Корзина:
с 9:00 до 19:00
Режим работы: Пн-Пт
+7 (495) 120-03-90
zakaz@plc.ru

Что такое провалы напряжения и как с ними бороться?

14.11.2014

силовой шкафПровал напряжения представляет собой кратковременное уменьшение или же полное исчезновение RMS напряжения. Среди основных характеристик, которые присущи провалам напряжения, следует отдельно выделить их продолжительность, а также значение минимальной величины остаточного напряжения, которое зачастую отображается в процентах от номинального напряжения. Провал напряжения свидетельствует о том, что нужное количество энергии не может поступать к нагрузке, вследствие чего возникают весьма и весьма серьезные последствия, которые непосредственно зависят от характера и назначения данной нагрузки.

При этом следует сказать о том, что падение напряжения представляет собой относительно длительное снижение напряжения, и в преимущественном большинстве случаев это вполне осознанная процедура, которая инициируется поставщиком энергии. Компании делают это для того, чтобы уменьшить нагрузку в момент пика потребления или же вследствие необычного снижения энергии в сравнении со спросом.

Электродвигатели, включая те устройства, которые дополнительно комплектуются частотными преобразователями, в преимущественном большинстве случаев являются особенно уязвимыми перед провалами напряжения, так как нагрузка все так же требует энергию, которой уже недостаточно, если речь не идет об инерции движущихся частей. В системах, в которых используется одновременно несколько электроприводов, управляющие элементы после определения степени снижения напряжения начинают подавать сигналы на отключение при наличии различных фактических значений уменьшенного напряжения. Также данные элементы обеспечивают применение различных величин замедления, что в конечном итоге провоцирует полную потерю контроля над всеми этими скоротечными процедурами.

Оборудование, при помощи которого осуществляется обработка цифровой информации, является также чрезвычайно чувствительным к различным провалам напряжения, так как данное событие в конечном итоге приводит не только к потере данных, но еще и к снижению общей эффективности работы системы обработки цифровой информации. В конечном итоге финансовый ущерб от возникновения таких последствий может быть очень серьезным.

На сегодняшний день можно отметить две основных причины, которые могут спровоцировать такие провалы напряжения, и в частности это касается подключения значительных нагрузок потребителям, а также неполадок в смежных участках цепи, которые связаны электрически.

Провалы из-за большой нагрузки

После того, как к сети электронного снабжения подключаются большие нагрузки, к примеру, мощные электродвигатели, пусковые токи могут существенно превышать номинальные. А если же цепи, а также кабельное хозяйство рассчитывается исключительно под номинальное значение тока, пусковые токи могут вызывать уменьшение напряжения не только в питающей сети, но еще и на стороне нагрузки.

Масштаб явления непосредственно связывается с общими запасами сети в соответствии с мощностью, полным сопротивлением в точке общего подключения, а также в соответствии с полным сопротивлением кабелей. Провалы, которые вызываются пусковыми токами, характеризуются не очень высокими показателями снижения напряжения, однако они имеют гораздо большую длительность по сравнению с теми, которые вызываются проблемами распределительных сетей и могут длиться 1-10 секунд.

Проблемы у потребителей, которые вызываются сопротивлением кабелей, зачастую можно достаточно просто решить. Значительные нагрузки без труда подключаются к источнику посредством использования точек общего присоединения или же через специализированные вторичные обмотки силовых трансформаторов. Если же причиной проблемы является полное сопротивление в точке общего присоединения, то в таком случае необходимо будет уже принимать более серьезные меры.

Одним из решений в данном случае может быть использование специализированных преобразователей частоты, при помощи которых обеспечивается снижение абсолютных величин провалов напряжения посредством распределения дополнительной нагрузки. Другим же решением может быть применение устройств, которые при согласовании с поставщиком могут питать цепи с меньшим полным сопротивлением, однако следует отметить тот факт, что данное решение зачастую в конечном итоге оказывается достаточно затратным.

Если же причину возникновения провалов в напряжении не удается устранить, то в таком случае необходимо будет использовать такое оборудование, при помощи которого можно будет обеспечить оптимальную компенсацию данного явления. В частности среди таких устройств следует выделить традиционные механические стабилизаторы, системы динамического восстановления напряжения, а также электронные регуляторы.

