Что является важным показателем качества электроэнергии
Перейти к содержимому

Что является важным показателем качества электроэнергии

  • автор:

73. Качество электрической энергии. Основные показатели. Мероприятия по улучшению показатели качества электрической энергии.

Совокупности показателей свойств электроэнергии, численно характеризующих напряжение в СЭС по частоте, действующему значению, форме кривой, симметрии и импульсным помехам, и определяющих воздействие на элементы сети, называют качеством электрической энергии. Выделяют следующие вопросы при решении задачи повышения качества электроэнергии: — экономические вопросы включают в себя методы расчета убытков от некачественной электроэнергии в системах промышленного электроснабжения; — математические аспекты представляют собой обоснование тех или иных методов расчёта показателей качества электроэнергии; — технические аспекты включают в себя разработку технических средств и мероприятий, улучшающих качество электроэнергии, а также организацию системы контроля и управления качеством. Основные показатели 1)Отклонения напряжения— Одним из важнейших показателей качества электроэнергии является действующее значение напряжения − фазного или линейного в зависимости от схемы включения потребителей. Отклонения напряжения вызывают наибольший ущерб. Основными причинами отклонений напряжения в СЭС промышленных предприятий являются изменения режимов работы электроприёмников, изменения режимов питающей энергосистемы. Под отклонением напряжения() понимают разность между фактическим (действительным) значением напряжения () и его номинальным значением () для данной сети: . 2)Колебания напряжения — Колебания напряжения характеризуются размахом изменения напряжения и дозой фликера, к которым относятся динамично изменяющиеся огибающие действующего (амплитудного) значения напряжения в результате изменений резкопеременной нагрузки. 3)Размах изменения напряженияРазмах изменения напряжения − это разница между значениями следующих один за другим экстремумов огибающей напряжения основной частоты, определённых на каждом полупериоде, выраженная в процентах от: 4)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, снижению производительности труда. Доза фликера − мера восприимчивости человека к воздействию фликера за установленный промежуток времени. Кратковременную и длительную дозу фликера определяют с помощью фликерметра 5)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 6)Несимметрия напряжения — Несимметрия напряжений и токов трёхфазной системы является одним из важнейших показателей качества электроэнергии. Причиной появления несимметрии напряжений и токов являются различные несимметричные режимы системы электроснабжения. Широкое применение различного рода однофазных электротермических установок значительной мощности (до 10 МВт) и трёхфазных дуговых печей также привело к значительному увеличению доли несимметричных нагрузок на промышленных предприятиях 7)Длительность провала напряжения Провал напряжения − это внезапное, в течение 10 мс, снижение напряжения до значения нижес последующим его восстановлением до значений, равных или близких к первоначальному, в результате действия средств защиты и автоматики, установленных в сети. Причины возникновения провалов являются короткие замыкания в системе электроснабжения. Провалы напряжения характеризуются глубиной Глубину провала напряжения, %, вычисляют по выражению: , (9.27) где − минимальное значение из всех измеренных среднеквадратических значений напряжения, Возможности улучшения каждого ПКЭ

Что является важным показателем качества электроэнергии

  • Работа в компании
  • Закупки
  • Библиотека
  • Охрана труда
  • Рус / Eng
  • О заводе
  • Каталог
    • Установки компенсации реактивной мощности
      • Регулируемые конденсаторные установки КРМ (АУКРМ) — 0,4 кВ
      • Нерегулируемые конденсаторные установки КРМ (УКРМ ) — 0,4 кВ
      • Тиристорные конденсаторные установки КРМТ (АУКРМТ) — 0,4 кВ
      • Комплектующие для конденсаторных установок
      • Серия PSPE1 (однофазные конденсаторы)
      • Серия PSPE3 (трехфазные конденсаторы)
      • Конденсаторы серии AFC3
      • Конденсаторы серии FA2
      • Конденсаторы серии FA3
      • Конденсаторы серии FB3
      • Конденсаторы серии FO1
      • Конденсаторы серии PO1
      • Конденсаторы серии SPC
      • Серия K78-99 (пластиковый корпус)
      • Серия К78-99 A (алюминиевый корпус)
      • Серия К78-99 AP2 (взрывозащищенный)
      • Серия К78-98 (пластиковый корпус)
      • Серия К78-98 A (алюминиевый корпус)
      • Серия К78-98 АР2 (взрывозащищенный)

      rezident

      • офис: с 9 00 до 17 30
      • склад: с 9 00 до 17 00

      +7 (925) 517-34-27 (отдел продаж);

      +7 (495) 744-31-71 (отдел продаж);
      +7 (926) 673-77-58 (отдел персонала).

      • Охрана труда
      • Установки компенсации реактивной мощности
        • Регулируемые конденсаторные установки КРМ (АУКРМ) — 0,4 кВ
        • Нерегулируемые конденсаторные установки КРМ (УКРМ ) — 0,4 кВ
        • Тиристорные конденсаторные установки КРМТ (АУКРМТ) — 0,4 кВ
        • Комплектующие для конденсаторных установок
        • Серия PSPE1 (однофазные конденсаторы)
        • Серия PSPE3 (трехфазные конденсаторы)
        • Конденсаторы серии AFC3
        • Конденсаторы серии FA2
        • Конденсаторы серии FA3
        • Конденсаторы серии FB3
        • Конденсаторы серии FO1
        • Конденсаторы серии PO1
        • Конденсаторы серии SPC
        • Серия K78-99 (пластиковый корпус)
        • Серия К78-99 A (алюминиевый корпус)
        • Серия К78-99 AP2 (взрывозащищенный)
        • Серия К78-98 (пластиковый корпус)
        • Серия К78-98 A (алюминиевый корпус)
        • Серия К78-98 АР2 (взрывозащищенный)

        Сертификаты
        ЗАДАТЬ ВОПРОС
        ЗАДАЙТЕ ВОПРОС ONLINE
        на Ваши вопросы ответят профильные специалисты
        ЗАДАТЬ ВОПРОС
        Спасибо за интерес, проявленный к нашей Компании

        • Словарь терминов
        • Показатели качества электроэнергии

        Показатели качества электроэнергии
        Отправить другу

        Показатели качества электроэнергии имеют собственное понятие качества относительно других видов продукции. Электрическая энергия имеет очень широкий спектр применения и обладает рядом специфических свойств которые влияют на качество производимой продукции. Потребитель электрической энергии имеет четко обозначенные технические характеристики по условиям присоединения к электрической сети: напряжение, ток потребления, мощность, частота. Качество электрической энергии определяется совокупностью требований, при которых потребители электрической энергии будут работать в режиме, позволяющем выполнять заложенные в них функции.

        Поэтому в соответствии с Законом Российской Федерации «О защите прав потребителей» (ст.7) и постановлением Правительства России от 13 августа 1997г. №1013 электрическая энергия подлежит обязательной сертификации по показателям качества электроэнергии согласно ГОСТ 13109-97 «Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения».

        Показателями качества электроэнергии являются:

        • отклонение напряжения от своего номинального значения;
        • колебания напряжения от номинала;
        • несинусоидальность напряжения;
        • несимметрия напряжений;
        • отклонение частоты от своего номинального значения;
        • длительность провала напряжения;
        • импульс напряжения;
        • временное перенапряжение.

        Отклонения напряжения от своего номинального значения оказывает значительное влияние на работу электродвигателей. В случае снижения напряжения на зажимах двигателя уменьшается реактивная мощность намагничивания, при той же потребляемой мощности увеличивается ток двигателя, что вызывает перегрев изоляции. Повышенный износ изоляции приводит к сокращению срока службы двигателя. При значительном снижении напряжения на зажимах асинхронного двигателя, возможно его «опрокидывание» резкое падение момента на его валу и значительный рост тока в обмотках статора, что может привести к его возгоранию. Снижение напряжения ухудшает и условия пуска двигателя, так как при этом уменьшается его пусковой момент. Повышение напряжения на выводах двигателя приводит к увеличению потребляемой им реактивной мощности, которую необходимо компенсировать.

        1. размах изменения напряжения;
        2. доза фликера.

        Причины выхода показателей за пределы норм состоят в использовании потребителей электрической энергии с быстропеременными режимами работы, сопровождающимися резкими изменениями мощности (главным образом реактивной) нагрузки.

        Показатели качества электроэнергии можно улучшить, используя установки компенсации реактивной мощности (УКРМ), которые скомпенсируют резкое изменение реактивной мощности, снизят токовые нагрузки на сеть, что позволит уменьшить значения отклонения и колебания напряжения от номинального значения.

        Если Вы желаете купить конденсаторную установку или узнать цену на установки компенсации реактивной мощности, позвоните по телефону указанному ниже или заполните приведенную форму. В этом случае, в ближайшее время мы с Вами свяжемся для уточнения особенностей Вашего проекта, необходимых для расчета стоимости КРМ

        Оценка качества электрической энергии городской сети Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

        ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ / ПОКАЗАТЕЛИ КАЧЕСТВА / ОТКЛОНЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ / КОЭФФИЦИЕНТ ГАРМОНИЧЕСКИХ СОСТАВЛЯЮЩИХ НАПРЯЖЕНИЯ / АНАЛИЗАТОР ЭЛЕКТРОПОТРЕБЛЕНИЯ / ELECTRIC POWER / QUALITY INDICATORS / VOLTAGE DEVIATION / HARMONIC VOLTAGE COMPONENTS / ANALYZER POWER CONSUMPTION

        Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Бабокин Геннадий Иванович, Колесников Евгений Борисович, Ставцев Виталий Андреевич, Малков Сергей Борисович

        Приводятся результаты выборочной оценки качества электрической энергии напряжением 0,4 кВ г. Новомосковска Тульской области. Показано, что у ряда объектов положительные отклонения фазного напряжения и нормальные коэффициенты 3-й гармонической составляющей напряжения превышают нормированные значения.

        i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

        Похожие темы научных работ по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям , автор научной работы — Бабокин Геннадий Иванович, Колесников Евгений Борисович, Ставцев Виталий Андреевич, Малков Сергей Борисович

        Нечеткий регулятор электропривода механизма подачи очистного комбайна
        Прогнозирование параметров электропотребления в условиях нестабильности

        Разработка методики выбора структуры и параметров нейросети для оценки работоспособности электромеханических систем

        Оценка энергетической эффективности муниципальных предприятий и учреждений Тульского региона
        Математическая модель шахтной комбинированной электрической сети
        i Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
        i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

        ASSESSMENT OF QUALITY OF ELECTRIC ENERGY MUNICIPAL NETWORK

        Given the results of the sample estimate of the quality of electric energy with voltage 0.4 kV, Novomoskovsk of the Tula region. It is shown that the number of objects, the positive deviation of the phase voltage and normal coefficients 3rd harmonic component voltage exceed the rated value.

