Правовые нормы

Показатели 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.

Показатели качества электроэнергииРис. 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.

Показатели качества электроэнергииОсцилограмма 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.

Показатели качества электроэнергииИмпульс 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.

Показатели качества электроэнергииХарактерный 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).

Показатели качества электроэнергииРис 5. Гармоника высокого порядка

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

Показатели качества электроэнергииРис. 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.

Показатели качества электроэнергииДопустимые 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.

Читайте также:  Перекрестное субсидирование в электроэнергетике

Как самостоятельно выявить снижение качества электроэнергии?

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

  1. Устоявшееся отклонение.
  2. Перенапряжение (включая перекос фаз).
  3. 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

Показатели качества электроэнергии

Содержание:

Качество электроэнергии, поставляемое в наши дома, не всегда является удовлетворительным. Мы часто говорим: «напряжение просело», «напряжение прыгает», «скачки напряжения», «плохое напряжение». Давайте разберемся вместе с этими понятиями. Следует отметить сразу, что точные определения отклонений от норм качества электроэнергии очень сложные.

В рамках одной статьи невозможно дать полное описание требований к параметрам электричества и способам проведения официальных измерений. Тексты соответствующих ГОСТов и стандартов занимают десятки страниц и содержат многочисленные сложные формулы проведения расчётов.

В данной статье мы дадим лишь общее понимание основных требований к качеству электроэнергии и простые описания часто встречающихся отклонений

Основные показатели качества электроэнергии

Список основных показателей качества электрической энергии:

  • 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.

Отклонение напряжения

Одним из параметров качества электроэнергии является отклонение напряжения.

Отклонение напряжения определяется значением установившегося отклонения напряжения. Для значения отклонения напряжения установлены нижеследующие нормы: нормально допустимые и предельно допустимые значения установившегося отклонения напряжения на выводах приемников электроэнергии равны соответственно +5 и +10% от номинального напряжения электрической сети.

Значение отклонения напряжения определяется при длительности процесса более одной минуты. Нормально допустимым отклонением напряжения считается диапазон в 5%, то есть: +/-5% (от 209 В до 231  В). Предельно допустимым отклонением напряжения считается диапазон в 10%, то есть: +/-10% (от 198 В до 242 В).

Для определенных выше показателей качества электроэнергии действуют следующие нормативы: положительные и отрицательные отклонения напряжения в точке передачи электрической энергии не должны превышать 10% номинального или согласованного значения напряжения в течение 100% времени интервала в одну неделю.

Показатели качества электроэнергии

Колебание напряжения

Одним из параметров качества электроэнергии является колебание напряжения.

Колебания напряжения характеризуются следующими показателями:

  • размахом изменения напряжения;
  • дозой фликера.

Значения колебания напряжения имеют те же самые нормы, что и отклонение напряжения с единственным отличием: длительность процесса менее одной минуты. Нормально допустимым колебанием напряжения считается диапазон в 5%, то есть: +/-5% (от 209 В до 231  В). Предельно допустимым колебанием напряжения считается диапазон в 10%, то есть: +/-10% (от 198 В до 242 В).

Показатели качества электроэнергии

Замечание: не следует путать требования ГОСТа к качеству электроэнергии в сети (ГОСТ Р 54149-2010 «Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная») и ГОСТов, описывающих качество электропитания для электрических приборов (напр.

ГОСТ Р 52161.2.17-2009 «Безопасность бытовых и аналогичных электрических приборов»).

ГОСТ качества электроэнергии предъявляет требования по сути к поставщику электрической энергии, и именно на этот ГОСТ можно опереться, если нужно предъявить требования к поставщику при плохом электроснабжении.

А требования к качеству электропитания в паспортах приборов определяют требование к приборам работать нормально в более широком диапазоне значений параметров тока. Для приборов, как правило, закладывается диапазон по напряжению от -15% до +10% от номинального.

Провал напряжения

Одним из параметров качества электроэнергии является провал напряжения. Провал напряжения определяется показателем времени провала напряжения.

Предельно допустимое значение длительности провала напряжения в электросетях напряжением до 20 000 В включительно равно 30 секунд. Длительность автоматически устраняемого провала напряжения в любой точке присоединения к электрическим сетям определяется выдержками времени релейной защиты и временем срабатывания автоматики.