Провалы сетевого происхождения

Распределительные сети отличаются своей сложностью. Степень влияния конкретного повреждения на каком-либо конкретном участке на остальные элементы сети, а также величина и длительность провала напряжения непосредственно зависит от топологии сети, а также нагрузки генератора в точке общего присоединения и относительного значения полного сопротивления, которое присутствует на отдельно рассматриваемом участке.

Длительность возникающего провала напряжения непосредственно зависит от того, в течении какого времени реагирует защитная система на обнаружение и последующее изолирование повреждения, что составляет зачастую всего несколько миллисекунд. При этом следует сказать о том, что некоторые повреждения могут носить случайный характер, к примеру, если речь идет об упавшем на воздушные линии дереве, что достаточно быстро устраняется.

Если происходит отключение участка на длительное время при помощи защитной автоматики, то все потребители, которые находятся на данном участке, полностью обесточиваются до полного устранения проблемы, а также до того ,как будет проведена проверка и последующее подключение данного участка. Устройства автоматического повторного отключения могут несколько упростить данную ситуацию, однако их использование может также спровоцировать возникновение еще большего количества провалов в напряжении. АПВ осуществляет попытку восстановления питания в течении секунды после того, как срабатывает защитная автоматика.

Если повреждения полностью устраняются, то в таком случае осуществляется успешное повторное включение оборудования, а питание аварийного участка возвращается в нормальное состояние, при этом стоит отметить, что для такого участка в период между тем, как срабатывает защитная система и происходит повторное включение, величина провала напряжения будет составлять 100% в то время, как всевозможные нагрузки на прочих участках будут испытывать провал в меньшей величине и длительности.

Если же повреждения не устраняются в момент попытки повторного включения, то в таком случае будет осуществляться повторное включение защитной автоматики, и такой процесс будет повторяться в соответствии с тем, какое количество попыток закладывается пользователем в программу АПВ. Однако при этом нужно правильно понимать тот факт, что при осуществлении каждой попытки повторного включения на всех остальных участках будет происходить повторный провал напряжения, то есть остальным потребителям придется испытывать целую серию провалов.

Оценка качества энергии, которая предоставляется от поставщика на рынках, которые не регулирует государство, осуществляется частично или же полностью в соответствии со средним значением отсутствия питания у каждого отдельного потребителя в минутах, при этом стоит отметить тот факт, что рассчитываются только перерывы длительностью более одной минуты. Именно поэтому современные АПВ получили широкое распространение, вследствие чего и повысилось количество провалов напряжения.

Чувствительность устройств

Компьютеры в наше время представляют собой неотъемлемую часть любых хозяйственных процессов вне зависимости от их типа, то есть в данном случае нет никакой разницы – речь идет о серверах, рабочих станциях или же каких-либо управляющих модулях. Такое оборудование является просто незаменимым при необходимости обработки потоков информации, а также использования систем связи различного типа.

Именно повсеместное внедрение современных компьютеров позволило сделать очевидной для всех проблему возникновения провалов напряжения, и на заре развития компьютерных технологий монтаж различных установок обуславливает необходимость в задействовании больших усилий, связанных с обеспечением их непрерывного функционирования из-за возможности возникновения большого количества случайных отказов.

Характеристики чувствительности оборудования

Блоки питания современных электронных устройств и компьютеров зачастую оснащаются накопительным конденсатором, которым осуществляется сглаживание двухполупериодных выпрямленных сигналов, вследствие чего они по умолчанию являются предельно устойчивыми к возникновению всевозможных кратковременных провалов напряжения.

Чем большей будет емкость конденсатора, а также чем большей будет разница напряжения устройства и минимального значения, необходимого для обеспечения нормальной работы преобразователя, то более высокой будет устойчивость. Однако конструкторы при этом стараются предельно снизить общую емкость конденсатора, так как они изначально направлены на то, чтобы уменьшить размеры и вес изделия, полагаясь на минимально требуемые значения напряжения и емкости на основе возможной комбинации минимума напряжения и максимума нагрузки на питании.