        Текст научной работы на тему «Оценка качества электрической энергии городской сети»

        2. Пегат А. Нечеткое моделирование и управление. М.: Бином. Лаборатория знаний. 2009. 798 с.

        3. Бабокин Г.И., Колесников Е.Б. Частотно-регулируемый электропривод механизмов подачи очистных комбайнов. Горный информационноаналитический бюллетень. М.: Изд-во МГГУ, 2004. №3. С. 231 — 235.

        Бабокин Геннадий Иванович, д-р техн. наук, проф., зав. кафедрой, gibabokinnov@yandex.ru, Россия, Новомосковск, НИ (ф) РХТУ им. Д.И. Менделеева

        Гнатюк Татьяна Алексеевна, ст. преподаватель, Россия, Новомосковск, НИ (ф) РХТУ им. Д. И. Менделеева

        FUZZY REGULATOR CURRENT ELECTRIC DRIVE THE CLEANING MACHINE

        G.I. Babokin, T.А. Gnatjuk

        The fuzzy regulator of current with electric drive the cleaning machine, inclusive in proportion and integral part.

        Key words: fuzzy regulator; electric drive; cleaning machine.

        Babokin Gennady Ivanovich, doctor of technical science, professor, manager of department, gibabokinnov@yandex.ru, Russia, Novomoskovsk, The Novomoskovsk’s Institute (subdivision) of the Mendeleyev Russian Chemical-Technological University,

        Gnatuk Tatjana Alekseevna, teacher, 8(48762)61383, Russia, Novomoskovsk, The Novomoskovsk’s Institute (subdivision) of the Mendeleyev Russian Chemical-Technological University

        УДК 621.311.1 (075.8)

        ОЦЕНКА КАЧЕСТВА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ ГОРОДСКОЙ СЕТИ

        Г.И. Бабокин, Е.Б. Колесников, В.А. Ставцев, С.Б. Малков

        Приводятся результаты выборочной оценки качества электрической энергии напряжением 0,4 кВ г. Новомосковска Тульской области. Показано, что у ряда объектов положительные отклонения фазного напряжения и нормальные коэффициенты 3-й гармонической составляющей напряжения превышают нормированные значения.

        Ключевые слова: электроэнергия, показатели качества, отклонение напряжения, коэффициент гармонических составляющих напряжения, анализатор электропотребления.

        Обеспечение надежного качества электроэнергии ведет к повышению эффективности работы приемников электроэнергии и электроэнергетических систем в целом.

        Контроль качества электрической энергии подразумевает оценку соответствия показателей установленным нормам, а дальнейший анализ качества электроэнергии позволяет определить причины ухудшения этих показателей.

        Ущерб от некачественной электроэнергии включает технологический ущерб, обусловленный нарушением технологического процесса потребителей электроэнергии и электромагнитный ущерб, выражающийся в увеличении потерь электроэнергии и нарушении работы электрооборудования.

        Качество электроэнергии связано с надежностью, поскольку нормальным считается режим электроснабжения, при котором потребители обеспечиваются электроэнергией нормированного качества, требуемого количества и бесперебойно.

        Качество электроэнергии оценивается по технико-экономическим показателям. Согласно ГОСТ Р 54149-20-10 основными показателями качества электроэнергии являются [1]: отклонение частоты от номинального значения (5/); положительное и отрицательное отклонения напряжения от номинального значения, соответственно (5Ц(+)) и (5Ц(.)); коэффициент п-ой гармонической составляющей напряжения до 40-го порядка (КЦ(П)); суммарный коэффициент гармонических составляющих напряжения (Кц); коэффициент несимметрии напряжений по обратной последовательности (К2ц); коэффициент несимметрии напряжений по нулевой последовательности (К0ц); длительность провала напряжения (А^п).

        При определении некоторых показателей качества электроэнергии следует учитывать, что основные показатели качества, должны в течение 95% времени интервала в неделю не выходить за пределы своих нормально допустимых значений, в течение 100 % времени интервала в неделю не выходить за пределы своих предельно допустимых значений.

        Для определения основных показателей качества электроэнергии в городской электрической сети г. Новомосковска Тульской области, экспериментально регистрировались параметры качества электроэнергии, потребляемой предприятиями и учреждениями, расположенными в различных районах города. Измерения проводились при помощи анализатора электропотребления СШСиТОК ЛЯ-5.

        Ниже приводятся результаты анализа качества электроэнергии по наиболее важным показателям — отклонениям напряжения от номинального значения, коэффициентам 3, 5 и 7-ой гармонической составляющей напряжения и суммарным коэффициентам гармонических составляющих напряжения.

        В табл. 1 приведены измеренные значения отклонений фазного напряжения от номинального на объектах обследования, причем таблице указаны отклонения напряжения той фазы, где эти отклонения были максимальны.

        В соответствии с ГОСТ Р 54149-20-10 положительные 5Ц(+) и отрицательные 5Ц(.) отклонения напряжения не должны превышать нормированных предельно допустимых значений 8Ц(+)п.д и 8Ц(_)п.д, равных соответственно +10% и -10% [1].

        Из анализа данных табл. 1 следует, что отклонения фазного напряжения у большинства объектов не превышают нормированных значений. Однако у некоторых объектов, расположенных в основном в центральном районе, положительные отклонения фазного напряжения 8Ц(+) превышают предельно допустимые значения 8Ц(+)п.д незначительно на 0,1. 1,8 %, а в двух случаях на 3,2. 6,8 %.

        Значения отклонений фазного напряжения от номинального

        Объект Отклонения фазного напряжения 8 и, %

        Дворец культуры -3,18 +6,82

        Аптека №133 -2,27 +4,55

        Контроль качества электроэнергии

        Электроэнергия – такой же товар, как и другие, который вы покупаете. Очень важно контролировать качество электроэнергии, т.к. оно прямо сказывается не только на расходах электроэнергии, но и на работоспособности и долговечности всего оборудования. В качестве прибора контроля качества электроэнергии вы можете использовать беспродные датчики, чтобы сравнить установленные нормы с реальными значениями потребляемой вами электроэнергии.

        Учет потребляемой мощности (по фазам)

        Измерение показателей качества электрической энергии и настройка уведомлений на пороговые значения позволит избежать дополнительных денежных расходов за превышение установленных лимитов.

        Учет потребляемой электроэнергии (по фазам)

        Каждое современное предприятие должно вести не только общий учет электроэнергии для расчета с энергоснабжающей организацией, но и использовать системы внутреннего учета электроэнергии, чтобы получать развернутую картину энергопотребления вплоть до каждой единицы оборудования. Это поможет добиться рационального расхода электроэнергии, учитывая все индивидуальные особенности производства.

        Контроль тока (по фазам)

        Благодаря своим миниатюрным размерам беспроводные датчики можно устанавливать на каждую фазу. Большинство сетей являются трехфазными, и если в них нагрузка распределена неравномерно, вследствие чего одна или две фазы перегружены, а третья (или же две) недогружена, происходит перекос фаз. Все это может привести к риску выхода из строя оборудования с преобладающей реактивной нагрузкой, поэтому очень важно контролировать значение тока по фазам.

        Расходы электроэнергии в деньгах

        На главной странице личного кабинета пользователя в облачном ПО отображаются расходы электроэнергии в денежном выражении. В систему можно внести тариф, по которому происходит оплата за электроэнергию, и она автоматически выполнит расчет и отобразит энергопотребление на конкретный момент времени в удобной валюте.

        Контроль коэффициента мощности (по фазам)

        Чем выше значение коэффициента мощности (косинус фи), тем меньше будут потери активной электроэнергии. Поэтому контроль и повышение значения косинуса фи приведет к уменьшению стоимости электроэнергии для конечного потребителя. Вы сможете скорректировать качество поступающей электроэнергии только в том случае, если обладаете реальной информацией о всех показателях качества.

        Контроль напряжения (по фазам)

        Одним из параметров анализа качества электроэнергии является отклонение напряжения. Отклонение напряжения может быть обусловлено изменением потерь напря­жения, вызываемых изменением мощностей нагрузок.Дистанционный мониторинг напряжения и возможности ПО позволяют настроить уведомления на повышение или снижение напряжения выше (ниже) заданного уровня для контроля отклонений.

        Контроль реактивной мощности (по фазам)

        Реактивная мощность и энергия ухудшают показатели работы энергосистемы. Суммарные абсолютные и относительные потери реактивной мощности в элементах питающей сети достигают 50% мощности, поступающей в сеть, поэтому контроль реактивной мощности на предприятии является очень важным фактором.

        Контроль потребленной активной электроэнергии

        Учет активной энергии необходим для контроля за выполнением удельных норм расхода электроэнергии по цехам и отдельным энергоемким установкам, а также для учета расхода энергии на хозяйственные и подсобные нужды.

        Контроль частоты сети

        Наиболее часто встречающимся нарушением качества энергии является отклонение частоты. Изменение частоты даже в малых пределах оказывает колоссальное влияние на качество работы оборудования.

        Остались вопросы?
        Оставьте свои контакты и мы свяжемся с вами в кратчайшие сроки
        Нажимая на кнопку «отправить», вы даете
        согласие на обработку своих данных

         Главная страница

        ООО «Электронные энергетические технологии»
        РФ, Москва, ул. Крупской, д.4, корп.2
        +7-495-108-50-69
        hello@panpwr.ru

        Качество электрической энергии

        Качество электрической энергии (Качество ЭЭ) – комплексное свойство. Оно характеризует электромагнитную среду и возможности технологического процесса по производству, передаче, распределению и использованию электрической энергии потребителями.

        Устройства улучшения качества электрической энергии СВЭЛ – эффективное решение для повышения надежности систем электроснабжения, повышения стабильности и снижения затрат.