Провал напряжения определяется, когда напряжение падает до значения 0,9U и характеризуется длительностью процесса. Предельно допустимая длительность — 30 секунд. Глубина провала иногда может доходить и до 100%.

Показатели качества электроэнергии

Перенапряжение

Временное перенапряжение определяется показателем коэффициента временного перенапряжения.

Перенапряжение характеризуется амплитудным значением напряжения больше 342 В. Верхний предел значения напряжения ГОСТом не определяется. Длительность временного перенапряжения — менее 1 секунды

Показатели качества электроэнергии

Качество электроэнергии. Виды отклонений параметров электрической энергии

Для определения качества электрической энергии можно использовать следующие графические изображения. На приведенных ниже рисунках отображены следующие отклонения параметров качества электроэнергии: отклонение напряжения, колебание напряжения, перенапряжение, провал напряжения, нарушение синусоидальности напряжения, импульсы напряжения.

Показатели качества электроэнергии

Как улучшить качество электроэнергии

В случае существенных отклонений параметров качества электроэнергии следует прежде всего обратиться в обслуживающую организацию, к поставщику электрической энергии.

Если административные действия по улучшению качества электроэнергии не дадут результатов, тогда необходимо использовать специальные средства защиты.

Для улучшения параметров качества электроэнергии мы рекомендуем использовать: средства защиты от скачков напряжения, стабилизаторы напряжения, источники бесперебойного питания.

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.

Читайте также:  Право собственности граждан и юридических лиц

Отклонение напряжения

Один из основных критериев стабильности работы электрической сети. Данный показатель, в соответствии с регламентами, описанными в нормативных документах, характеризуется следующими значениями:

  • Нормальные колебания напряжения, относительно установленных параметров в бытовой электрической сети не должны превышать 5% в любую сторону. Так, при эксплуатации кабельной сети с номинальным напряжением 220 В, нормальными считаются значения в пределах от 209 до 231 В, что не влияет на эксплуатационные характеристики электроустановочных изделий.
  • Общие критические отклонения в сети, при которых не требуется применение стабилизирующих устройств, составляют 10%, или от 198 до 242 В.

При выявлении больших отклонений, параметры качества электрической энергии считаются неудовлетворительными, что требует их корректировки путём стороннего вмешательства.

Колебания напряжения

Ещё одной качественной характеристикой напряжения в сети служит значение колебаний напряжения. Данный параметр характеризуется следующими показателями:

  • Размах колебаний, то есть, численное значение амплитуды синусоиды, описывающей изменение качественных характеристик переменного тока за единицу времени.
  • Доза фликера – показатель, подробно описанный ниже.

Нормальными считаются колебания синусоиды в пределах 5% от номинального напряжения. Превышение данного значения говорит о снижении показателей качества электрической энергии.

При колебаниях в пределах +/- 10%, допускается нормальная эксплуатация сети и электрооборудования.

Изменение амплитуды на величину более 10% от номинальных значений считается критическим, что требует стабилизации работы сети.

Отклонение частоты

Второй важный качественный показатель электроэнергии – это частота. В любой бытовой сети устанавливается частота переменного тока в размере 50 Гц. При значительных отклонениях от номинального значения частоты в сети наблюдается дефицит вырабатываемой мощности, который приводит к снижению эффективности работы установок.

Стабильность частоты переменного тока определяется качеством, эффективностью генерирующих установок, а также корректными настройками эксплуатационных характеристик.

Доза фликера

Доза фликера – это один из показателей качества эл. энергии. Характеризуется возникновением следующих ситуаций:

  • Отклонение амплитуды колебаний переменного тока в сети в пределах 90% – 110% от номинальных значений.
  • Понятие «дозы фликера» возникло от визуального восприятия интенсивности светового потока включённой в сеть контрольной лампы. При колебаниях напряжения или частоты, наблюдается мерцание осветительного прибора на протяжении определённого промежутка времени.
  • Доза фликера позволяет достаточно точно определить характер колебаний светового потока и, соответственно, работу электрической сети. Мерцание заметно даже при изменении качественных показателей в пределах 0,5% от номинальных значений.

Эффект фликера отображает нестабильность работы электрической сети, избавиться от которой можно путём повышения тока КЗ, а также при снижении показателей пусковых токов электрических силовых установок.

Коэффициент временного перенапряжения

Работа сети с переменным током характеризуется интенсивностью и стабильностью колебаний.

