Обзор аварии со взрывом на подстанции в Сиане: влияние и вред провалов напряжения! 

 Современное полупроводниковое производственное оборудование предъявляет очень высокие требования к качеству электроснабжения: даже мгновенное снижение напряжения может привести к остановке производственной линии и вызвать огромные прямые и косвенные экономические убытки:
Прямые потери: повреждение и отходы кремниевых пластин полупупроводниковых изделий, сокращение срока службы оборудования и даже его повреждение, затраты на ручную очистку производственной линии и т.д.
Косвенные потери: время, необходимое для перезапуска производственной линии, снижение качества продукции, задержки сроков поставки и т.д.
Поэтому провалы напряжения стали наиболее важной проблемой качества электроэнергии, влияющей на полупроводниковые производственные предприятия, и усиление мониторинга и анализа таких событий, как провалы напряжения, имеет чрезвычайно важное практическое значение.

В последние годы проблемы качества электроэнергии, такие как колебания напряжения, падения напряжения, гармоники, вызванные нелинейными, ударными и несимметричными нагрузками, вызвали широкое внимание в отрасли. Провалы напряжения оказывают серьезное влияние на многие устройства автоматического управления, вызывая их ложное срабатывание. Традиционные источники стабилизированного переменного напряжения не могут решить проблему провалов напряжения, поскольку их время реакции недостаточно быстрое. С ростом уровня автоматизации промышленности все большее внимание уделяется провалам напряжения. Независимо от отрасли, в которой вы работаете, Shanghai Kunyou Electric Co., Ltd. может предоставить комплексные услуги. От мониторинга и анализа качества электроэнергии, его верификации до улучшения качества электроэнергии, а также последующей технической поддержки и эксплуатации, мы всегда основываемся на предоставлении комплексных и экономически эффективных решений по управлению провалами напряжения, позволяя клиентам с минимальными вложениями предотвратить максимальные потери и получить сверхвысокую отдачу.
Шанхайская компания Kunyou Electric Co., Ltd. предлагает продукты, решения и услуги в отрасли качества электроэнергии, чтобы вместе с вами решить проблему провалов напряжения (так называемое "мерцание напряжения") и избежать производственных потерь.

Определение провала напряжения:

Провал напряжения (Voltage Sag) — это явление, при котором напряжение питания внезапно падает на короткое время, его типичная продолжительность составляет 0,5–30 циклов, обычно не превышая 1 секунды.
В инженерии провал напряжения обычно описывается двумя переменными: глубина провала (Sag Magnitude) и продолжительность (Duration Time). Как правило, при провалах напряжения с большей глубиной продолжительность короче, а при меньшей глубине — продолжительность дольше.
Провалы напряжения относятся к категории качества электроэнергии. Качество электроэнергии (Power Quality) — это состояние напряжения, тока или частоты, обеспечивающее нормальную работу электрооборудования. Согласно статистике Американского электроэнергетического института (EPRI), более 90% проблем с качеством электроэнергии вызваны провалами напряжения (Voltage Sag) и всплесками напряжения (Voltage Swell), причём провалы напряжения являются основной причиной аварий.
Качество электроэнергии отличается от надёжности электроснабжения, которая определяется как отношение фактического времени электроснабжения к номинальному времени за определённый период. Возьмём для примера надёжность электроснабжения 99.99999% (на практике достичь такой высокой надёжности в семь девяток крайне сложно). При расчёте на год в 365 дней суммарное время отключений составляет 3.1536 секунды в год. Однако, несмотря на такую высокую надёжность, провалы напряжения могут происходить в среднем 10-12 раз в год.
Отношение между провалами напряжения и кратковременными перерывами представляет собой непрерывный спектр: *серьёзные провалы напряжения фактически являются кратковременными перерывами, что зависит от причин возникновения провалов, расстояния от точки контроля до места неисправности и других факторов. Вероятность таких событий составляет лишь около 8% от всех случаев провалов напряжения, но они наносят *больший ущерб. В академической среде провалы напряжения относят к категории качества электроэнергии, а кратковременные перерывы — к категории надёжности электроснабжения. Однако при разработке мер по устранению часто необходимо исходить из предельных условий для кратковременных перерывов, поскольку они наносят потребителям больший ущерб. В целом, исследования и меры по устранению провалов напряжения и кратковременных перерывов направлены на повышение надёжности электроснабжения потребителей и сокращение значительных экономических потерь и **рисков, связанных с незапланированными остановками.