        Качество электроэнергии отвечает за надежность: режим электроснабжения потребителей считается нормальным, если электроэнергия доходит до потребителей бесперебойно, и в том в количестве, которое было заранее согласовано с энергоснабжающей организацией.

        Качество электроэнергии еще называют «электромагнитной совместимостью» (способностью электроустановки нормально функционировать в ее электромагнитной среде, не создавая электромагнитных помех другим электроприборам, функционирующим в данной сети).

        Качество электроэнергии определяется степенью соответствия эксплуатационным параметрам электроэнергии и установленным значениям заявленных показателей. К таким единичным свойствам относятся:

        Состоит их следующих показателей:

        Состоит их следующих показателей:

        Показатели качества электроэнергии выражаются:

        Вред и ущерб для оборудования от ухудшения качества электроэнергии

        Использование некоторых мощных электротехнических установок (вентильные преобразователи, дуговые сталеплавильные печи, сварочные установки) независимо от их экономичности и технологической эффективности приводит к ухудшению качества электроэнергии. Возникает проблема электромагнитной совместимости электроприемников промышленного типа с питающей сетью.

        Зависимость отклонения напряжения обусловлена уровнем напряжения, подаваемым энергосистемой промышленным предприятиям, а так же работой отдельных промышленных электроприборов с большим потреблением реактивной мощности. По этим причинам вопросы качества электроэнергии важно рассматривать через решение вопросов компенсации реактивной мощности.

        Несоответствие показателей качества электроэнергии приводит к ущербу:

        • вреду материалам и оборудованию;
        • нарушению последовательности технологических процессов;
        • снижению показателей качества выпускаемой продукции;
        • спаду продуктивности и производительности;
        • росту потерь электроэнергии;
        • повреждению электротехнического оборудования;
        • сбою процессов работы в автоматике, телемеханике, связи, электронной технике и т.д.
        1. Нестабильность напряжения.
        2. Реактивная мощность.
        3. Перетоки мощности.
        4. Гармонические искажения.
        5. Падение напряжения (или провал).
        6. Кратковременные перебои.
        7. Долговременные перебои.
        8. Импульсные всплески.
        9. Перенапряжение.
        10. Гармонические искажения.
        11. Колебание напряжения.
        12. Шумы.
        13. Дисбаланс напряжения.

        Нестабильность напряжения

        Выражается резкими перепадами сетевого напряжения за доли секунд, выходящими за границы допустимых отклонений (в нескольких тысяч вольт). Действующие нормы гласят: допустимые отклонения напряжения не должны превышать показатели номинала.

        Импульсные перенапряжения оказывают сильное влияние:

        • на работу и срок службы электроприборов;
        • на состояние изоляции электропроводки;
        • на безопасность людей и сохранность имущества.

        Виды и причины импульсных перенапряжений:

        1. воздействие внешних факторов (например, грозовые разряды);
        2. коммутационные перенапряжения, происходящие по причине включения или отключения мощных установок.

        Любые перепады напряжения в питающей электрической сети значительно сокращают срок службы подключенного оборудования, приводят к непредвиденным расходам и выводят из строя важное дорогостоящее оборудование.

        Незначительные постоянные перепады в 5-10% отклонения от нормы, несут за собой микросбои в управляющих блоках оборудования, приводят к браку продукции и остановкам в работе. Они недопустимы в работе установок, для которых важны точность и стабильность (медицинское или лабораторное оборудование, производственное оборудование с программным управлением, управляющие микросхемы и микропроцессоры).

        Скачки напряжения в 10-25% отклонения от нормы снижают срок службы электроприборов в среднем в 2 раза. Стабильное электропитание обеспечивает десятки лет службы оборудования, а несколько вышеупомянутых скачков сокращает работу до гарантийного срока.

        Перепады напряжения однофазной сети до 300В часто приводят к поломке отдельных электрокомпонентов (блоки питания, электродвигатели, приводы, световое оборудование, сенсорные и управляющие панели).

        Понижение напряжения за границы допустимых значений тоже опасно: это приводит к потере несохранённых данных, нарушению работы производственного оборудования, поломкам и сбоям.

        На данный момент электросети не рассчитаны на активный рост потребителей. Перепады напряжения однофазных сетей до 380В приводят к авариям, разрушению ЛЭП по причине перегревов и коротких замыканий в щитах и магистралях, к полному выходу из строя электроприборов и даже к их возгоранию.

        Причины падения напряжения:

        1. Состояние трансформаторных подстанций и линий электропередач. Подавляющее большинство трансформаторных подстанций и линий электропередач было установлено во времена СССР, когда был совершенно иной расчет нагрузки, другая аппаратура. Показатели диаметра жил и материалов кабеля (алюминий) часто не выдерживают выросшее потребление электроэнергии.
        2. Разница потребляемой мощности на фазах. В системе электропитания есть три фазы. Когда возникает превышение по нагрузке на одной фазе, то появляется перекос фаз, ведущий к повышению или понижению напряжения.

        Низкое напряжение в сети приводит:

        Состояние трансформаторных подстанций влияет на напряжение.jpg

        • серьезному ухудшению условий запуска всех типов двигателей и устройств на базе двигателя;
        • увеличению пускового тока при запуске электродвигателей;
        • перегреву проводки, оплавлению изоляции, риску возгорания от короткого замыкания;
        • нестабильной работе и поломке электроприборов, уменьшению срока их службы.

        Рис. 1. Состояние трансформаторных подстанций влияет на напряжение

        Реактивная мощность

        Это величина, определяемая электромагнитными полями, возникающими во время работы электроприборов.

        Нарушение баланса реактивной мощности ведет за собой изменения в уровне напряжения электросети. Если рост показателей генерируемой реактивной мощности (вырабатывается генерaторaми электростанций и компенсирующими устройствами) превышает показатели потребляемой, то происходит повышение напряжения в сети. Недостаток реактивной мощности приводит к понижению напряжения в сети.

        Реактивная мощность активно влияет на режимы напряжения. Показатели потерь, обусловленные передачей реактивной мощности, составляют 1/3 общих потерь напряжения в сетях 6 –10 кВ и 2/3 в сетях с высоким напряжением.

        Активное использование реактивной мощности дает:

        Рис. 2. Комплектные трансформаторные подстанции СВЭЛ.png

        • увеличение тока и последующие дополнительные потери в проводниках,
        • выход напряжения сети за границы номинальных значений,
        • увеличение нагрузки на кабельные сети и трансформаторы,
        • уменьшение пропускной способности систем электроснабжения и трансформаторов,
        • умножение сечений проводов и кабельных линий,
        • рост номинальных мощностей или количества трансформаторов на подстанциях.

        Рис. 2. Комплектные трансформаторные подстанции СВЭЛ

        Перекомпенсaция реактивной мощности несет в себе риски, т. к. повышение сетевого напряжения приводит к коротким замыканиям, выходу электроприборов из строя, возникновению пожара.

        Перетоки мощности

        Активные потери электроэнергии в электрических сетях вызывают и перетоки мощности. Так как значительная часть электроприемников промышленных предприятий, наряду с активной мощностью, потребляет также и реактивную, то показатели перетоков мощности весьма существенны.

        Причины их появления:

        1. неправильное подключение оборудования;
        2. нестабильность в напряжении и частоте электросети;
        3. изношенность оборудования;
        4. нарушение баланса мощности, неравномерное распределение в сети;
        5. воздействие внешних факторов, таких как грозовые разряды, могут вызвать перетоки мощности;
        6. несоответствие нагрузки и ее параметров;
        7. нарушение правил эксплуатации.

        Негативные последствия перетоков мощности:

        1. повреждение оборудования – избыток энергии может привести к перегрузке и перегреву;
        2. нарушение работы и сбой системы из-за нестабильности в напряжении и частоте электросети;
        3. пожары – перегрузки и перетоки мощности могут вызвать возгорание электрических проводов и оборудования;
        4. потери энергии, снижающие эффективность работы системы;
        5. неэффективное использование ресурсов;
        6. снижение пропускной способности электросетей.

        Для снижения перетоков мощности и сокращения отрицательных последствий промышленные предприятия прибегают к использованию компенсирующего оборудования.

        Гармонические искажения

        Это изменения формы синусоидального сигнала, вызванные наличием дополнительных частотных компонент в сигнале.

        Причины гармонических искажений:

        1. Нелинейность оборудования: (статические преобразователи частоты, сварочные аппараты, трансформаторы, силовое электрооборудование, выпрямительные установки, дуговые сталеплавильные печи, индукционные печи, частотно-регулируемые электроприводы, циклоконверторы и мн.др.).
        2. Несимметричность сигнала относительно нулевой линии.
        3. Резонансные явления (емкость электрической сети, индуктивность и сопротивление).
        4. Неустойчивость напряжения.
        5. Некачественное оборудование.
        6. Неправильное подключение оборудования.
        1. Перегрев электрооборудования и кабелей.
        2. Снижение эффективности работы оборудования, что может привести к ухудшению качества продукции и увеличению затрат на энергию.
        3. Ускоренное повреждение оборудования по причине износа изоляции обмоток и сердечника чрезмерным нагревом токами высших гармоник.
        4. Перенапряжение электросети нейтральной перегрузки трехфазных систем – выход из строя или необходимость модернизации.
        5. Уменьшение пропускной способности ЛЭП.
        6. Воздействие на другие устройства, например, вывод из строя или компьютерной техники, приводов двигателей, осветительных устройств и прочего незащищенного оборудования.
        7. Увеличение тока в конденсаторах по причине содержания высших гармоник трехфазной сети (реактивное сопротивление конденсаторов с ростом частоты снижается).
        8. Электромагнитные помехи с системами связи.
        9. Ошибки в измерениях при использовании счётчиков усреднённых значений.
        10. Гармонические искажения могут влиять на здоровье людей, вызывая головные боли, усталость и другие отрицательные последствия.

        Способ подавления гармонических возмущений в силовых сетях – специализированное оборудование, фильтры и программы.

        Рис. 3. Гармонические искажения однофазной сети.jpg

        Рис. 3. Гармонические искажения однофазной сети

        Контроль качества электроэнергии

        Контроль качества энергии помогают анализаторы качества электроэнергии и устройства, способные уменьшить или устранить искажения в электрической сети.

