Льготные условия

Нормы качества электроэнергии

В типовом договоре энергоснабжения детально прописаны обязательства поставщика. Одно из них касается показателей качества электроэнергии.

Будет полезным узнать, что конкретно подразумевается под этим термином, о каких показателях идет речь, а также получить информацию о действующих нормативных документах.

Эти сведения позволят грамотно составить претензию к поставщику, если качество электроэнергии не отвечает установленным требованиям стандарта ГОСТ.

Что такое качество электроэнергии?

Для каждого типа электрической сети установлены определенные характеристики (параметры качества). Соответствие между ними и действительными значениями определяет качество электрической энергии.

Изменения ПКЭ могут возникнуть вследствие потерь электроэнергии при передаче на расстояние, увеличением потребляемой нагрузки, электромагнитных явлений и т.д.

Для оценки качества электричества осуществляются замеры основных показателей КЭ. Подробно они расписаны в нормах ГОСТа 13109-97, а также в его новой редакции 13109 99, приведем выдержки с кратким описанием каждого показателя.

Основные показатели качества электроэнергии

Поскольку идеального соответствия номинальным параметрам добиться невозможно, в нормировании показателей предусмотрены отклонения. Они могут быть допустимыми и предельно допустимыми. Ниже перечислены основные показатели качества и указаны приемлемые нормы для каждого из них

Отклонение напряжения

Данный показатель определяется при помощи специального коэффициента, характеризующего установившиеся отклонения по отношению к номинальным. Для расчета используется следующая формула: δUуст = 100% * (Uт — Uн)/Uн , где Uт – текущий показатель , Uн – номинальный. Измерения показателей качества производится на приемниках электроэнергии. Осцилограмма данного процесса представлена ниже.

Рис. 1. Установившееся отклонение и колебания напряжения

Такие отклонения качества характерны при существенных изменениях нагрузки или больших потерях в процессе передачи электроэнергии. Допустимыми считаются показатели при Uуст не более 5,0%, предельно допустимые – 10,0%.

Колебания напряжения

Данный параметр характеризует временные отклонения амплитуды колебаний электротока. Осцилограмма процесса представлена на рисунке 1. Это составной параметр качества электроэнергии, поскольку для характеристики колебаний напряжения необходимо учитывать:

размах изменений;
дозу колебаний (частоту повторений) ;
длительность отклонений.

Для первых двух пунктов необходимо дать небольшие пояснения.

Размах изменения напряжения.

Данный параметр качества электроэнергии описывается разностью между максимальными и минимальными отклонениями. Коэффициент размаха определяется следующей формулой: (UPmax — UPmin)/Uном , где UPmax – максимальная величина размаха, UPmin – минимальная, Uном – номинальное значение. Допустимое значение для коэффициента размаха – не более 10%.

Доза колебаний напряжения.

Данный критерий служит для описания частоты, с которой происходят отклонения. Следует учитывать, что если временной период между колебаниями меньше 30,0 миллисекунд, то их необходимо рассматривать как одно отклонение.

Для расчета используется следующее выражение: Fповт = m/T , при этом m определяет количество изменений за определенный временной период измерений – Т, равный 10-ти минутам. Нормы этого показателя напрямую связаны с дозой фликера, она будет описана ниже.

Отклонение частоты

В системах общего назначения для этого параметра установлено значение 50,0 Гц. Нормы стандарта допускают увеличение или уменьшение частоты на 2,0% или 4,0% (допустимые и предельные показатели, соответственно). Превышение допустимых отклонений частоты приводит выходу из строя импульсных БП, сбоям в работе электрогенераторов.

Доза фликера

Данный параметр описывает влияние на человека, производимое мерцанием источников света по причине изменения амплитуды электротока. Измерения производятся при помощи специальных приборов, определяющих допустимое мерцание.

Коэффициент временного перенапряжения

Эта характеристика определяет насколько текущая амплитуда выше предельно допустимого порога. Такие отклонения характерны при КЗ или коммутационных процессах. Случайный характер отклонений не позволяет нормировать показатель, но собранная статистика используется при определении качества электроэнергии однофазной или трехфазной сети.

Осцилограмма перенапряжения и провала напряжения

Провал напряжения

Под этим параметром подразумевается значительное снижение амплитуды (более 10,0% от номинального), с последующим восстановлением. Причиной провалов напряжения может быть КЗ, резкое увеличение нагрузки.

Характеристики для данного показателя качества электроэнергии описываются следующими составляющими:

Глубина «проседания» напряжения, в некоторых случаях она может стремиться к нулю.
Количеством отклонений за определенный промежуток времени.
Продолжительностью.

