Доза фликера
Введение ограничений на размахи изменений напряжения для источников света вызвано условиями охраны труда. При быстром изменении напряжения наблюдается резкое изменение светового потока, что приводит к зрительной утомляемости людей, снижениюпроизводительности труда.
Фликер (от англ. flicker − мерцание) − это субъективное восприятие человеком колебаний светового потока искусственных источников освещения, вызванных колебаниями напряжения в электрической сети.
Доза фликера − мера восприимчивости человека к воздействию фликера за установленный промежуток времени.
Различают кратковременную (
, для интервала 10 мин) и длительную (
, для интервала 120 мин) дозу фликера. Индексы «
» и «
» от англ.shorttime− кратковременная иlongtime− длительная соответственно.
Кратковременную и длительную дозу фликера определяют с помощью фликерметра. Кроме того, длительную дозу фликера можно рассчитать по формуле:
, (9.5)
где 
− кратковременная доза фликера наk-м интервале времени
в течение периода наблюдения
.
Несинусоидальность напряжения
В результате интенсификации производственных процессов, совершенствования существующей и внедрения новой технологии на промышленных предприятиях всё в большей степени применяют вентильные преобразователи, установки однофазной и трехфазной электросварки, мощные электродуговые печи, вольтамперные характеристики которых нелинейные. Такими же характеристиками обладают силовые трансформаторы, мощные магнитные усилители, газоразрядные лампы. Характерной особенностью этих устройств является потребление ими из сети несинусоидальных токов при подведении к их зажимам синусоидального напряжения (рис. 2).
Рис. 2. Кривые ЭДС источника питания 
, напряжения на зажимах вентильного преобразователя
и тока
фазы «А»
Несинусоидальные кривые токов можно рассматривать как сложные гармонические колебания, состоящие из совокупности простых гармонических колебаний различных частот. При этом периодическая функция изменения несинусоидальных токов удовлетворяет условиям Дирихле (ограниченная, кусочно-непрерывная, на протяжении периода имеет конечное число экстремальных значений). В связи с этим её можно разложить в ряд Фурье:
, (6)
где ν − номер гармоники; 
, 
− коэффициенты ряда Фурье; 
− номер последней из учитываемых гармоник.
При 
из выражения (6)определяют гармонику, называемую первой или основной (с частотой 50 Гц), остальные члены ряда называют высшими гармониками.
Коэффициенты ряда Фурье определяют по формулам:
; (7)
. (8)
Амплитуду v-й гармоники определяют по формуле:
(9)
Начальная фаза v-й гармоники:
. (10)
Токи высших гармоник, проходя по элементам сети, вызывают падения напряжения в сопротивлениях этих элементов,которые, накладываясь на основную синусоиду напряжения, приводят к искажению формы кривой напряжения (кривая
на рис. 2). Поэтому выражения (7) – (10) справедливы и для кривой несинусоидальных напряжений.
При разложении тока на гармонические составляющие появляются высшие гармоники с порядками
, (11)
где р− число фаз выпрямления;k− последовательный ряд целых чисел(1, 2, 3 . ).
Гармоники спорядковыми номерами 
образуют системы ЭДС и токов прямой последовательности; гармоники с порядковыми номерами 
−обратной последовательности.
Нормированные значения нормально допустимых и предельно допустимых значений представлены в табл. 1.
Табл. 1. Значения коэффициента искажения синусоидальности кривой напряжения, %
Нормально допустимое значение при 
, кВ
Предельно допустимое значение при 
, кВ
Несинусоидальность напряжения характеризуется следующими показателями:
— коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения 
;
— коэффициентом 
-й гармонической составляющей напряжения
.
Вычисляют значение коэффициента искажения кривой напряжения 
, %, по формуле:
, (12)
где 
− порядок гармоник, кратных основной частоте, учитываемых при расчёте;
− действующее значение напряжения основной частоты дляi-го наблюдения, В;
− действующее значение напряженияv-й гармоники, В;
− действующее значение фазного токаv-й гармоники, А;
− напряжение нелинейной нагрузки, В;
− номинальное напряжение сети, В.