        Для контроля качества ЭЭ применяются стандарты и нормативы, устанавливающие допустимые уровни гармонических искажений и других параметров электрической энергии.

        К основным задачам контроля качества энергии относятся:

        1. Определение уровня гармонических искажений.
        2. Измерение показателей тока напряжения.
        3. Оценка мощности и энергии.
        4. Определение коэффициента и фактора мощности.
        5. Обнаружение перегрузок и перенапряжений в сети.
        6. Оценка эффективности работы подключенного оборудования.
        7. Оценка соответствия нормативным требованиям параметров электроэнергии.
        8. Поиск причин возникновения проблем с качеством ЭЭ и разработка способов их устранения.
        9. Улучшение качества энергии путем использования фильтров гармонических искажений и иных устройств.
        10. Проверка по исполнению требований стандартов в части эксплуатационного контроля показателей электроэнергии.

        Приборы и методы контроля качества электроэнергии

        Рис. 4. Мультиметр – прибор, который измеряет напряжение, ток и сопротивление.jpg

        1. Анализаторы качества – устройства для измерения и анализа параметров электрической энергии.
        2. Мультиметры – приборы для измерения напряжения, тока и сопротивления.
        3. Тестеры – устройства, используемые для проверки электрических цепей на наличие проблем, таких как обрывы, короткие замыкания и других неисправностей.
        4. Осциллографы – приборы, позволяющие визуально отобразить перемены напряжения и тока во времени.
        5. Термометры – устройства, используемые для измерения температуры оборудования.
        6. Измерители мощности – приборы, предназначенные для замеров мощности и энергии в сети.
        7. Фильтры гармонических искажений – устройства, используемые для устранения гармонических искажений в электрической сети.

        Рис. 4. Мультиметр – прибор, который измеряет напряжение, ток и сопротивление

        Приборы, устанавливаемые на щитах управления или в распределительном устройстве:

        1. Амперметры – устройства для непрерывного контроля величины тока на вводах распределительных подстанций, отходящих линий, перемычках между секциями сборных шин. Если нагрузка равномерная производится установка одного амперметра. Если же нагрузка неравномерная или необходим контроль над каждой фазой (конденсаторные батареи, электрические печи) производится установка по три амперметра.
        2. Вольтметры и частотомеры – устройства, которые предназначены для контроля КЭЭ, выявления показателей междуфазного напряжения (сети с заземленной нейтралью до 1000В) и контроля изоляции (сети с изолированной нейтралью). Вольтметры устанавливаются на сторонах выключателей нагрузки трансформаторных подстанций, а том числе на каждой секции шин всех напряжений.
        3. Счетчики активной и реактивной электроэнергии – аппараты по расчетному и техническому учету в местах выработки и потребления электрической энергии.

        Методы контроля качества электроэнергии:

        1. Измерение напряжения, мощности и тока.
        2. Анализ гармонических искажений.
        3. Измерение температуры оборудования.
        4. Визуальный анализ перемены тока и напряжения во времени.
        5. Проверка электрических цепей на наличие неисправностей, таких как обрыв, короткие замыкания и др.
        6. Мониторинг параметров электрической сети.
        7. Анализ данных о потреблении электроэнергии для оптимизации пользования ресурсами и снижения затрат на электроэнергию.
        8. Контроль над распределением нагрузок, величиной их составляющих активного и реактивного аспекта, параметрами сети.
        9. Учет выработки и обработки электроэнергии.
        10. Определение уровня потери энергии в сетях.
        11. Регистрация некоторых электрических величин при нормальном и аварийном режиме работы и мн.др.

        Стандарты качества электроэнергии

        Стандарты, определяющие качества энергии, утверждают перечень требований к параметрам и характеристикам электрической энергии, которые необходимо обеспечивать системам электроснабжения. Эти стандарты определяют допустимые уровни напряжения, частоты, гармонических искажений, перенапряжений и других параметров, которые влияют на деятельность электротехнического оборудования и обеспечивают безопасность людей и имущества. Стандарты также устанавливают виды методов по измерению и оценке параметров качества электрической энергии и требований к компетентности испытательных лабораторий, проводящих такие измерения.

        Международные стандарты:

        1. IEEE 519-2014 – Стандарт IEEE для гармонических искажений в системах электропитания.
        2. IEC 61000-2-4 – Стандарт Международной электротехнической комиссии для измерения и оценки характеристик электрических сетей в отношении нежелательных влияний.
        3. EN 50160 – Стандарт Европейского союза для качества электрической энергии в системах электроснабжения.
        4. ANSI C84.1 – Стандарт Американского национального института стандартов для напряжения и частоты в системах электроснабжения.
        5. AS/NZS 61000.4.7 – Стандарт Австралийского и Новозеландского института электротехники и электроники для измерения и оценки характеристик электрических сетей в отношении нежелательных влияний.

        Отечественные стандарты:

        1. ГОСТ Р 51317.4.30-99 – Стандарт Государственного комитета по стандартизации России для качества электрической энергии в системах электроснабжения.
        2. ГОСТ Р 54149-2010 – Стандарт Государственного комитета по стандартизации России для гармонических искажений в системах электропитания.
        3. ГОСТ Р ИСО/МЭК 17025-2009 – Стандарт Государственного комитета по стандартизации России для оценки компетентности испытательных лабораторий по измерению параметров качества электрической энергии.
        4. ГОСТ Р 52343-2005 – Стандарт Государственного комитета по стандартизации России для измерения и оценки характеристик электрических сетей в отношении нежелательных влияний.
        5. ГОСТ Р 50571.1-2010 – Стандарт Государственного комитета по стандартизации России для регулирования напряжения в системах электроснабжения.

        Декларирование целей по качеству ЭЭ поставщиками обеспечивает:

        • Надежное и безопасное функционирование электротехнического оборудования.
        • Предотвращение выхода оборудования из строя по причине неисправностей и ситуаций аварийности.
        • Улучшение качества жизни потребителей путем поставки стабильного и качественного снабжения электроэнергией.
        • Сокращение расходов электроэнергии во время процессов ее передачи и распределения.
        • Соответствие установленному перечню требований законодательства и стандартов в области качества энергии.
        • Повышение уровня конкурентоспособности на рынке электроэнергии.
        • Снижение негативного воздействия для окружающей среды путем снижения выбросов и загрязнения.

        Оборудование для повышения качества электроэнергии (УУКЭЭ)

        1. Регулирующие трансформаторы с целью поддержки стабильного напряжения в сети.
        2. Фильтры, которые удаляют помехи и шумы электросети.
        3. Компенсационные устройства для восполнения реактивной мощности и улучшения коэффициента мощности.
        4. Системы авторегулирования напряжения с целью поддержки стабильного напряжения на выходе из трансформаторов.
        5. Системы по контролю и управлению качеством электрической энергии с функцией мониторинга параметров сети и возможностью оперативной реакции на проблемные процессы.
        6. Устройства защиты от перенапряжений и перегрузок, которые предотвращают ущерб оборудования и аварийные ситуации.
        7. Электронные регуляторы скорости и частоты вращения электродвигателей, которые позволяют снизить использование электроэнергии и сделать показатели нагрузки на сеть ниже.
        8. Устройства снижения гармонических искажений, которые уменьшают влияние нелинейных нагрузок на КЭ.
        9. Системы резервного питания, которые обеспечивают непрерывность работы при отключении основного источника электропитания.
        10. Системы распределения электрической энергии с применением интеллектуальных технологий, которые позволяют оптимизировать расходы энергии и уменьшить траты на ее формирование.
        11. Системы хранения электроэнергии (аккумуляторы и суперконденсаторы, используемые для балансирования нагрузки и понижения пиковых нагрузок на сеть).
        12. Устройства мониторинга и управления энергопотреблением, которые позволяют оптимизировать расходование энергии и снизить затраты на ее производство.
        13. Устройства обратной связи, которые позволяют операторам сети получать информацию о потреблении энергии и оптимизировать работу системы в режиме реального времени.
        14. Системы автоуправления нагрузкой, которые позволяют оптимизировать потребление энергии и снизить затраты на ее производство.
        15. Системы энергоэффективного освещения, которые позволяют снизить использование энергии на освещение и улучшить качество света в помещении.

        Методы улучшения качества энергии:

        • Использование приборов, задачей которых является компенсация реактивной мощности на кабельной линии и стабилизация коэффициента мощности в трёхфазной сети.
        • Замена трансформаторов современными установками, которые имеют функцию регулировки под нагрузкой. Данным аппаратам не требуется демонтаж и отключение в условиях падения напряжения, а настройка калибровки возможна в режиме эксплуатации.
        • Использование автотрансформаторов с линейными переключателями для изменения величин напряжений на вторичных обмотках, так же работающих без снятия нагрузки.
        • Подключение компенсаторов к кабельной силовой сети, гармонизирующих количество вырабатываемой мощности в авторежиме.
        • Подключение к сети установок БСК.

        Подходы СВЭЛ по улучшению качества электроэнергии

        • Мониторинг и анализ качества энергии в системе для выявления проблемы и оптимизации деятельности всего оборудования.
        • Использование актуальных технических средств (систем, компенсирующих реактивную мощность с автоматическим регулированием напряжения).
        • Эксплуатация высококачественных устройств, способных функционировать при различных условиях электросети, не создавая при этом помех для остального оборудования.
        • Обучение персонала работе с оборудованием и правильному использованию электроэнергии, чтобы минимизировать возможные ошибки и повреждения оборудования.
        • Регулярное техническое обслуживание оборудования и систем, чтобы предотвратить возможные проблемы и обеспечить надежную работу системы в целом.

        Что является важным показателем качества электроэнергии

        No products in the cart.

        No products in the cart.

        Home / Энергетика / Качество электроэнергии

        Показатели качества электроэнергии влияют на надёжность работы электрооборудования. Хотите проверить? Звоните нам!