Последнее требует пояснения.

Длительность провала напряжения.

По этому критерию можно судить как о качестве, так и надежности электроснабжения. «Проседание» с минимальной продолжительностью может не вызвать сбоев в работе электрических и электронных устройств.

При длительности в несколько секунд, велика вероятность отключения оборудования с электрическими или электронными схемами управления.

Помимо этого возрастает реактивная составляющая электродвигателей, что приводит к снижению коэффициента мощности.

В связи со случайной природой явления, его нормирование не предусмотрено.

Импульсное напряжение

Проявляется в виде краткосрочного (до 10-ти миллисекунд) увеличения амплитуды электроэнергии. Вызвать такой резкий скачок могут коммутационные процессы или грозовые разряды. Поскольку такие состояния сети носят случайный характер, нормирование импульсов не предусмотрено.

Импульс высокого напряжения

Для описания высокочастотных импульсов используются следующие характеристики:

Параметр максимальной амплитуды. В сетях до 1-го кВ, при прямом попадании разряда молнии, амплитуда выброса может достигать 6-ти кВ.
Длительность. Продолжительность высокоамплитудного (грозового) импульса, как правило, не превышает нескольких миллисекунд.

Несимметрия напряжений в трехфазной системе

К такому явному ухудшению качества электроэнергии может привести неправильно распределенная нагрузка между фазами одной цепи, КЗ на землю, обрыв нейтрали, подсоединение потребителя с несимметричной нагрузкой.

Характерный перекос фаз

В связи с этим установлено требование, согласно которому разница нагрузки между фазами одной цепи не должна быть более 30,0% в пределах одного электрощита и 15,0% в начальной точке питающей линии.

Для определения показателей несимметрии используются коэффициенты нулевой и обратной последовательностей. Первый рассчитывается по формуле: Кнп = 100% * Uнп / Uном, второй: Коп = 100% * Uоп / Uном, где Uнп – амплитуда нулевой последовательности, Uоп — обратной.

Согласно установленным нормам регулирования напряжения в сетях до 1-го кВ значение Uнп и Uоп должны быть не более 2% и 4% (допустимое и предельное значения).

Несинусоидальность формы кривой напряжения

Данный вид некачественной электроэнергии связан с наличием сторонних гармоник. Чем выше частотность паразитной составляющей, тем больше величина искажения. Это видно если сравнить гармонику тока высокого (см. рис. 5) и третьего порядка (рис. 6).

Рис 5. Гармоника высокого порядка

Причина такого отклонения – подключение к сети потребителя с нелинейной ВАХ. Характерный пример – преобразователь на тиристорах.

Рис. 6. Гармоника третьего порядка

Для описания данного отклонения от качественных показателей используется коэффициент синусоидальных искажений, который определяется формулой Kи = ⎷∑UN2 / Uном * 100%, где U – амплитуда гармоник.

Допустимые и предельно допустимые нормы, характеризующие качественную или некачественную электроэнергию для различных сетей, приведены в таблице ниже.

Допустимые коэффициент искажения синусоидальности для различных электросетей

Как проверить и измерить качество электрической энергии?

Прежде, чем приступать к измерениям, определяющим качество электрсети, следует принять во внимание, что ПКЭ должны быть зафиксированы представителями поставщика электроэнергии. По результатам проверки составляется акт, на основании которого можно предъявлять претензию.

Для проверки всех характеристик электроэнергии на соответствие требованиям ГОСТ 53144-2013, ГОСТ Р 54149-2010 и другим нормативным документам, потребуется специальная измерительная техника. Но часть основных показателей можно измерить, используя обычный мультиметр или определить несоответствие по косвенным признакам.

Как самостоятельно выявить снижение качества электроэнергии?

Перечислим показатели, которые можно проверить, используя мультиметр в режиме измерения переменного напряжения:

Устоявшееся отклонение.
Перенапряжение (включая перекос фаз).
Провалы.

Второй и третий пункт довольно условны, длительность искажения может быть недостаточной для реакции прибора, а перепады напряжения будет сложно отличить от перенапряжений и провалов.

К косвенным методам определения качества электроэнергии относится анализ состояния сети по работе лампы с нитью накала. Слишком яркое свечение укажет на повышенное напряжение, тусклое – будет свидетельствовать о «проседании», мигание засвидетельствует перепады.

Нехарактерная работа электрооборудования также свидетельствует о недостаточном качестве электроэнергии. Например, компрессор холодильника постоянно функционирует, нестабильная работа электроники, самопроизвольное отключение бытовой техники, все это указывает на недостаточное напряжение в бытовой сети. Превышение напряжения вызовет срабатывание реле защиты, если оно было установлено.