Для вентильных преобразователей 
определяется по выражению:
, (13)
где 
− число фаз выпрямителя;
− потребляемая мощность преобразователем, ВА;
− суммарное индуктивное сопротивление сети, приведённое к мощности трансформатора преобразователя;
− угол, характеризующий коэффициент реактивной мощности;
− реактивная мощность преобразователя.
Для преобразователей учитывают следующие гармоники тока: при 6-фазной схеме – 5, 7, 11, 13; при 12-фазной схеме – 11, 13, 23 и 25; при 24-фазной схеме – 23, 25, 47 и 49-ю.
Вычисляют значение коэффициента искажения синусоидальности 
в процентах как результат усредненияNнаблюдений
на интервале времени равном 3 с:
. (14)
Число наблюдений Nдолжно быть не менее девяти.
Вычисляют значение коэффициента 
-й гармонической составляющей напряжения
, %, как результатi-го наблюдения по формуле:
. (15)
Вычисляют значение коэффициента 
-й гармонической составляющей напряжения
, %, как результат усреднения наблюдений
в интервале времени, равном 3 с, по формуле:
. (16)
Форум ООО "НПП "Энерготехника"
1)По гост 32144-2013 фликер: Ощущение неустойчивости зрительного восприятия, вызванное световым источником, яркость или спектральный состав которого изменяются во времени.
Колебания напряжения электропитания (как правило, продолжительностью менее 1 мин), в том числе одиночные быстрые изменения напряжения, обусловливают возникновение фликера.
Показателями КЭ, относящимися к колебаниям напряжения, являются кратко-временная доза фликера Pst , измеренная в интервале времени 10 мин, и длительная доза фликера Plt , измеренная в интервале времени 2 ч, в точке передачи электрической энергии.
Для указанных показателей КЭ установлены следующие нормы:
кратковременная доза фликера Pst не должна превышать значения 1,38 ,
длительная доза фликера Plt не должна превышать значения 1,0
в течение 100 % времени интервала в одну неделю.
Основная причина возникновения фликера резкое возрастание и снижение нагрузки.
При резком возрастании нагрузки происходит резкое увеличение потерь напряжения в ветвях сети, питающих эту нагрузку. В результате резко снижается напряжение в узле нагрузки. При резком уменьшении нагрузки происходит резкое снижение потерь напряжения и, следовательно, наблюдается резкое повышение напряжения в узле нагрузки.
Возникая в какой-либо точке электрической сети и распространяясь по ней, колебания напряжения оказывают отрицательное воздействие на чувствительные к ним электроприёмники, относящиеся к осветительной нагрузке.
Колебание напряжения отрицательно сказывается на работе осветительных установок. Появляется фликерэффект или мигание ламп освещения, что вызывает утомление зрения. Наиболее сильное воздействие на глаза человека проявляется при мигании света с частотой (3 – 10) Гц. В этом диапазоне допускаются минимальные колебания напряжения – менее 0,5 %.
Колебания напряжения более 10 % могут привести к погасанию газоразрядных ламп. Их зажигание происходит через несколько секунд и даже минут.
При более глубоких колебаниях, более 15 %, возможно отпускание магнитной
системы пускателей, размыкание их контактов, что может привести к нарушению технологии производства.
При колебании напряжения с размахом (10 – 15) % возможен выход из
строя конденсаторов, вентильных выпрямительных агрегатов.
Колебания напряжения оказывают заметное влияние на работу асинхронных двигателей в приводах технологического оборудования, к которому предъявляются высокие требования к точности поддержания частоты вращения приводов.
Колебание напряжения с размахом 5 % вызывает резкий износ анодов
электролизных установок. Снижается качество сварных швов.
При колебаниях напряжения нарушается нормальная работа радиоприёмных приборов, телевизоров, персональных компьютеров, рентгеновских установок.