        Качество электроэнергии

        Электричество – самый универсальный и удобный вид энергии. Оно так плотно вошло в наш быт и производство, что даже кратковременное его отсутствие вызывает массу неудобств. В ряде случаев непредвиденное отключение электроэнергии (ЭЭ) представляет социальную опасность. В связи с этим действующими ТНПА – ПУЭ, ТКП 339-2011 (02230) и другими – предусмотрены категории надёжности электроснабжения. Они требуют для отдельных потребителей резервирования и автономных источников питания. По разным причинам показатели качества электроэнергии (ПКЭ) ранее не регламентировались, а ЭЭ не рассматривалась как товар. А ведь ЭЭ имеет соответствующее качество, определяемое совокупностью его характеристик.

        Электроэнергия – это товар

        Традиционный товар можно посмотреть, оценить его качество и цену, выбрать производителя и т.д. В отношении электрической энергии должно быть аналогично. Тенденции к такому подходу заложены в разработанной недавно Концепции проекта Закона Республики Беларусь об электроэнергетике. Он предусматривает формирование оптового и розничного электроэнергетических рынков в целях конкуренции субъектов электроэнергетики. В них входят производители ЭЭ и энергоснабжающие организации. Постановлением Совета министров от 17.10.2011 г. №1394 приняты Правила электроснабжения, в которых электрическая энергия определена как товар. Также упорядочены отношения между энергоснабжающей организацией и потребителем электроэнергии.

        Сейчас можно сказать, что вопросам её качества у нас в стране должного внимания не уделяется. Даже несмотря на высокую значимость электроэнергии. Сложность и актуальность вопроса обусловлена тем, что проблема напрямую затрагивает взаимоотношения потребителя и продавца электроэнергии. Причём, если при покупке товара претензии к его качеству может предъявить покупатель, то в нашем случае всё может быть и наоборот. Виновником плохого качества электроэнергии может оказаться и потребитель. «Правила электроснабжения» устанавливают порядок взаимоотношений между потребителем и энергоснабжающей организацией. В том числе по таким вопросам как условия снабжения и пользования электрической энергией.

        Показатели качества электроэнергии влияют на электроустановки

        В Правилах она имеет статус товара соответствующего качества, которое определяют показатели качества электроэнергии. Они отражают соответствие её параметров требованиям, установленным действующими ТНПА. ГОСТ 13109-97 «…Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения» устанавливает 11 основных нормируемых ПКЭ. Несоответствие каждого из которых требованиям стандарта по-своему сказывается на работе электроустановок разного типа:

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

        Из-за отсутствия внимания к проблеме качества электрической энергии (КЭ), несоответствие показателей её качества требованиям ТНПА стало типичным и распространённым фактом. Многие сталкивались с проблемой преждевременного выхода из строя знакомых всем бытовых электроприёмников. Часто выходят из строя лампы накаливания и люминесцентные лампы, а также конденсаторы. Проблемы с последними, естественно, касаются специалистов-электриков промышленных предприятий. Давайте рассмотрим, как показатели качества электроэнергии на работу перечисленных электрических устройств. Читатели – как рядовые потребители, так и специалисты-электрики, наверняка лично сталкивались с описанными или схожими проблемами.

        Как показатели качества электроэнергии влияют на лампы накаливания?

        Лампы накаливания являются типичным представителем резистивной нагрузки. Несмотря на наличие спиралей с витками, индуктивность которых мала и может не учитываться. Лампа накаливания имеет нелинейную вольтамперную характеристику. Это связано с зависимостью сопротивления вольфрамовой нити от температуры. В момент подачи напряжения холодная спираль имеет небольшое электрическое сопротивление. Следовательно, протекающий по ней ток, велик. С нагревом спирали её сопротивление уменьшается, соответственно растёт ток. Лампа переходит в установившийся режим работы. Наиболее сильно на основную характеристику лампы накаливания – световой поток – влияет поданное на неё напряжение. Зависимость светового потока от напряжения очень крута.

        Поэтому даже небольшое колебание напряжения приводит к заметному для человеческого глаза изменению освещённости. Поэтому снижение напряжения в сети на 5% приводит к уменьшению светового потока лампы на 17%. Если мерцания носят длительный характер – глаза человека быстро устают, снижается общая работоспособность. Он не может сосредоточиться, становится раздражительным. Такое явление носит название фликер, а мера его проявления – «доза фликера». Напряжение в питающей сети является важным показателем качества электроэнергии. Ещё и в связи с тем, что оказывает непосредственное влияние на срок службы лампы. Сейчас преждевременный выход из строя ламп накаливания по причине плохих ПКЭ сети является типичной ситуацией.

        Выход из строя люминесцентных ламп

        Световая отдача люминесцентной лампы в несколько раз больше, чем у лампы накаливания аналогичной мощности. А срок службы может в 10 раз превышать эту характеристику у ламп накаливания. Такие показатели связаны с особенностями конструкции люминесцентных ламп. Принцип их работы основан на возникновении тлеющего разряда между двумя электродами. Они находятся в противоположных концах колбы с инертным газом и парами ртути. Протекающий между электродами ток приводит к появлению ультрафиолетового излучения. Это излучение не видимо человеческому глазу, поэтому его преобразуют в видимый свет с помощью явления люминесценции. Ввиду особенностей конструкции работа люминесцентных ламп сильно зависит от колебаний напряжения в сети.

        Его снижение ниже допустимого предела приводит к её погасанию. При этом лампы высокого давления типа ДРЛ, ДРИ, ДНаТ загорятся только спустя 10-15 минут. Лампы низкого давления этого недостатка «лишены» и включатся сразу после появления напряжения. Люминесцентные лампы гаснут при снижении питающего напряжения до 85-90% номинального, т.е. при уровне напряжения ниже предельно допустимого по ГОСТ 13109-97. В связи с сильной зависимостью качества работы люминесцентных ламп от колебаний напряжения контроль этого ПКЭ весьма важен в сетях освещения. Так же как и в случае с лампами накаливания длительное повышение питающего напряжения вызывает досрочный выход люминесцентных ламп и их электроники из строя.

        Пробой конденсаторов

        Конденсаторы – типичные представители ёмкостной нагрузки. В электроэнергетике, как правило, основная задача конденсаторов – выдача реактивной мощности. Достаточно часто конденсаторы также используют как составные части электрических фильтров. Выдаваемая конденсатором реактивная мощность Q зависит от собственной ёмкости С и сетевой частоты f и напряжения U. Величина выдаваемой мощности зависит от квадрата напряжения. А значит такой показатель качества электроэнергии, как установившееся отклонение напряжения, будет наиболее сильно влиять на режим работы конденсатора. Величина генерируемой мощности зависит также от частоты, т.е. своё влияние будут оказывать одновременно несколько значительных ПКЭ.

        Среди них коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения, коэффициент n-й гармонической составляющей напряжения, отклонение частоты. Помимо влияния на режим работы, несоответствия ПКЭ в сети требованиям ГОСТ сказываются на сроке службы конденсаторов. Пробой диэлектрика по причине перенапряжений или перегрев из-за наличия высших гармоник в сети – прямые причины повреждения или выхода из строя конденсатора. Качество электроэнергии в сети необходимо измерять и контролировать как перед установкой, так и в процессе эксплуатации конденсаторов. В противном случае появятся проблемы как с режимом компенсации реактивной мощности в сети, так и с работоспособностью компенсирующего устройства.

        Заключение

        Развитие сетей и внедрение новых электрических устройств только повышают актуальность проблем качества электроэнергии. Возрастающее количество нелинейной нагрузки с одной стороны ухудшает ПКЭ в сети, а применение чувствительных электронных устройств, с другой стороны, требует, чтобы эти показатели находились в жёстко заданных пределах. Очевидно, что с развитием электроэнергетики актуальность нормирования и контроля параметров качества электроэнергии будет возрастать. Ключевыми моментами в вопросах КЭ являются законодательная база (построение отношений между энергоснабжающей организацией и потребителем) и наличие инженерных возможностей для выявления и устранения недопустимых отклонений ПКЭ.

        Существующая на сегодня простая констатация фактов несоответствия показателей качества электроэнергии требованиям ТНПА не позволяет решать ряд важных принципиальных вопросов. Развитие технического потенциала до требуемого уровня возможно только если сам потребитель будет осознавать проблему, искать пути её решения. В заключение отметим – если с вашими электроустановками, оборудованием и приборами происходят непонятные вещи: «не хотят работать», преждевременно выходят из строя – задумайтесь. Возможно причина в плохом качестве электрической энергии. Чтобы заказать анализ качества электроэнергии в вашем здании, помещении или электроустановке, звоните по телефонам в разделе Контакты. Также вы можете оставить заявку на звонок.

        Показатели качества электроэнергии в электрических сетях

        Показатели качества электроэнергии в электрических сетях

        В соответствии с ГОСТ 13109-87 различают основные и дополнительные показатели качества электроэнергии.

        К основным показателям качества электроэнергии , определяющим свойства электрической энергии, которые характеризуют ее качество, относятся:

        1) отклонение напряжения ( δ U , %);

        2) размах изменения напряжения ( δ U t, %);

        3) доза колебаний напряжений ( ψ , %);

        4) коэффициент несинусоидальности кривой напряжения ( k нс U , %);

        5) коэффициент n -й гармонической составляющей напряжения нечетного (четного) порядка (kU(n ), %);

        6) коэффициент обратной последовательности напряжений ( k 2 U , %);

        7) коэффициент нулевой последовательности напряжений (k 0 U , %) ;

        8) длительность провала напряжения ( Δ t пр, с) ;

        9) импульсное напряжение ( U имп, В, кВ) ;

        10) отклонение частоты ( Δ f , Гц).

        Дополнительные показатели качества электроэнергии , представляющие собой формы записи основных показателей качества электроэнергии и используемые в других нормативно-технических документах:

        1) коэффициент амплитудной модуляции напряжений ( k мод);

        2) коэффициент небаланса междуфазных напряжений ( k неб.м);

        3) коэффициент небаланса фазных напряжений ( k неб.ф).

        Отметим допустимые значения названных показателей качества электроэнергии, выражения для их определения и области применения. В течение 95% времени суток (22,8 ч) показатели качества электроэнергии не должны выходить за пределы нормально допустимых значений, а в течение всего времени, включая поелсаварийные режимы, они должны находиться в пределах максимально допустимых значений.

        Контроль качества электроэнергии в характерных точках электрических сетей осуществляется персоналом предприятия электрических сетей. При этом длительность измерения показателя качества электроэнергии должна составлять не менее суток.