В идеале, данное явление описывается синусоидальной зависимостью, при которой амплитуда изменения граничных значений отличается постоянством.

Если в сети возникает короткое замыкание, либо наблюдается импульсный скачок напряжения, превышающий 10% от номинальных параметров, такое явление называется временным перенапряжением.

Коэффициент временного перенапряжения – это величина, характеризующая обеспечение качества электрической энергии, которая определяется на основе линейной зависимости. Данный показатель описывает изменение амплитуды колебаний в единицу времени. При вычислении этого параметра важно уделять повышенное внимание количеству скачков напряжения в минуту, час или другой промежуток времени.

Провал напряжения

Провалы напряжения определяются путём замеров качества электроэнергии, периодичность которых описывается в ПУЭ, а также зависит от характеристик эксплуатационных паромеров сети. Провалы представляют собой резкое изменение показателей напряжения, причиной которых являются следующие ситуации:

  • Явление пусковых токов – при запуске любой энергозависимой силовой установки наблюдается повышенное потребление мощности. После набора эксплуатационной мощности, величина потребляемой энергии корректируется до стабильных значений.
  • Возникновение короткого замыкание, которое характеризуется импульсным скачком напряжения с резкой корректировкой силы тока. Данное явление неизменно сопровождается срабатыванием устройства автоматической защиты (УЗО) и размыканием цепи, во избежание повреждения электрооборудования.
  • Включение дополнительных энергопотребляющих устройств в сеть, что сопровождается резким скачком напряжения из-за увеличения нагрузки на кабельную сеть. Такое явление часто происходит при производстве отделочных работ в помещении, когда в бытовую сеть включается энергоёмкий строительный инструмент.

Таким образом, при частом возникновении провалов в электрической сети, требуется использование стабилизирующих устройств. При возникновении подобного явления, все приборы, включённые в сеть, не могут выйти на номинальную мощность, из-за чего падает эффективность их эксплуатации.

Импульсное напряжение

Импульсное напряжение – один из показателей качества электроэнергии, который характеризуется внезапным скачком вольтамперных характеристик в сети, что быстро приводит к выходу большинства высокочувствительного оборудования из строя. Импульсное напряжение характеризуется следующими важными показателями:

  • Амплитуда – абсолютная величина скачка синусоиды, описывающей колебания переменного тока. При превышении данного параметра более, чем на 10% возможен выход оборудования из строя.
  • Продолжительность импульсного воздействия на электрическую цепь. Данная характеристика определяется, исходя из временного промежутка, в течение которого происходит резкий скачок напряжения с последующим возвратом к эксплуатационным параметрам электрической сети.

Продолжительность импульса часто описывается нелинейной относительной зависимостью между амплитудой и временем с отношением 1:2.

Рассматриваемые отклонения нередко возникают при воздействии грозовых разрядов при некорректно смонтированной молниезащите, когда напряжение может возрастать до 3000 – 6000В в стандартной бытовой сети в 200 В. Для избежания выхода оборудования из строя, в таких ситуациях нередко проводится испытание электрооборудования методом грозовых импульсов.

Несимметрия напряжений в трехфазной системе

Данное явление характеризуется перекосом фаз, когда амплитуды фазных напряжений или углы между ними не эквивалентны между собой. Из-за подобных нарушений наблюдается неравномерность распределения фазных токов в многофазной сети, что влечёт за собой снижение эффективности работы оборудования.

Несинусоидальность формы кривой напряжения

Качество электроэнергии считается нормальным, когда переменный ток описывается синусоидой с амплитудой расчётных значений в пределах 10% от номинальных показателей. При включении в сеть дополнительного оборудования наблюдется следующий эффект:

  • Дестабилизация графика синусоидальной зависимости частоты тока и изменения напряжения во времени.
  • Наличие отрицательных моментов на валах электрических силовых установок.

Такое явление не только определяет качество электрической энергии, но и обеспечивает работу некоторого оборудования, например, электродуговой сварки.

Перенапряжение

Перенапряжение – это такой качественный показатель электрической энергии, при котором величина колебаний переменного тока достигает предельных значений, вызывающих перегрев кабельной жилы и нарушение целостности изоляции. Причины возникновения перенапряжений:

  • Ошибки монтажа кабельной линии, отсутствие заземления или нулевого кабеля.
  • Замыкание нулевого провода на фазную токопроводящую жилу, что влечёт за собой возникновение тока КЗ.
  • Включение в цепь дополнительных устройств, потребляющих значительную мощность.
  • Возникновение резонанса гармонических колебаний, описываемых синусоидальной зависимостью.
  • Внешние факторы – грозовые разряды, воздействие шаровой молнии.