Регулируемые электропривода обычно чувствительны к провалам напряжения, нарушая синхронизацию на производственных линиях, где она критически важна.
2)Наиболее вероятный виновник ухудшения ПКЭ доза фликер — потребитель с резко переменной нагрузкой.
Оцените, кто из электро потребителей в общей точке присоединения, способен резко увеличивать и снижать нагрузку. К таким потребителям в первую очередь относятся дуговые сталеплавильные печи, электросварочные установки, поршневые компрессоры и другие.
Для уменьшения влияния дозы фликера на чувствительное электрооборудования резко переменную нагрузку подключают к отдельным вводом электропитания, где нет такой возможности увеличивают сечение питающей линии электропитания.
3)Теоретически возможна,в случае если не были обеспечены надежные контакты при подключении измерительных цепей напряжения измерителя ПКЭ к точке контроля.
Кратковременная доза фликера как исправить
Термин «доза фликера» применяется как систематическая или случайная вариация амплитуды напряжения в пределах от 0.9 до 1.1 от номинального. Иногда термины фликер и изменения напряжения используются взаимозаменяемо. Но изначально, фликер характеризует именно визуальное восприятие нестабильности светового потока, чья интенсивность и спектральный состав изменяются во времени. Амплитуда изменений напряжения обычно — меньше чем 10 %, поэтому поведение электрических устройств не меняется. Не смотря на это, подобные небольшие возмущения вызывают изменения светового потока, заметные человеческому глазу. Эта визуальная чувствительность сильно зависит от частоты возмущающих процессов, и достигает своего пика при частоте приблизительно 7-10 Гц. В этом диапазоне будет заметно изменение величины действующего напряжения питающего источник света даже на 0,3% от номинального.
Невозможно полностью избавиться от фликера, но в значительной степени уменьшить этот эффект можно через:
* увеличение мощности короткого замыкания системы электроснабжения;
* уменьшение циркулирующей реактивной мощности
* ограничение пусковых токов электродвигателей
Просадки напряжения
Просадки напряжения — кратковременные перерывы энергоснабжения. Просадки напряжения это двумерные электромагнитные возмущения которые характеризуются амплитудой и продолжительностью. Суть просадки заключается в том, что в этом периоде энергия к потребителю не подводится должным образом и это может вызывать различные последствия в зависимости от типа нагрузки. В соответствии со стандартом международной электротехнической комиссии, под просадками напряжения подразумеваются внезапные уменьшения напряжения, затрагивающие распределительную сеть, ниже 90 % от опорного напряжения.
Это уменьшения должны быть восстановлены в течении 60 с. Всякий раз, когда напряжение падает до нуля, это классифицируется как кратковременные перерывы энергоснабжения.
Продолжительность кратковременного провала напряжения — интервал между моментом, когда напряжение падает ниже порогового значения и момент, когда напряжение снова повышается выше порога. Глубина кратковременного провала напряжения — это разность между номинальным и остаточным напряжением.
Пусковые режимы мощных потребителей и короткие замыкания сети это основные причины провалов напряжения. Провалы, вызванные пусковыми токами, менее глубоки и но более продолжительны(до нескольких секунд) чем провалы вызванные короткими замыканиями сети (меньше чем одна секунда). Во время пуска энергоёмких потребителей, величина токов протекающих по сети, может быть значительно больше чем в установившемся режиме. А так как фидеры и кабель системы электроснабжения сконструированы для работы в установившемся режиме, высокие значения тока вызывают значительное падение напряжения.
