоковольтные сети подвержены воздействиям природных факторов (ураганы, грозы) либо ошибок коммутации. Фазное замыкание в линиях электропередач среднего напряжения может происходить по причинам механического повреждения кабеля, старения изоляции, нарушений муфт и прочего. В низковольтных сетях понижение эффективных значений напряжения определяется конечным сопротивлением питающих линий.

Во всех случаях длительность провала зависит от скорости отключения электроэнергии, обеспечиваемой средствами защиты. Возникают провалы и при одновременном включении большого количества потребителей; резкий рост нагрузки неизбежно ведет к падению напряжения. Частным случаем превышения нагрузки может служить электросварка — провалы напряжения при этом заметны многим потребителям.

В распределительных цепях происхождение провалов связано с их топологией, полным сопротивлением цепей и мощностными характеристиками нагрузки. Учитывая случайность явления, предотвратить провал, например, если он вызывается замыканиями, невозможно, но выручают меры по снижению их глубины. Во многих случаях компенсация провалов лежит в компетенции стабилизирующего оборудования.