        Отклонение напряжения это один из самых важных показателей качества электроэнергии. Отклонение напряжения находится по формуле

        δ U t = ((U(t) — Un)/Un) х 100%

        где U(t) — действующее значение напряжения прямой последовательности основной частоты, или просто действующее значение напряжения (при коэффициенте несиннусоидальности, меньшем или равном 5%), в момент времени t , кВ; Un — номинальное напряжение, кВ.

        Величина U t = 1/3 ( UAB(1) + UBC(1) + UAC(1)) , где UAB(1) , UBC(1) , UAC(1) — действующие значения междуфазных напряжений основной частоты.

        Из-за изменения нагрузок во времени, изменения уровня напряжений и других факторов изменяется величина падения напряжения в элементах сети и, следовательно, уровень напряжения U t. В результате оказывается, что в различных точках сети в один и тот же момент времени, а в одной точке — в разные моменты, отклонения напряжения различны.

        Нормальная работа электроприемников вестях напряжением до 1 кВ обеспечивается при условии, что отклонения напряжения на их входе равны ±5% (нормальное значение) и ±10% (максимальное значение). В сетях напряжением 6 — 20 кВ устанавливается максимальное отклонение напряжения ±10%.

        Мощность, потребляемая лампами накаливания, прямо пропорциональна подведенному напряжению в степени 1,58, световая отдача ламп — в степени 2,0, световой поток — в степени 3,61, срок службы ламп — в степени — 13.57. Работа люминесцентных ламп от отклонения напряжений зависит меньше. Так срок их службы изменяется на 4% при отклонении напряжения на 1%.

        Снижение освещенности рабочих мест происходит при уменьшении напряжения, что приводит к снижению производительности труда работающих и ухудшению их зрения. При больших снижениях напряжения люминесцентные лампы не загораются или мигают, что приводит к сокращению срока их службы. При повышении напряжения срок службы ламп накаливания резко снижается.

        От уровня напряжения зависит скорость вращения асинхронных электродвигателей и, следовательно, их производительность, а также потребляемая реактивная мощность. Последнее отражается на величине потерь напряжения и мощности на участках сети.

        Снижение напряжения приводит к увеличению длительности технологического процесса в электротермических и электролизных установках, а также к невозможности устойчивого приема в коммунальных сетях телевизионных передач. В последнем случае применяются так называемые стабилизаторы напряжения, которые сами потребляют значительную реактивную мощность и у которых имеются потери мощности в стали. На их изготовление расходуется дефицитная трансформаторная сталь.

        Для обеспечения требуемого напряжения на шинах низкого напряжения всех ТП рименяют так называемое встречное регулирование напряжения в центре питания. Здесь в режиме максимальных нагрузок поддерживается максимально допустимое напряжение на шинах ЦП, а в режиме минимальных нагрузок — минимальное напряжение.

        При этом должно применяться и так называемое местное регулирование напряжения в каждом трансформаторном пункте путем установки переключателя ответвлений распределительных трансформаторов в соответствующее положение. В сочетании с централизованным (в ЦП) и указанным местным регулированием напряжения применяются регулируемые и нерегулируемые конденсаторные установки, также относящиеся к средствам местного регулирования напряжения.

        Размах изменения напряжения

        Размах изменения напряжения представляет собой разность между амплитудными или действующими значениями напряжения до и после одиночного изменения напряжения и определяется по формуле

        где Ui и Ui+1 — значения следующих друг за другом экстремумов или экстремума и горизонтального участка огибающей амплитудных значений напряжения.

        К размахам изменения напряжения относят одиночные изменения напряжения любой формы с частотой повторения от двух раз в минуту (1/30 Гц) до одного раза в час, имеющие среднюю скорость изменения напряжения более 0,1% в секунду (для ламп накаливания) и 0,2% в секунду для остальных приемников.

        Быстрые изменения напряжения вызываются ударным режимом работы двигателей металлургических прокатных станов тяговых установок железных дорог, луговых сталеплавильных печей, сварочной аппаратуры, а также частыми пусками мощных короткозамкнутых асинхронных электродвигателей, когда их пусковая реактивная мощность составляет несколько процентов мощности короткого замыкания.

        Число изменений напряжения в единицу времени, т. е. частота изменения напряжения, находится по формуле F = m/T , где m — число изменений напряжения за время Т, Т — общее время наблюдения размахов напряжения.

        Основные требования, предъявляемые к колебаниям напряжения, обусловливаются соображениями защиты зрения человека. Установлено, что наибольшая чувствительность глаза к мерцанию света находится в области частоты, равной 8,7 Гц. Поэтому для ламп накаливания, обеспечивающих рабочее освещение при значительных зрительных напряжениях, размах напряжения допускается не более 0,3%, для ламп накачивания в быту — 0,4%, для люминесцентных ламп и других электроприемников — 0,6.

        Допускаемые размахи колебаний приведены на рис. 1.

        Допустимые размахи колебаний напряжения

        Рис. 1. Допустимые размахи колебаний напряжения: 1 — рабочее освещение лампами накаливания при большом зрительной напряжении, 2 — бытовые лампы накаливания, 3 — люминесцентные лампы

        Область I соответствует работе насосов и бытовых приборов, II — кранов, подъемников, III — дуговых печей, ручной контактной сварке, IV — работе поршневых компрессоров и автоматической контактной сварке.

        Для снижения размаха изменения напряжения в осветительной сети применяют раздельное питание приемников осветительной сети и силовой нагрузки от разных силовых трансформаторов, продольную емкостную компенсацию питающей сети, а также синхронные электродвигатели и искусственные источники реактивной мощности (реакторы или конденсаторные батареи, ток которых формируется с помощью управляемых вентилей для получения требуемой реактивной мощности).

        Доза колебаний напряжения

        Доза колебаний напряжения идентична размаху изменения напряжения и в действующих электрических сетях вводится по мере их оснащения соответствующими приборами. При использовании показателя «доза колебаний напряжения» оценка допустимости размаха изменения напряжения может не производиться, так как рассматриваемые показатели взаимозаменяемы.

        Доза колебаний напряжения также представляет собой интегральную характеристику колебаний напряжения, вызывающих у человека накапливающееся за установленный период времени раздражение из-за миганий света в диапазоне частот от 0,5 до 0,25 Гц.

        Допустимое максимальное значение дозы колебаний напряжения ( ψ, (%) 2 ) в электрической сети, к которой присоединяются осветительные установки, не должно превосходить: 0,018 — с лампами накаливания в помещениях, где требуется значительное зрительное напряжение; 0,034 — с лампами накаливания во всех других помещениях; 0,079 — с люминесцентными лампами.

        Коэффициент несинусоидальности кривой напряжения

        При работе в сет мощных выпрямительных и преобразовательных установок, а также дуговых печей и установок для сварки, т. е. нелинейных элементов, происходит искажение кривых тока и напряжения. Несинусоидальные кривые тока и напряжения представляют собой гармонические колебания, имеющие различные частоты (промышленная частота — это низшая гармоника, все остальные по отношению к ней — высшие гармоники).

        Высшие гармоники в системе электроснабжения вызывают дополнительные потери энергии, сокращают срок службы косинусных конденсаторных батарей, электродвигателей и трансформаторов, приводят к трудностям при наладке релейной защиты и сигнализации, а также эксплуатации электроприводов с тиристорным управлением и т. д.

        Содержание высших гармоник в электрической сети характеризуется коэффициентом несинусоидальности кривой напряжения k нс U который определяется по выражению

        где N — порядок последней из учитываемых гармонических составляющих, U n — действующее значение n -й ( n = 2, . N ) гармонической составляющей напряжения, кВ.

        Нормальные и максимальные допустимые значения k нс U не должны соответственно превышать: в электрической сети напряжением до 1 кВ — 5 и 10%, в электрической сети 6 — 20 кВ — 4 и 8%, в электрической сети 35 кВ — 3 и 6%, в электрической сети 110 кВ и выше 2 и 4%.

        Для снижения высших гармоник применяются силовые фильтры, представляющие собой последовательное соединение индуктивного и емкостного сопротивлений, настроенных в резонанс на определенную гармонику. С целью исключения гармоник низших частот применяют преобразовательные установки с большим числом фаз.

        Коэффициент n -й гармонической составляющей напряжения нечетного (четного) порядка

        Коэффициент n -й гармонической составляющей напряжения нечетного (четного) порядка представляет собой отношение действующего значения n -й гармонической составляющей напряжения к действующему значению напряжения основной частоты, т. е. kU(n) = ( Un / U н) х 100%

        По значению коэффициента kU(n) определяется спектр n -х гармонических составляющих, на подавление которых должны быть рассчитаны соответствующие силовые фильтры.

        Нормальные и максимальные допустимые значения не должны соответственно превышать: в электрической сети напряжением до 1 кВ — 3 и 6%, в электрической сети 6 — 20 кВ 2,5 и 5 % , в электрической сети 35 кВ — 2 и 4 %, в электрической сети 110 кВ и выше 1 и 2 %.

        Несимметрия напряжений возникает из-за нагрузки однофазных электроприемников. Так как распределительные сети напряжением выше 1 кВ работают с изолированной или компенсированной нейтралью, то несиммегрия напряжений обусловлена появлением напряжения обратной последовательности. Несимметрия проявляется в виде неравенства линейных и фазных напряжений и характеризуется коэффициентом обратной последовательности напряжений :

        где U2(1) — действующее значение напряжения обратной последовательности основной частоты трехфазной системы напряжений, кВ. Значение величины U2(1) можно получить измерением трех напряжений основной частоты, т. е. U А (1), UB(1) , U C(1). Тогда

        где y А, yB и yC — проводимости фаз А, B и C приемника.

        В сетях напряжением выше 1 кВ несимметрия напряжений проявляется в основном из-за однофазных электротермических установок (дуговых печей косвенного действия, печей сопротивления, индукционных канальных печей, установок электрошлакового переплава и др.

        Наличие напряжения обратной последовательности приводит к дополнительному нагреву обмоток возбуждении синхронных генераторов и увеличению их вибрации, к дополнительному нагреву электродвигателей и резкому сокращению срока службы их изоляции, снижению реактивной мощности, генерируемой силовыми конденсаторами, дополнительному нагреву линий и трансформаторов? увеличению количества ложных срабатываний релейной защиты и т д.