Список использованной литературы

И.И.Карташев «Управление качеством электроэнергии» 2017
В.Ф.Ермаков «Качество электроэнергии» 2008
Белоусов В.Н. «Основные положения порядка сертификации электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения» 2007
Ананичева С.С., Алексеев А.А., Мызин А.Л. «Качество электроэнергии регулирование напряжения и частоты в энергосистемах» 2012
Куско А., Томпсон М. «Качество энергии в электрических сетях» 2008
К. Г. Коноплев «Повышение качества электрической энергии в автономных электрических системах при импульсном регулировании» 2006

Качество электроэнергии: требования и измерения

Вопрос, что такое качество электричества, возник одновременно с началом коммерческой передачей энергии конечному потребителю, будь то частное лицо, компания или государственный заказчик. Качественные и количественные измерения проводятся постоянно, согласно ГОСТ характеристики электроэнергии должны лежать в установленных пределах — иначе пользователь может требовать компенсации понесённых расходов, в том числе и в судебном порядке.

Чтобы получить точные характеристики, соблюсти нормы качества электроэнергии в системах электроснабжения, обратитесь в «ЛАБСИЗ». Мы знаем, как правильно измерить и оценить параметры, а после окончания работ представим отчёт, в котором будут содержаться основные показатели качества электрической энергии.

Определение контролируемой величины

Электричество, передаваемое по сетям на возмездной основе, является таким же товаром, как хлеб, вода, автомобили, недвижимость. Конечный потребитель рассчитывает, что нормы качества электрической энергии, которую он получает, отвечают ГОСТам, ПУЭ, СанПиНам.

Требования, предъявляемые к товару, лежат в области российского и международного права: не поддерживая характеристики электроэнергии в системах электроснабжения, поставщик наносит материальный урон и покупателю (оборудование, подключённое к сети, быстрее выходит из строя), и самому себе (безответственная или недобросовестная компания платит штрафы, теряет клиентов).

Терминологически характеристики электрической энергии ГОСТ — не один параметр, а совокупность характеристик, на основании которых и принимается решение о допустимости пользования поставляемым током.

Требования к электроснабжению высоки; задача усложняется тем, что для совокупности качество электроэнергии напряжение, сила тока, частота — постоянно меняющиеся параметры, строго зафиксировать которые не представляется возможным.

Выявить параметры электричества для определения её пригодности сложно ещё по двум причинам:

Товар не представлен в материальном виде: он преображается, то есть теряет исходные свойства, сразу после потребления подключённым оборудованием. Следовательно, контролировать показатели и нормы качества электрической энергии необходимо до этого преобразования: поставщику — на выходе, потребителю — на входе.
На характеристики потребляемого тока влияет и состояние электроконтуров покупателя.

«ЛАБСИЗ» проведёт измерение показателей качества электрической энергии — и точно установит, соответствует ли потребляемый или поставляемый вами товар действующим регламентирующим документам.

Контролируемые характеристики

Параметры тока, получаемого пользователем, в общем случае регулируются ГОСТами и подчинёнными документами: ПУЭ, ПТЭЭП. Кроме того, показатели качества электрической энергии, потребляемой клиентом, должны быть прописаны в заключённом с поставщиком договоре.

Основные показатели качества электроэнергии, учитываемые при комплексном анализе, который выполняет «ЛАБСИЗ»:

Амплитуда колебаний напряжения. Измеряется в реальном времени, при помощи вольтметра. Основная единица отсчёта времени — минута.
Коэффициент искажения напряжения. Показывает, насколько показатели качества электроэнергии отличаются от заданных на минимальном и максимальном пике.
Коэффициент несимметричности напряжения. Показывает, в какой степени характеристика незеркальна в пределах синусоиды.
Коэффициент перенапряжения. Требования к параметрам электроэнергии устанавливают предельное значение перенапряжения: поднимаясь выше, показатель навредит подключённому к сети оборудованию.
Отклонения характеристик электроэнергии по амплитуде/частоте мерцания. Эта характеристика непосредственно связана с психологическим восприятием освещения человеком. Измеренное значение сравнивают с нормативным.
Длина провала напряжения. Анализатор качества электроэнергии помогает установить максимальный интервал времени, в течение которого напряжение остаётся ниже минимальной допустимой отметки.

Все отклонения от допустимых параметров рассчитываются в натуральном или процентном отношении. Проверка качества электроэнергии, проведённая «ЛАБСИЗ», поможет выявить имеющиеся изъяны — и привести характеристики к нормативным значениям.