Причины возникновения провалов напряжения:
Явление понижения напряжения, возникающее с центром в точке неисправности, с момента обнаружения неисправности реле до момента её устранения выключателем, когда происходит сбой в энергосистеме из-за таких факторов, как молния и т.д. Время мгновенного понижения напряжения совпадает со временем устранения неисправности защитным реле.
С точки зрения источника понижения напряжения, причины делятся на две категории:
1. Провалы напряжения, вызванные со стороны большой энергосистемы, включая электростанции и линии высоковольтной передачи. Такие факторы, как молния, сильный ветер, замыкание на землю, короткое замыкание, разрыв цепи и т.д. Такое понижение напряжения обычно имеет широкую зону воздействия и является событием с высоким риском и низкой вероятностью;
2. Провалы напряжения, вызванные со стороны распределительной сети. Запуск крупного оборудования, молния, сильный ветер, замыкание на землю, разрыв цепи, короткое замыкание и т.д. Такое понижение напряжения обычно имеет небольшую зону воздействия и является событием с высоким риском и высокой вероятностью. (Конечные нервные окончания большой энергосети* места, склонные к "воспалению").

По характеристикам действия при снижении напряжения их можно разделить на два типа:
1. Снижение напряжения, вызванное устранимыми неисправностями. Обычно не сопровождается срабатыванием защитных выключателей, линия электропитания не размыкается мгновенно, например, снижение напряжения, вызванное запуском электродвигателя, сильным ветром и т.д. При таком снижении напряжения остаточное напряжение, как правило, достаточно высокое.
2. Снижение напряжения, вызванное постоянными неисправностями. Такая неисправность вызывает срабатывание защиты, автоматическое повторное включение или переключение на резервный источник. Если автоматическое повторное включение успешно, линия электропитания будет мгновенно разомкнута с глубоким снижением напряжения или даже переходом в кратковременное прерывание; если неуспешно, то линия надолго останется без электропитания, что уже выходит за рамки временного снижения напряжения. Например, снижение напряжения, вызванное неисправностями такими как удар молнии, обрыв, короткое замыкание, замыкание на землю и т.д. При таком снижении напряжения остаточное напряжение, как правило, низкое.”
“С точки зрения источников снижения напряжения и характеристик действия, *наиболее серьезной ситуацией является временное снижение напряжения, вызванное постоянными неисправностями на стороне крупной энергосистемы. Для энергосистемы это вызывает срабатывание защит на большой площади, влияя на надежность электроснабжения всей сети, особенно снижение напряжения вблизи источников питания, что приводит к проблемам прохождения низкого напряжения для возобновляемой энергетики (такой как ветровая и фотовольтаическая) и микросетей, проблемам прохождения низкого напряжения для вспомогательных механизмов тепловых электростанций, охват влияния очень большой, вплоть до кратковременных прерываний по всей сети и аварийных отключений на больших площадях. Для потребителей остаточное напряжение при таком снижении низкое, продолжительное, и на низковольтные шины потребителя поступает уже не временное снижение напряжения, а происходит кратковременное прерывание, вызывающее еще более широкие и серьезные последствия.”

Влияние и вред провалов напряжения:

Во время многих аварий даже не наблюдается мерцания люминесцентных ламп, что вызывает недоумение. Большинство машин продолжают работать, в то время как некоторые останавливаются. Хотя такие аварии происходят не слишком часто, в среднем 1-2 раза в месяц, но именно такие ситуации ежегодно причиняют прямой и косвенный экономический ущерб, который трудно оценить.
В современном промышленном производстве широко применяется электронное и силовое оборудование, такое как ПЛК, преобразователи частоты, шины, контакторы, реле, контроллеры и т.д. Чувствительность этих компонентов к провалам напряжения различна, но как только эти компоненты прекращают работу из-за провалов напряжения, всё оборудование или производственная линия оказываются под воздействием.
Полупроводниковая промышленность
К производственному процессу и окружающей среде (такой как температура, чистота воздуха и т.д.) предъявляются высокие требования, а также полупроводниковый завод является взаимосвязанной системой, при возникновении проблемы в любом звене вся технологическая производственная линия должна быть остановлена. Например, если охладитель (chiller) останавливается из-за временного падения напряжения, температура не соответствует производственным требованиям, и другие технологические процессы также останавливаются из-за каскадных отказов. Продукция, находящаяся в обработке (такая как пластины и т.д.), бракуется, а для перезапуска и соответствия производственным требованиям требуется длительное время (не менее получаса).
Автомобильная промышленность
Например, в окрасочном цехе предъявляются высокие требования к температуре, влажности, давлению входящего и выходящего воздуха, а также к самим технологическим процессам (электрофорез, сушка и т.д.), и эти факторы взаимосвязаны. Как только сушильная печь (контролирующая температуру) останавливается, вся производственная линия останавливается, кузова, находящиеся в процессе электрофорезного окрашивания и сушки, бракуются, а для перезапуска и соответствия производственным требованиям требуется 1-2 часа.
Шинная промышленность
Если котёл, обеспечивающий паром процесс вулканизации, останавливается из-за проблем с качеством электроэнергии, то на его перезапуск и восстановление работы требуется более получаса, что приводит к полной браковке продукции процесса вулканизации.
Отрасль автоматизации
Из-за хаотичных отключений и включений электроэнергии, провалы напряжения приводят к повреждению компонентов или обрабатывающего оборудования, а станки с ЧПУ требуют перенастройки управляющих процессов;
Провалы напряжения влияют на качество сварки роботов-сварщиков, иногда требуя повторной термообработки или перезапуска сварочных программ;
Провал напряжения вызывает внезапную остановку линии окраски, перед перезапуском управления печью требуется 30 минут для очистки системы управления воздухом.
Больше времени при простое из-за провала напряжения тратится на перезапуск всей производственной линии (сообщается, что из-за провала напряжения длительностью 4 цикла потребовалось 72 минуты для восстановления работы производственной линии, что привело к убыткам до $700,000)
Провалы напряжения приводят к прекращению работы лифтов, автоматических систем пожаротушения и сигнализации в коммерческих и жилых зданиях
Перерабатывающая промышленность, бумажная промышленность, стекольная промышленность
Внезапная остановка современной производственной линии из-за провала напряжения означает, что перед перезапуском требуется несколько часов для очистки оборудования от отходов.
IT, связь
2-секундное перерыв в электропитании в вычислительном центре привело к потерям примерно в $600,000. Однократный провал напряжения в компании Hangzhou Eastxin Communications Mobile Phone привел к потерям в размере ￥3,000,000.
Медицинская отрасль
Снижение напряжения в медицинском оборудовании вызывает его ненормальную работу, что влияет на диагностику, **, проведение операций и даже угрожает жизни пациента.
Снижение напряжения приводит к остановке оборудования и прекращению производства, что влечёт за собой такие последствия, как брак продукции, повреждение оборудования и инструментов, но ещё большее влияние оказывает то, что для перезапуска и достижения необходимых для производства условий требуется длительное время.
Проблема снижения напряжения затрагивает многие отрасли и предприятия, но наносимый ими ущерб различен. При оценке следует, во-первых, учитывать убытки от остановки оборудования и прекращения производства, частичной или полной порчи обрабатываемой продукции, разрушения режущих инструментов; во-вторых, необходимо учитывать время, необходимое для перезапуска оборудования и достижения условий, необходимых для производства, — это убытки от упущенной возможности нормальной работы.

Исследование потерь, вызванных проблемами качества электроэнергии

Еще в 2012 году соответствующие организации провели экономическое исследование потерь, вызванных проблемами качества электроэнергии на Филиппинах, и пришли к выводу, что ежегодные потери достигают 21 миллиарда юаней, что составляет 1,34% от ВВП Филиппин в 2012 году, равного 1,55 триллиона юаней, при этом промышленные потери достигли 97,53%, из которых 71% приходятся на провалы напряжения и отключения электроэнергии.
Исследование экономического влияния качества электроэнергии, проведенное Азиатским альянсом отраслей качества электроэнергии по поручению Бюро по экономическому регулированию и эксплуатации Государственного комитета по развитию и реформам, после многочисленных исследований и анализа показало, что единовременные потери от событий, связанных с качеством электроэнергии в полупроводниковой промышленности, значительно выше, чем в выборках других отраслей.