        На зажимах симметричного элсктроприемника нормально допустимый коэффициент несимметрии равен 2%, а максимально допустимый — 4%.

        Влияние несимметрии значительно уменьшается при питании однофазных электроприемников от отдельных трансформаторов, а также при применении управляемых и неуправляемых симметрирующих устройств, компенсирующих эквивалентный ток обратной последовательности, потребляемый однофазными нагрузками.

        В четырехпроводных сетях напряжением до 1 кВ несимметрия, обусловленная однофазными приемниками , подключенными к фазным напряжениям, сопровождается прохождением тока в нулевом проводе и, следовательно, появлением напряжения нулевой последовательности.

        Коэффициент нулевой последовательности напряжений k0U = ( U0(1)/U н.ф.) х 100%,

        где U0(1) -действующее значение напряжения нулевой последовательности основной частоты, кВ; U н.ф. — номинальное значение фазного напряжения, кВ.

        Величина U0(1) определяется измерением трех фазных напряжений основной частоты, т. е.

        где у A , у B , у C , yO — проводимости фаз А, В, С приемника и проводимость нулевого провода; UA ( 1 ), UB(1) , UC(1) — действующие значения фазных напряжений.

        Допустимое значение U0(1) ограничивается требованиями, предъявляемыми к отклонению напряжения, которые удовлетворяются коэффициентом нулевой последовательности, равным 2% в качестве нормального уровня и 4% максимального уровня.

        Снижение значения может быть достигнуто рациональным распределением однофазной нагрузки между фазами, а также увеличением сечения нулевого провода до сечения фазных проводов и применением трансформаторов в распределительной сети с группой соединения «звезда — зигзаг».

        Провал напряжения и интенсивность провалов напряжения

        Провал напряжения — это внезапное значительное понижение напряжения в точке электрической сети, за которым следует восстановление напряжения до первоначального или близкого к нему уровня через промежуток времени от нескольких периодов до нескольких десятков секунд.

        Длительность провала напряжения Δ t пр — интервал времени между начальным моментом провала напряжения и моментом восстановления напряжения до первоначального или близкого к нему уровня (рис. 2), т.е. Δ t пр = t вос — t нач.

        Длительность и глубина провала напряжения

        Рис. 2. Длительность и глубина провала напряжения

        Значение Δ t пр составляет от нескольких периодов до нескольких десятков секунд. Провал напряжения характеризуется интенсивностью и глубиной провала δ Uпр, представляющей собой разность между номинальным значением напряжения и минимальным действующим значением напряжения Umin в течение провала напряжения, и выражается в процентах номинального значения напряжения или в абсолютных единицах.

        Величина δ Uпр определяется следующим образом:

        δUпр = (( U н — Umin ) /U н) х 100% или δUпр = U н — Umin

        Интенсивность провалов напряжения m * представляет собой частоту появления в сети провалов напряжения определенной глубины и длительности, т. е. m * = (m(δUпр , Δ t пр)/ M) х 100% , где m(δUпр , Δ t пр) — число провалов напряжения глубиной δUпр и длительностью Δ t пр за время Т ; М — суммарное число провалов напряжения за время Т.

        К провалам напряжения, возникающим в большинстве случаев при коротких замыканиях в сети, чувствительны некоторые виды элекгропрнемников (ЭВМ, силовая электроника), поэтому в проектах электроснабжения таких приемников должны предусматриваться меры по снижению длительности, интенсивности и глубины провалов напряжения. Допустимые значения длительности провалов напряжения ГОСТ не указывает.

        Импульсное напряжение — это резкое изменение напряжения, за которым следует восстановление напряжения до обычного уровня за промежуток времени от нескольких микросекунд до 10 миллисекунд. Оно представляет собой максимальное мгновенное значение напряжения импульса U имп (рис. 3).

        Импульсное напряжение

        Рис. 3. Импульсное напряжение

        Импульсное напряжение характеризуется амплитудой импульса U’ имп, представляющей собой разность между импульсом напряжения и мгновенным значением напряжения основной частоты, соответствующим моменту начала импульса. Длительность импульса t имп — интервал времени между начальным моментом импульса напряжения и моментом восстановления мгновенного значения напряжения до обычного уровня. Может быть вычислена длительность импульса t имп0,5 по уровню 0,5 его амплитуды (см. рис. 3).

        Импульсное напряжение определяется в относительных единицах по формуле Δ U имп = U имп/(√2 U н)

        К импульсам напряжения чувствительны также такие электроприемники, как ЭВМ, силовая электроника и др. Импульсные напряжения появляются вследствие коммутаций в электрической сети. Меры по снижению импульсных напряжений должны предусматриваться при разработке конкретных проектов электроснабжения. Допустимые значения импульсных напряжений ГОСТ не указывает.

        Воздушная линия электропередачи

        Изменения частоты обусловлены изменениями суммарной нагрузки и характеристиками регуляторов частоты вращения турбин. Большие отклонения частоты возникают в результате медленного регулярного изменения нагрузки при недостаточном резерве активной мощности.

        Частота напряжения в отличие от других явлений, ухудшающих качество электроэнергии, является общесистемным параметром: все генераторы, присоединенные к одной системе, генерируют электроэнергию на напряжении одинаковой частоты — 50 Гц.

        Согласно первому закону Кирхгофа всегда существует строгий баланс между выработкой и генерацией мощности. Поэтому любое изменение мощности нагрузки вызывает изменение частоты, что приводит к изменению выработки активной мощности генераторов, для чего блоки «турбина — генератор» оборудуют устройствами, позволяющими регулировать поступление энергоносителя в турбину в зависимости от изменений частоты в электрической системе.

        При определенном росте нагрузки оказывается, что мощность блоков «турбина — генератор» исчерпана. Если нагрузка продолжает увеличиваться, баланс устанавливается при пониженной частоте — возникает отклонение частоты. В этом случае говорят о дефиците активной мощности для поддержания номинальной частоты.

        Отклонение частоты Δ f от номинального значения f н определяется по формуле Δ f = f — f н, где f — текущее значение частоты в системе.

        Изменения частоты, превышающие 0,2 Гц, существенно влияют на технико-экономические показатели работы электроприемников, поэтому нормально допустимое значение отклонения частоты равно ±0,2 Гц, а максимально допустимое значение отклонений частоты составляет ± 0,4 Гц. В послеаварийных режимах допускается отклонение частота от +0,5 Гц до — 1 Гц в течение не более 90 ч в год.

        Отклонение частоты от номинальной приводит к увеличению потерь энергии в сети, а также к снижению производительности технологического оборудования.

        Коэффициент амплитудной модуляции напряжения и коэффициент небаланса междуфазных и фазных напряжений

        Коэффициент амплитудной модуляции напряжения характеризует колебания напряжения и равен отношению полуразности наибольшей и наименьшей амплитуд модулированного напряжения, взятых за определенный интервал времени, к номинальному или базовому значению напряжения, т. е.

        k мод = (U нб — U нм)/(2 √2 U н),

        где U нб и U нм — соответственно наибольшая и наименьшая амплитуды модулированного напряжения.

        Коэффициент небаланса междуфазных напряжений k неб.мф характеризует несимметрию междуфазных напряжений и равен отношению размаха небаланса междуфазных напряжений к номинальному значению напряжения:

        k неб.мф = ((U нб — U нм)/ U н) х 100%

        где U нб и U нм — наибольшее и наименьшее действующие значения из трех междуфазных напряжений.

        Коэффициент небаланса фазных напряжений k неб.ф характеризует несимметрию фазных напряжений и равен отношению размаха небаланса фазных напряжений к номинальному значению фазного напряжения:

        k неб.ф = ((U нб.ф — U нм.ф)/ U н.ф) х 100%,

        где U нб и U нм — наибольшее и наименьшее действующие значения из трех фазных напряжений, U н.ф — номинальное значение фазного напряжения.

        Телеграмм канал для тех, кто каждый день хочет узнавать новое и интересное: Школа для электрика

        Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

        Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

        Анализ основных характеристик современных средств измерения показателей качества электроэнергии Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

        Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Сафонов Дмитрий Геннадьевич, Тураханов Кайрат Хаирболдович

        Данная статья посвящена вопросам измерения и анализа качества электрической энергии в электрических сетях. В статье рассматриваются современные средства измерения показателей качества электроэнергии . Также уделяется внимание требованиям, предъявляемым нормативными документами по измерениям качества электроэнергии . В заключение приводятся сопоставления характеристик отечественных и зарубежных приборов по измерению показателей качества электроэнергии .

        i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

        Похожие темы научных работ по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям , автор научной работы — Сафонов Дмитрий Геннадьевич, Тураханов Кайрат Хаирболдович

        Использование вероятностностатистических методов при обработке результа тов измерений показателей качества электрической энергии

        Применение вейвлет-анализа для определения показателей качества электрической энергии
        Государственные стандарты и проблемы контроля качества электроэнергии
        Проблемы сертификационных и периодических испытаний качества электрической энергии по новому ГОСТу

        Оценка эффективности мониторинговых исследований качества электроэнергии по ГОСТ 13109-97 в высоковольтной сети 6-150 кВ

        i Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
        i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

        Текст научной работы на тему «Анализ основных характеристик современных средств измерения показателей качества электроэнергии»

        ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ЄЕСІНИК № 1 (#7) 2010

        4. Вентцель, Р. С. Теория вероятности / Я. С. Вентцель. — М. : ГЭнергоатомиздат. 2004 г. — 540 с.

        5. Орлов, А. И. Иепараметрическое точечное и интервальное оценивание характеристик распределения / А. И. Орлов. -Заводская лаборатория. — 2004. — Т. 70, №5. — С. 65 —70.

        6. Орлов, А. И. О критериях согласия с параметрическим семейством / А. И. Орлов. — Заводская лаборатория. — 1997. — Т. 63, N*5. — С. 49-50.

        7. Дрехслер, Р. Измерение и оценка качества электрической энергии при несимметрчной н нелинейной нагрузке / Р. Дрехслер. — М.: Энергиатомиядат. 1985. — 112 с.

        8. ГОСТ 13109-97. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения. — М.: Госкомитет по стандартам, 1999. — 33 с.