Однако для того, чтобы добиться действительно полноценной защиты от случайного возникновения провалов напряжения, необходимо использовать конденсаторы, в которых присутствует не менее чем двойной запас емкости, так как только такое оборудование позволяет выдерживать цикл провала. При этом, если нужно обеспечить выдержку провала длительностью хотя бы в одну секунду, то в таком случае запас провала должен в сто раз превышать стандартный запас емкости.

Другой вариант – это применение схемотехнических решений, которые изначально рассчитаны на поддержку минимально допустимых значений напряжения по питанию. Вполне естественно, что запас прочности у оборудования, которое рассчитано на проведение работы при 230 В, является большим по сравнению с устройствами, которые рассчитаны на работу не более чем при 110 В. По умолчанию использование таких решений осуществляется в тех устройствах, которые применяются при различных номиналах напряжения.

В принципе, на сегодняшний день не существует никаких преград, которые могли бы препятствовать производству блоков питания, имеющих высокую степень устойчивости к провалам в напряжении, просто потребители на сегодняшний день не ставят вопрос перед производителями, вследствие чего компании предлагают довольно высокую цену на такие решения. Однако затраты на обеспечение защиты от провалов напряжения в данном направлении следует назвать гораздо меньшими в сравнении с теми затратами, которые требуются для предотвращения провалов напряжения на питающей сети.

Регулируемый привод может повреждаться из-за возникновения провалов в напряжении, вследствие чего большинство устройств комплектуется специализированными детекторами напряжения, которые срабатывают на определенном падении.

Индукционные двигатели имеют инерцию, что помогает при возникновении кратковременных провалов напряжении, так как в этот момент, по сути, происходит возвращение энергии. Однако после того, как будет происходить повторный разгон, энергия должна будет как-то возмещаться, и если скорость вращения будет падать менее 95% от номинальной, то в таком случае для разгона необходимо будет задействовать такой ток, который по своему значению будет практически равным пусковому, а из-за одновременного использования всех двигателей может произойти усугубление ситуации.

Всевозможные контакты и реле являются чрезвычайно чувствительными к провалам напряжения, вследствие чего они могут представлять собой слабое звено для всей цепи. При этом установлено, что устройством может размыкаться цепь даже тогда, когда показатели напряжения еще не уменьшились до порогового значения. В данном случае важно не только определить величину напряжения и интервал длительности, но еще и увидеть участки синусоида в момент провала, так как самая низкая степень устойчивости будет наблюдаться именно на гребне.

Ртутные источники света являются чрезвычайно устойчивыми к провалам напряжения. Таким образом, для обеспечения работы разогретой лампы требуется обеспечение более высокого значения стартового разряда по сравнению с холодной, вследствие чего после провала напряжения потухшая лампочка иногда не включается. Значение предельного провала напряжения для абсолютно новой лампы может составлять 45% в то время, как для старой даже 2%.

В большинстве современных систем и устройств присутствует хотя бы один вышеуказанных приборов, то есть обязательно присутствует уязвимость к возникновению провалов напряжения в той или иной степени. При этом гораздо надежнее и дешевле улучшать общую устойчивость к провалам напряжения уязвимого оборудования, чем искать решение ко всему технологическому процессу, распределительной сети или же всей электронной установке. При этом, как видно, стоимость решения постоянно вырастает по мере того, насколько далеко находится оконечное оборудование, а также насколько далеко находится сетевая инфраструктура.

Характеристики провалов происхождения по питанию

Как уже говорилось выше, возможность появления провалов напряжения так же, как и их продолжительность или же величина непосредственно зависит от топологии сети, и несмотря на то, что определенные исследования по этой теме проводились во многих странах, по сегодняшний день так и не было выведено действительно достоверной статистики, что несколько затрудняет выбор подходящего места под критически важные объекты.

В связи с этим в процессе выбора необходимо основываться на общих принципах. Таким образом, установка объекта в непосредственной близости к генерационным мощностям, а также объединение его с подземными линиями среднего напряжения – это гораздо более актуальное решение по сравнению с удаленным расположением от генерации и объединением с воздушной линией. Единственным вопросом остается только то, в каком количестве должно обеспечиваться такое преимущество.