Любое явление, при котором происходит перенапряжение линии, неизбежно отображается на показателях качества электроэнергии и на эксплуатационных характеристиках энергозависимых устройств.

Читайте также:  Хозяйственная деятельность это

Качество электроэнергии. Виды отклонений параметров электрической энергии

Все описанные выше показатели качества электрической энергии могут отклоняться от номинальных значений, но, при этом, оставаться в пределах нормативов. В соответствии с требованиями ПУЭ, существуют нормальные и предельно допустимые отклонения параметров электрической сети:

  • Нормальные – предельные отклонения показателей не превышают 5% от номинальных значений.
  • Предельно допустимые – величина колебаний может составлять до 10%, как в сторону увеличения, так и снижения от эталонных параметров.

Качество поставляемой электроэнергии может со временем меняться, что во многом зависит от количества потребителей в сети. Для своевременного определения всех перечисленных выше параметров и оценки качественных характеристик, требуется проведение периодической инспекции электроустановок не реже, чем раз в 12 месяцев, в соответствии с рекомендациями, описанными в нормативных документах.

Как улучшить качество электроэнергии

На практике существует множество способов улучшения качества электроэнергии, которые заключаются в выполнении следующих алгоритмов:

  • Установка приборов, компенсирующих реактивную мощность на кабельной линии. Устройства позволяют стабилизировать коэффициент мощности в трёхфазной сети.
  • Замена трансформаторов на высокой стороне на современные установки с функцией РПН (регулировки под нагрузкой). Такие агрегаты не требуют демонтажа и отключения при падении напряжения, а все калибровки производятся в эксплуатационном режиме. Для обеспечения должного качества электроэнергии также допускается установка автотрансформаторов с линейными переключателями, которые позволяют изменять величину напряжений на вторичных обмотках без снятия нагрузки.
  • Монтаж в кабельную силовую сеть компенсаторов, синхронизирующих количество вырабатываемой мощности в автоматическом режиме.
  • Монтаж в сеть конденсаторных батарей.

Идентифицировать качество поставляемой электроэнергии может каждый обыватель при считывании счётчика АСКУЭ. Для этого даже не требуется вмешательство в кабельную сеть. Если суммарный расход потребляемой электроэнергии намного уступает показателям счётчика, в таких случаях требуется стороннее вмешательство для повышения качества электроэнергии.

Заключение

На практике существует множество способов оценки параметров качества электроэнергии. Как правило, эти показатели выражаются в резком изменении амплитуды синусоиды, которая описывает колебания в сети переменного тока.

Превышение номинальных показателей на величину, не превышающую 5%, считается нормой, и такие параметры никак не влияют на эксплуатационные характеристики электрической сети. При увеличении отклонений до 10%, качество энергии требует улучшения, но всё ещё находится в пределах допустимых значений.

В случае превышения этих качественных характеристик, требуется стороннее вмешательство для улучшения эксплуатационных параметров.

Лекция № 2 Качество электрической энергии

Цель
лекции:

  • определение показателей качества электроэнергии,
  • определение влияния на работу электрооборудования при ухудшении качества электроэнергии,
  • определение количественной оценки ухудшения различных показателей качества электроэнергии,
  • разработка мероприятий для устранения ухудшения качества электроэнергии.

Электрооборудование и потребители электрической энергии
могут развивать номинальную мощность
и иметь максимальный коэффициент
полезного действия только при определённых
параметрах подводимого напряжения,
частоты питающего тока и других
показателях.

Однако, подводимое к
приёмникам напряжение может существенно
отличаться от требуемого. Так же может
изменяться частота питающего тока.

Эти
отклонения могут негативно влиять на
работу оборудования и приёмников
электроэнергии, а в некоторых случаях
даже могут выйти из строя.

Причины,
вызывающие отклонения параметров сети от номинальных значений могут быть
разнообразными: непрерывное изменение
нагрузки потребителей, плановые
коммутации и изменения конфигурации
сети, аварии.

