Перебои в подаче электроэнергии - переходные процессы
В общем контексте проблем с качеством электроэнергии перебои в подаче электроэнергии являются одними из самых неприятных событий.
ГОСТ 32144-2013 определяет прерывание напряжения как “Ситуация, при которой напряжение в точке передачи электрической энергии меньше 5% опорного напряжения”.
Отключение электроэнергии может быть классифицировано как:
- Запланированный, когда пользователи ранее были уведомлены;
- Случайный, если он вызван временными или постоянными сбоями, в основном связанными с внешними событиями, такими как отказы оборудования или вмешательство третьей стороны. Случайное прерывание классифицируется как длительное (>3 мин), короткое (<3 мин) или переходное (<1 сек).
- Запланированные перерывы, как правило, связаны с выполнением запланированных работ по техническому обслуживанию электросети. Последствия запланированного отключения могут быть сведены к минимуму пользователями путем принятия своевременных мер.
Случайные перебои, с другой стороны, являются непредсказуемыми и в значительной степени случайными событиями, как правило, вызванными вмешательством рабочих или защитных устройств.
При нормальных условиях эксплуатации ежегодное количество отключений может варьироваться от нескольких десятков до нескольких сотен, в зависимости от характеристик сети. Согласно статистике, 70% отключений длятся менее секунды; случайные длительные отключения обычно происходят из-за внешних причин или событий, которые поставщик не может предсказать: именно по этой причине невозможно указать типичные значения годовой частоты и продолжительности. Тем не менее, статистика очень показательна в этом смысле: благодаря улучшению качества сетевой инфраструктуры количество перебоев резко сокращается. При нормальных условиях ежегодная частота таких перерывов может варьироваться от менее чем десяти до примерно пятидесяти, в зависимости от районов.
Последствия перерывов, даже временных, в основном затрагивают наиболее чувствительных пользователей:
- компьютеры, ПЛК, процессоры;
- системы управления;
- приводы;
- освещение газоразрядными лампами;
- электронные устройства;
- реле защиты и управления.
Перебои в подаче электроэнергии обычно приводят к остановке оборудования, в частности перечисленных выше категорий, но они также могут привести к некоторому повреждению. В частности, аспект, который мы хотим принять во внимание в этой статье, - это переходный процесс восстановления напряжения, который происходит сразу после прерывания.
Среди множества различных сетевых событий, которые могут привести к отключению электроэнергии, мы можем выделить две макрокатегории:
- Отключение защиты от перегрузки сети
- Срабатывание защиты от короткого замыкания или замыкания на землю
В первом случае напряжение сети падает во время перегрузки из-за перепадов напряжения, вызванных током на сопротивлениях линии: как следствие, электромеханические устройства регулирования напряжения (как те, которые расположены выше по потоку от точки подачи, так и те, которые, возможно, присутствуют ниже по потоку) стремятся противодействовать этому снижению, переходя в рабочее состояние “максимальное повышение”. Однако, если перегрузка сохраняется и защита отключена, вполне вероятно, что при восстановлении напряжения регулирующие элементы все еще находятся в том состоянии, в котором они были непосредственно перед отключением. Следовательно, если напряжение возвращается к своему номинальному значению при его восстановлении, пользователи могут испытывать стресс от напряжения, значительно превышающего номинальное.
Во втором случае за отключением защит могут последовать попытки устройств автоматического восстановления энергораспределительной компании. В этом случае множественные переходные процессы из-за различных циклов O-CO-CO автоматических выключателей увеличивают напряжение за очень короткое время.
Кроме того, после прерывания переходный процесс напряжения может иметь начальное превышение. В целом, нагрузка на наиболее чувствительное оборудование может привести к повреждению (например, электронных плат), что в случае опытных промышленных пользователей оказывает большое влияние с точки зрения затрат на остановку производства.
Чтобы уменьшить стресс, вызванный этими событиями, ORTEA изучили решение, которое стандартно поставляется на ORION PLUS, SIRIUS и SIRIUS ADVANCE, а также на более крупных энергоэффективных интеллектуальных устройствах ENERSOLVE: это система возврата к оптимальному напряжению через суперконденсаторы.
Эта функция, также называемая “амортизатором напряжения” или “плавным пуском” (слова, которые делают ее действие более понятным), вмешивается в случае сбоя питания.
Специальные суперконденсаторы, установленные на электронной плате, накапливают энергию, необходимую для приведения двигателей роликов регулятора напряжения в положение “минимального” регулирования.
После восстановления электроснабжения механическая инерция регуляторов напряжения поглотит переходный процесс, таким образом, обеспечивая нижестоящим пользователям напряжение с “ручным” переходным процессом, гораздо менее опасным, чем то, которое поступает из сети.
