Влияние частоты на электрооборудование и изоляцию

Частота электросети – один из главных параметров потребляемой электроэнергии, ее качество регламентировано требованиями межгосударственного стандарта ГОСТ 32144-2013, согласно которого предельные значения должны составлять 50 ± 0.4 Гц, при этом номинальные значения отклонения частоты не должны превышать 0.2 Гц.

Другим параметром качества электроэнергии, оказывающим непосредственное влияние на работу электрооборудования и связанным с частотой питающего напряжения, является коэффициент искажений, предельная норма которого не должна превышать 12 процентов. По сути, это гармонические составляющие от синусоиды промышленной частоты, искажающие форму питающего напряжения, однако с точки зрения частотного влияния их следует рассматривать как обособленные напряжения более высоких частот.

Еще с одним примером изменения частот мы сталкиваемся в преобразователях частоты, устройствах предназначенных для пуска и регулировки частоты вращения мощных асинхронных электродвигателей.

Каким образом частота влияет на электрооборудование

Частота питающей сети не зря находится среди основных параметров, Рассчитанное на 50 Гц оборудование при отклонениях частоты от установленной нормы страдает в не меньшей степени, чем при отклонениях напряжения. Ущерб, наносимый снижением частоты, принято оценивать по двум направлениям:

• электромагнитному, обусловленному ростом электрических потерь за счет увеличения активной и реактивной составляющих мощности, например понижению частоты всего на 1%, сопутствует увеличение потерь на 2%;
• технологическому, снижения частоты влекут за собой замедления технологических процессов, опасных появлением брака или недовыпуском продукции, опыт показывает, что потери от второй составляющей на порядок выше.

Неблагоприятным образом снижение частоты влияет на электрическое оборудование, имеющее стальные магнитопроводы, вызывая перегрев электродвигателей и сердечников трансформаторов. Повышения частоты, происходящие при резком снижении нагрузок, также могут нанести вред работающему электрооборудованию.

Не менее вредно для электроустановок влияние высших гармоник, паразитных напряжений частот кратных частоте 50 Гц.

1. Пагубное воздействие гармоник во время вращения двигателя заключается в росте потерь, нагреве обмоток электромотора, появлении вибраций.
2. Для силовых трансформаторов высокая частота гармоник опасна потерями от вихревых токов в сердечниках, и потерями на гистерезис, потерями и перегревом обмоток трансформаторов, поскольку к току промышленной частоты добавляются токи паразитных колебаний.
3. Высокие частоты гармоник выступают инициаторами сбоев в работе автоматики и защитного оборудования.

А теперь посмотрим, чем изменения частот могут грозить изоляции.

Частота сети и изоляция электрооборудования

Допустимые стандартом рамки изменения частоты на состояние изоляции никоим образом не влияют, не страшны ей и отклонения в несколько герц, а вот частоты высших гармоник оказывают существенное влияние в отношении сопротивления изоляции. Искаженный несинусоидальный сигнал способствует ионизационным процессам в слоях диэлектрика, электрическому и химическому воздействию на него, что в конечном итоге оказывается причиной ускоренного старения изоляции.

Изоляция кабелей теряет свою электрическую прочность, что приводит к неизбежному электрическому пробою. Особенно заметно влияние частоты в силовых кабелях, питающих асинхронные двигатели от частотных преобразователей.