Несложно провести корректную оценку качества транспортной составляющей, и в действительности данный факт является решающим, однако качество инфраструктуры электронного снабжения оценивать намного сложнее. Также достаточно сложно правильно проводить оценку в «чистом поле», так как попросту не с чем сравнивать, при этом исключительно в таких условиях можно сформировать качественную инфраструктуру, конечно, если поставщик электроэнергии готов продуктивно сотрудничать.

При этом даже то небольшое количество исследований, которые проводились специалистами, позволяют заключить, что возникновение провалов напряжения из-за ошибок в питании зачастую характеризуется большими интервалами длительности и в конечном итоге выходит за пределы кривых.

Уменьшая разрыв

Вполне очевидно, что в условиях современного бизнеса любой потребитель ожидает обеспечения нужной ему устойчивости покупаемого оборудования, которая позволит ему сопротивляться характерным проблемам, однако если говорить о типичном ассортименте товаров, то это несколько другой разговор. Стоимость коррекции свойств оборудования зачастую является гораздо меньше, если их реализация осуществляется еще в процессе проектирования и предварительной разработки устройства, а осуществление такого подхода обуславливает необходимость в привлечении квалифицированных специалистов, понимающих шанс повреждения и природу возникающих явлений.

При этом следует отметить тот факт, что некоторые производители все-таки признают проблему, однако в условиях чрезвычайно жесткой конкуренции на данном рынке они стараются максимально прислушиваться к тем основным требованиям, которые предъявляют потребители. Именно поэтому, пока потребители не смогут правильно сформулировать для себя соответствующие требования, не стоит ожидать соответствующих предложений от производителей, и единственным исключением в данном случае можно назвать только тех производителей, которые занимаются изготовлением регулируемых электроприводов, отличающихся повышенной устойчивостью к провалам в напряжении.

Традиционное решение всех проблем – это использование специализированного дополнительного оборудование, которое будет поддерживать мощность при возникновении провалов напряжения. Если речь идет о маломощных нагрузках, то в таком случае в качестве такого оборудования можно использовать источники бесперебойного питания, которые обеспечат защиту от провалов или же перерывов в энергоснабжении. Резервный же источник питания – это зачастую химический источник тока или же аккумулятор, вследствие чего длительного и довольно эффективного резервирования современные ИБП не предоставляют.

Зачастую использование ИБП осуществляется для того, чтобы обеспечить нужное аварийное, но при этом штатное сворачивание действующих процессов, чтобы обеспечить защиту информации, однако для того, чтобы повторно запустить технологические процессы, все равно нужно будет потратить значительное время. Нередко случается так, что при помощи ИБП обеспечивается возможность нормального переключения питания в аварийном генераторе.

Для несущественных потерь напряжения при провалах принято использовать автоматические регуляторы напряжения, и в частности это также относится к электромагнитному и электромеханическому оборудованию. За счет того, что в таких устройствах не нужно обеспечивать запас энергии, они являются достаточно эффективными в течении нескольких длительных интервалов не только при возникновении провалов, но еще и при перенапряжении.

Если речь идет о значительных нагрузках или же серьезных провалах в напряжении, то в таком случае отлично успели зарекомендовать себя специализированные системы динамического восстановления напряжения. Такие устройства объединяются с нагрузкой и предназначаются для того, чтобы восполнить нужную им часть питания, вследствие чего, к примеру, при падении напряжения до 70% система компенсирует недостающие 30%. При помощи таких систем обеспечивается компенсация электроэнергии в течении небольшого интервала, для чего принято использовать уже запасенную энергию от мощных батарей, суперконденсаторов или даже маховиков. Такие устройства не могут применяться для того, чтобы обеспечивать защиту от продолжительных провалов и перенапряжения электросети.

В компании Plc.ru вы можете приобрести лучшие модели преобразователей частоты, которые изготавливаются передовыми отечественными и мировыми производителями. Мы предлагаем вам только действительно качественное и проверенное оборудование, которое обеспечит экономическую эффективность вашего предприятия и сделает работу оборудования гораздо более производительной. 

Назад к списку новостей