Характеристика показателей качества электроэнергии
Размах изменения напряжения вычисляют по формуле, % (3.4) где , – значения следующих один за другим экстремумов (или экстремума и горизонтального участка) огибающей среднеквадратичных значений напряжения, в соответствии с рис.3.1. Рис.3.1. Колебания напряжения Частота повторения изменений напряжения , (1/с, 1/мин) определяется по выражению: (3.5) где m – число изменений напряжения за время Т;
Т – интервал времени измерения, принимаемый равным 10 мин. Если два изменения напряжения происходят с интервалом менее 30 мс, то их рассматривают как одно. Интервал времени между изменениями напряжения равен: (3.6) Оценка допустимости размахов изменения напряжения (колебаний напряжения) осуществляется с помощью кривых зависимости допустимых размахов колебаний от частоты повторений изменений напряжения или интервала времени между последующими изменениями напряжения. КЭ в точке общего присоединения при периодических колебаниях напряжения, имеющих форму меандра (прямоугольную) (см. рис 3.2) считают соответствующим требованиям стандарта, если измеренное значение размаха изменений напряжения не превышает значений, определяемых по кривым рис. 3.2 для соответствующей частоты повторения изменений напряжения , или интервала между изменениями напряжения . Рис.3.2. Колебания напряжения произвольной формы (а) и имеющие форму меандра(б) Предельно допустимое значение суммы установившегося отклонения напряжения δUУ и размаха изменений напряжения ?Ut в точках присоединения к электрическим сетям напряжением 0,38 кВ равно ±10 % от номинального напряжения . Доза фликера — это мера восприимчивости человека к воздействию колебаний светового потока, вызванных колебаниями напряжения в питающей сети, за установленный промежуток времени. Стандартом устанавливается кратковременная () и длительная доза фликера () (кратковременную определяют на интервале времени наблюдения, равном 10 мин, длительную на интервале – 2 ч). Исходными данными для расчета являются уровни фликера, измеряемые с помощью фликерметра — прибора, в котором моделируется кривая чувствительности (амплитудно-частотная характеристика) органа зрения человека. В настоящее время в Российской Федерации началась разработка фликерметров для контроля колебаний напряжения. КЭ по дозе фликера соответствует требованиям стандарта, если кратковременная и длительная дозы фликера, определенные путем измерения в течении 24 ч или расчета, не превышают предельно допустимых значений: для кратковременной дозы фликера – 1,38 и для длительной – 1,0 (при колебаниях напряжения с формой, отличающейся от меандра) . Предельно допустимое значение для кратковременной дозы фликера в точках общего присоединения потребителей электроэнергии, располагающих лампами накаливания в помещениях, где требуется значительное зрительное напряжение, равно 1,0, а для длительной — 0,74, при колебаниях напряжения с формой, отличающейся от меандра. 3.3 Несинусоидальность напряжения В процессе выработки, преобразования, распределения и потребления электроэнергии имеют место искажения формы синусоидальных токов и напряжений. Источниками искажений являются синхронные генераторы электростанций, силовые трансформаторы, работающие при повышенных значениях магнитной индукции в сердечнике (при повышенном напряжении на их выводах) преобразовательные устройства переменного тока в постоянный и ЭП с нелинейными вольт — амперными характеристиками (или нелинейные нагрузки). Искажения, создаваемые синхронными генераторами и силовыми трансформаторами, малы и не оказывают существенного влияния на систему электроснабжения и на работу ЭП. Главной причиной искажений являются вентильные преобразователи, электродуговые сталеплавильные и руднотермические печи, установки дуговой и контактной сварки, преобразователи частоты, индукционные печи, ряд электронных технических средств (телевизионные приемники, ПЭВМ), газоразрядные лампы и др. Электронные приемники электроэнергии и газоразрядные лампы создают при своей работе невысокий уровень гармонических искажений на выходе, но общее количество таких ЭП велико. Из курса математики известно, что любую несинусоидальную функцию (например, см. рис.3.3), удовлетворяющую условию Дирихле можно представить в виде суммы постоянной величины и бесконечного ряда синусоидальных величин с кратными частотами. Такие синусоидальные составляющие называются гармоническими составляющими или гармониками. Синусоидальная составляющая, период которой равен периоду несинусоидальной периодической величины, называется основной или первой гармоникой. Остальные составляющие синусоиды с частотами со второй по n-ую называют высшими гармониками. Рис.3.3. Несинусоидальность напряжения Несинусоидальность напряжения характеризуется следующими показателями :