Порядок оценки параметров

Выполнить полноценный контроль качества электроэнергии без применения сложных высокоточных приборов невозможно. Лицензированные компании, включая «ЛАБСИЗ», применяют оборудование, совмещающее функции измерителя и анализатора.

Свойства передаваемого тока постоянно меняются — только периодичность контроля качества электроэнергии позволит своевременно выявить проблемы и ликвидировать их.

Специалисты «ЛАБСИЗ» достаточно квалифицированы, имеют допуски на проведение замеров и оценки состояния электросетей.

Ориентировочные сроки контроля параметров электроэнергии — раз в 6–24 месяца, в зависимости от условий использования.

Оценка в «полевых условиях»

Точно установить, что параметры качества электроэнергии не отвечают требованиям, без специального оборудования нельзя. Однако даже визуально можно определить, что пришло время проверить, не нарушаются ли нормы качества электроэнергии.

Признаками отклонений являются:

Постоянное раздражающее мерцание осветительных приборов, даже после замены ламп.
Частое перегорание подсветки, бытовой техники.
Характеристики электричества не соответствуют заявленным, если постоянно прерывается работа промышленного или вычислительного оборудования.

Субъективный и в то же время надёжный показатель ненадлежащих параметров сети — плохое самочувствие (усталость, раздражительность) при включении искусственного освещения.

Что предпринять, если поставляемая энергия не отвечает нормам

Система качества электроэнергии, применяемая «ЛАБСИЗ», предохраняет пользователя от переплаты за некачественный товар, перегорания оборудования, коротких замыканий. При аварии, предположительно произошедшей по вине поставщика, нужно:

Вызвать независимого эксперта, чтобы тот провёл обследование пострадавшего контура и приборов.
Получить акт обследования, подтверждающий ненадлежащее качество электроэнергии.
Составить исковое заявление к поставщику, приложив к нему выданный и заверенный «ЛАБСИЗ» акт.
Обратиться в суд за возмещением убытков.

В дальнейшем имеет смысл сменить поставщика некачественной энергии, а если это невозможно — регулярно проводить проверку поставляемой энергии, чтобы исключить новые потери и несчастные случаи.

Показатели качества электрической энергии

Стандартом устанавливаются следующие показатели качества электроэнергии (ПКЭ):

установившееся отклонение напряжения
размах изменения напряжения
доза фликера
коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения
коэффициент n-ой гармонической составляющей напряжения
коэффициент несимметрии напряжений по обратной последовательности
коэффициент несимметрии напряжений по нулевой последовательности
отклонение частоты
длительность провала напряжения
импульсное напряжение
коэффициент временного перенапряжения

При определении значений некоторых ПКЭ стандартом вводятся следующие вспомогательные параметры электрической энергии:

интервал между изменениями напряжения
глубина провала напряжения
частота появления провалов напряжения
длительность импульса по уровню 0,5 его амплитуды
длительность временного перенапряжения.

Часть ПКЭ характеризует установившиеся режимы работы электрооборудования энергоснабжающей организации и потребителей ЭЭ и дает количественную оценку по КЭ особенностям технологического процесса производства, передачи, распределения и потребления ЭЭ.

К этим ПКЭ относятся: установившееся отклонение напряжения, коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения, коэффициент n-ой гармонической составляющей напряжения, коэффициент несимметрии напряжений по обратной последовательности, коэффициент несимметрии напряжений по нулевой последовательности, отклонение частоты, размах изменения напряжения.

Оценка всех ПКЭ, относящихся к напряжению, производится по действующим его значениям.

Для характеристики вышеперечисленных показателей стандартом установлены численные нормально и предельно допустимые значения ПКЭ или нормы.

Другая часть ПКЭ характеризует кратковременные помехи, возникающие в электрической сети в результате коммутационных процессов, грозовых атмосферных явлений, работы средств защиты и автоматики и в после аварийных режимах. К ним относятся провалы и импульсы напряжения, кратковременные перенапряжения.

Для этих ПКЭ стандарт не устанавливает допустимых численных значений. Для количественной оценки этих ПКЭ должны измеряться амплитуда, длительность, частота их появления и другие характеристики, установленные, но не нормируемые стандартом.

Статистическая обработка этих данных позволяет рассчитать обобщенные показатели, характеризующие конкретную электрическую сеть с точки зрения вероятности появления кратковременных помех.

Для оценки соответствия ПКЭ указанным нормам (за исключением длительности провала напряжения, импульсного напряжения и коэффициента временного перенапряжения) стандартом устанавливается минимальный расчетный период, равный 24 ч.