К показателям
качества электрической энергии относят:

  1. отклонение напряжения от номинального;

  2. несимметрия фазных напряжений для трёхфазной сети;

  3. пульсации напряжения для установок постоянного тока;

  4. отклонение частоты от номинальной;

  5. несинусоидальность формы кривой напряжения.

Отличие
напряжения, подведённого к зажимам
электроприёмников от номинального
значения является одним из основных
показателях качества и имеет место
быть весьма часто.

В процессе нормальной
эксплуатации заводской сети возникают
плавные отклонения
напряжения

от номинального, либо резкие, обычно
кратковременные, колебания
напряжения
.

Здесь мы не рассматриваем значительные
отклонения и колебания напряжения от
номинальных, способных вызвать
электрический пробой изоляции
оборудования, поскольку такое повреждение
тема отдельного раздела и ведёт к
несоизмеримо высоким экономическим
потерям.

Отклонения
напряжения

V
– разность между его фактическим
значением U
и номинальным напряжением сети Uном,
возникают при изменении напряжения
меньше 1% в секунду. Отклонения напряжения
удобнее выражать в относительных
единицах:

Отклонения
напряжения допускаются:

  • -2,5 — +5 % для приборов рабочего освещения, а также прожекторов;
  • -5 — +10 % для электродвигателей и аппаратов для их пуска;
  • -5 — +5 % для остального оборудования.

На
предприятиях наиболее распространёнными
приёмниками являются асинхронные
двигатели для привода различных
устройств. При изменении напряжения
сети по сравнению с номинальным, активная
мощность на валу двигателя остаётся
постоянной, но изменяются потери активной
мощности в нём. Реактивная мощность при
этом существенно меняется, что сокращает
срок службы электродвигателя.

Предприятия
несут дополнительные расходы (читай
убытки) как из-за снижения производительности
оборудования (особенно на поточных
установках), так и из-за преждевременного
выхода из строя электродвигателей. Значительное сокращение срока службы
двигателей наблюдается при снижении
напряжения при неизменном моменте на
валу, чем при повышении напряжения.

Ещё большее влияние
на производственные технологические
процессы оказывает отклонение напряжения
в установках для электротермических
процессов. При уменьшении напряжения
значительно уменьшается производительность
электрических печей, что приводит к
увеличению продолжительности
технологических процессов нагрева, а
также к браку выпускаемой продукции.

Гораздо меньшее
влияние отклонения напряжения оказывает
на работу ПЭВМ и другое микропроцессорное
оборудование, поскольку в современных
устройствах предусмотрены аппаратные
меры для нейтрализации влияния отклонения
напряжения.

Основными
факторами, определяющими качество
напряжения в системах электроснабжения,
являются: нарушение баланса реактивной
мощности у потребителя, режим регулирования
напряжения у источника питания, наличие
однофазных нагрузок большой мощности
и. т. д. Исходя из этого, основными
мероприятиями для уменьшения отклонения
напряжения являются:

  • выбор рациональных напряжений внутризаводской сети;
  • компенсация реактивной мощности нагрузок потребителя;
  • внедрение устройств регулирования напряжения.

Колебания
напряжения характеризуются

размахом
изменения напряжения
.
Это относительная разность между
максимальным Umax
и минимальным Umin
действующим значением напряжения при
относительно быстром изменении
напряжения, не менее 1 % в секунду:

Колебания напряжения
вызываются режимами технологических
установок – пусками электродвигателей,
работой сварочных агрегатов, выпрямительных
установок и др.

Колебания
напряжения особенно негативно сказываются
на работе осветительных установок. При
этом наблюдаются мигания ламп — фликер,
резкие изменения светового потока,
которые отрицательно сказываются на
зрение персонала, приводят к быстрой
утомляемости и снижению производительности
труда.

При
колебаниях напряжения в сварочных цехах
наблюдается снижение качества сварного
шва из-за нестабильности дуги. На других
установках при колебаниях напряжения
более 20% наблюдались отключения магнитных
пускателей работающих электродвигателей.

Уменьшить колебания
напряжения можно за счёт снижения
сопротивления питающей сети, применения
продольной компенсации, приближение
приёмников с резкопеременной нагрузкой
к источникам питания, приближение либо
выделение на отдельные линии и питающие
трансформаторы потребителей не
допускающих толчков напряжения к
источникам питания, использование
автоматического регулирования возбуждения
мощных синхронных двигателей, работающих
в режиме перевозбуждения для уменьшения
набросов реактивной мощности.