В связи со случайным характером изменения электрических нагрузок требование соблюдения норм КЭ в течение всего этого времени практически нереально, поэтому в стандарте устанавливается вероятность превышения норм КЭ.

Измеренные ПКЭ не должны выходить за нормально допустимые значения с вероятностью 0,95 за установленный стандартом расчетный период времени (это означает, что можно не считаться с отдельными превышениями нормируемых значений, если ожидаемая общая их продолжительность составит менее 5% за установленный период времени).

Другими словами, КЭ по измеренному показателю соответствует требованиям стандарта, если суммарная продолжительность времени выхода за нормально допустимые значения составляет не более 5% от установленного периода времени, т.е. 1 ч 12 мин, а за предельно допустимые значения – 0 % от этого периода времени.

Рекомендуемая общая продолжительность измерений ПКЭ должна выбираться с учетом обязательного включения рабочих и выходных дней и составляет 7 суток .

В стандарте указаны вероятные виновники ухудшения КЭ. Отклонение частоты регулируется питающей энергосистемой и зависит только от нее. Отдельные ЭП на промышленных предприятиях (а тем более в быту) не могут оказать влияния на этот показатель, так как мощность их несоизмеримо мала по сравнению с суммарной мощностью генераторов электростанций энергосистемы.

Колебания напряжения, несимметрия и несинусоидальность напряжения вызываются, в основном, работой отдельных мощных ЭП на промышленных предприятиях, и только величина этих ПКЭ зависит от мощности питающей энергосистемы в рассматриваемой точке подключения потребителя.

Отклонения напряжения зависят как от уровня напряжения, которое подается энергосистемой на промышленные предприятия, так и от работы отдельных промышленных ЭП, особенно с большим потреблением реактивной мощности. Поэтому вопросы КЭ следует рассматривать в непосредственной связи с вопросами компенсации реактивной мощности.

Длительность провала напряжения, импульсное напряжение, коэффициент временного перенапряжения, как уже отмечалось, обуславливаются режимами работы энергосистемы.

В таблице 2.1. приведены свойства электрической энергии, показатели их характеризующие и наиболее вероятные виновники ухудшения КЭ .

Свойства электрической энергии	Показатель КЭ	Наиболее вероятные виновники ухудшения КЭ
Отклонение напряжения	Установившееся отклонение напряжения	Энергоснабжающая организация
Колебания напряжения	Размах изменения напряжения Доза фликера	Потребитель с переменной нагрузкой
Несинусоидальность напряжения	Коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения Коэффициент n — ой гармонической составляющей напряжения	Потребитель с нелинейной нагрузкой
Несимметрия трехфазной системы напряжений	Коэффициент несимметрии напряжений по обратной последовательности Коэффициент несимметрии напряжений по нулевой последовательности	Потребитель с несимметричной нагрузкой
Отклонение частоты	Отклонение частоты	Энергоснабжающая организация
Провал напряжения	Длительность провала напряжения	Энергоснабжающая организация
Импульс напряжения	Импульсное напряжение	Энергоснабжающая организация
Временное перенапряжение	Коэффициент временного перенапряжения	Энергоснабжающая организация

Стандартом устанавливаются способы расчета и методики определения ПКЭ и вспомогательных параметров, требования к погрешностям измерений и интервалам усреднения ПКЭ, которые должны реализовываться в приборах контроля КЭ при измерениях показателей и их обработке.

Качество электроэнергии: что это такое, основные показатели Технадзор 77

Долговечность и эффективность эксплуатации электрооборудования во многом определяются, благодаря рабочим параметрам сети.

Переменный ток отличается непрерывными колебаниями, и от стабильности их амплитуды зависит качество электроэнергии.

При подписании договора на поставку электрической энергии с соответствующими коммунальными службами, в тексте документа прописываются основные характеристики энергии и предельные отклонения от допустимых значений.

Что такое качество электроэнергии?

Качество электроэнергии – это комбинация эксплуатационных параметров сети, при которых их реальные значения полностью или частично соответствуют заявленным показателям. Как правило, основные параметры электрической сети определяются, исходя из регламентов нормативной документации и должны соблюдаться путём применения высокотехнологичных генерирующих или трансформирующих устройств.

Основные показатели качества электроэнергии

Показатели качества электрической энергии характеризуют общее состояние бытовой или промышленной сети, а также отображаются в виде минимально допустимых граничных значений для бесперебойной работы того или иного оборудования. Ниже подробно описываются наиболее часто применяемые на практике параметры качества электроэнергии.