        9. РД 153-34.0-15.502-200. Методические указания по контролю и анализу качества электрической энергии в системах олект-

        роснабжения общего назначения. Ч. 2. Анализ качества электрической энергии. — М.: Госкомитет по стандартам, 2002. 24 с.

        10. МЭК 61000-4-30 «Электромагнитная совместимость (ЭМС). Ч. 4-30: Методи испытаний и измерений. Методы измерения качества электроэнергии», 2008. — 40 с.

        САФОНОВ Дмитрий Геннадьевич, старший преподаватель кафедры «Электроснабжение промышленных предприятий».

        Адрес для переписки: e-mail: SafonovDG@mail.ru ТУРАХАНОВ Кайрат Хаирболдович, ассистент кафедры «Электроснабжение промышленных предприятий».

        Адрес для переписки: e-mail: kairatkhan@mail.ru

        Статья поступила в редакцию 20.11.2009 г.

        © А Г. Сафонов, К. X. Тураханов

        Д. Г. САФОНОВ К. X. ТУРАХАНОВ

        Омский государственный технический университет

        ОСНОВНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК СОВРЕМЕННЫХ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

        Данная статья посвящена вопросам измерения и анализа качества электрической энергии в электрических сетях. В статье рассматриваются современные средства измерения показателей качества электроэнергии. Также уделяется внимание требованиям, предъявляемым нормативными документами по измерениям качества электроэнергии. В заключение приводятся сопоставления характеристик отечественных и зарубежных приборов по измерению показателей качества электроэнергии.

        Ключевые слова: качество электроэнергии, показатели качества электроэнергии, средства измерения показателей качества электроэнергии.

        Электрооборудование, работающее в электрических сетях, требует соблюдения определенных номинальных параметров, таких как номинальная частота, номинальные синусоидальные напряжения и ток. Как и любой товар, энергия, продаваемая потребителю, характеризуется качеством. В процессе эксплуатации электрических сетей возникают отклонения вышеуказанных параметров от предъявляемых требований, которые характеризуются показателями качества электроэнергии (ПКЭ).

        Показатели качества электроэнергии в значительной степени определяются характеристиками сетей, в которых аппараты и электроирисмники (ЭП) имеют различные точки присоединения. Кроме этого, на качество электроэнергии (КЭ) оказывает влияние потребитель, ЭП которого зачастую существенно искажают напряжение.

        Обеспечить идеальное качество электроэнергии в реальных условиях эксплуатации, когда происходит постоянный ввод новых мощносгей, замена устаревшего оборудования и т.д., практически невоз-

        можно, гак как это требует болыпих материальных затрат для постоянного мониторинга и проведения необходимых мероприятий. В связи с этим государственным стандартом устанавливаются некоторые допустимые уровни ухудшения ПКЭ, которые не влияют на нормальную работу ЭП потребителей, при этом обеснечипая все их технические и экономические характерисгики.

        Наиболее исчерпывающим документом в России является стандарт ГОСТ 13109-97 «Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения». Документ дает основные понятия о показателях и нормах качества электроэнергии, устанавливает требования к по1решностям измерений качества электроэнергии.

        Стандартом устанавливаются следующие показатели качества электроэнергии <ПКЭ) [1):

        — установившееся отклонение напряжения 81/;

        — размах изменения напряжения 51/,;

        Номенклатура измеряемых величин СИ Г1КЭ в соответствии с ГОСТ 13109-97

        Измеряемые величины ЭРИС- КЭ.02 Энерго- тестер ПКЭ06 ИВК ■Омск- м» [ 1рорыв-КЭ ЭМ-3.2 ЮМ 7650 Пике 435 МАУО\У АТТ 70 БЛТНС РМ175

        Действующие значения фазных напряжений + + + + + + + +

        Действующие значения фазных токов + + + + + + + +

        Коэффициент несимметрии напряжения по обратной последовательности + + + + 4- +■ — + +

        Коэффициент несимметрии напряжения по нулевой последовательности + + + + + + — + +

        Коэффициент искажения синусоидальное™ напряжения, порядок учитываемых гармоник + /2-40 + /2-40 + /2-40 + /2-40 + /2-40 + /2-63 + /2-51 + /2-63 + /2-40

        Коэффициент п-й гармонической составляющей напряжения + + + + + + + + +

        Установившееся отклонение напряжения + + + + + + + +

        Размах изменения напряжения + — — — + + + +•

        Амплитуда импульса напряжения + — — — — — + + +

        /\дительность провала напряжения + + + + + — + +

        Коэффициент временного перенапряжения + + + + 4 + + + +

        Активная/реа кт и и на я электроэнергия + / + + / + + / + + / + + / + +/ + — + / + + / +

        Часть ПКЭ (выделенные жирным шрифтом) характеризует установившиеся режимы работы электрооборудования энергоснабжающей организации и потребителей электроэнергии и дает количественную оценку КЭ в электрических сетях. Для характеристики вышеперечисленных показателей стандартом установлены численные нормально и предельна допустимые значения ПКЭ (нормы).

        Для оценки соответствия ПКЭ указанным нормам стандартом устанавливается минимальный расчетный период равный 24 ч, и рекомендуемый период равный 7 суткам.

        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 [2].

        — коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения К^

        — коэффициент п-ой гармонической составляющей напряжения КЩпу

        — коэффициент несимметрии напряжений по обратной последовательности К2и\

        — коэффициент несимметрии напряжений по нулевой последовательности К01-

        — отклонение частоты А/;

        — длительность провала напряжения А/,,;

        — импульсное напряжение 0ияп\

        — коэффициент временного перенапряжения

        При определении значений некоторых 11КЭ стандартом вводятся следующие вспомогательные параметры электрической энергии:

        — интервал между изменениями напряжения

        — глубина провала напряжения 5ип;

        — частота появления провалов напряжения Рп;

        — длительность импульса по уровню 0,5 его амплитуды

        — длительность временного перенапряжения

        ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 1 (87) гою ЭЛЕКТРОТЕХНИКА. ЭНЕРГЕТИКА

        ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ МСТНИК М> 1 2010

        Метрологические характеристики СИ ПКЭ

        Наименование Единицы Диапазон Чувстви- Предел погрешности И|ггервал

        измеряемых характеристик измерений измерений тельность обсолюти. относит.. % усредн.. с

        Коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжении % 0-30 0,01 ±0.05 (К, < 1.0) ±5 1К4.? 1.0) 3

        Коэффициент п-й гармонической составляющей напряжения % 0-50 0,01 ±0.05 (К,.„< 1.0) ±5 (К11п1? 1,0) 3

        Коэффициент несимметрии напряжений по обратной последовательности % 0-50 0.1 ±0.2 — 3

        Коэффициент несимметрии напряжений по нулевой последовательности % 0-50 0.1 ±0.2 — 3

        Установившеесм отклонение напряжения % -100. + 40 0.1 ±0.2 — 60

        Отклонение частоты Гц 45-55 0,01 Ю.01 — 20

        Размах изменения напряжения % 0-10 0.1 — ±5 —

        Доза фликера отн.ед 0.25- 10 0,01 — ±5 —

        Лм пли туда импульса напряжения* — грозового — коммутационного кВ 1-10 0,5-5 0.1 0.1 ±10 ±10 —

        Длительность импульса на уровне 0,5 и„„„ мке 10-10000 1 ±10 —

        Длительность провала напряжения с 0,01-60 0.01 ±0,01 — —

        1 ‘дубина провала напряжения % 10-100 0.1 ±03 ±10 —

        Коэффициент временного перенапряжения отн.ед 1-7.99 0.1 — ±2 —

        Длительность временного перенапряжения с 0.02 — 200 0.01 ±0.01 — —

        Использование существующих средств измерения ПКЭ (СИ ПКЭ) позволяет решать текущие задачи при инструментальном контроле ПКЭ, основной целью которого является определение соответствия их значений требованиям ГОСТ 13109-97. Однако постоянная модернизация аппаратной и программной частей СИ ПКЭ значительно увеличивает их функциональность, что расширяет возможность их применения в электрических сетях, поскольку современная энергетика, имеющая тенденцию к развитию электронной высокоточной автоматики управления и использованию микропроцессорных защит, предъявляет новые требования к мониторингу КЭ, связанные г точностью измерений и их обработкой.

        Таким образом, следует отметить, что анализ КЭ является многогранной задачей, основная цель которой состоит в определении влияния источников искажения на КЭ как со стороны системы электроснабжения (СЭС), так и со стороны потребителя. В условиях постоянно изменяющихся нагрузок решение ее может осуществляться расчетными методами с использованием измеренных параметров источников искажения (напряжение, ток и т.д.). В современных СИП КЭ приме! 1яются программно-вычислительные средства, позволяющие им самостоятельно производить расчеты для определения значений ПКЭ. В этом случае можно говорить об инструментальном анализе ПКЭ. а СИ ПКЭ можно назвать анализаторами КЭ.

        С целью классификации СИ ПКЭ рассматриваются четыре формы контроля: диагностический, инспекционный, оперативный или технологический и коммерческий контроль КЭ |3].

        Основной целью диагностического контроля на границе раздела электрических се тей потребителя и

        энергоснабжающей организации является обнаружение в сети источника искажения КЭ, определение допустимого вклада в нарушение требований стандарта по каждому ПКЭ в соответствии с требованиями ГОСТ 13109-97.

        Инспекционный контроль осуществляется органами сертификации для получения информации о состоянии сертифицированной электроэнергии в электрических сетях энергоснабжающей организации.

        Оперативный или технологический контроль необходим в условиях эксплуатации в точках электрической сети, где имеются и в ближайшей перспективе не могут быть устранены искажения напряжения. Основной задачей является выявление связи между технологическим процессом потребителя электроэнергии и его влиянием на КЭ.

        Коммерческий контроль КЭ должен осуществляться на границах балансовой принадлежности в тех случаях, когда договором энергоснабжения установлены взаимные обязательства сторон при расчетах за потребленную электроэнергию с учетом ее качества.

        В настоящее время вопросам качества элек троэнергии в различных отраслях промышленности уделяется большое внимание со стороны широкого круга специалистов, а следовательно, СИ ПКЭ становятся все более востребованными и ориентированными па потребителя.

        В табл. 1 приведены типы некоторых СИ ПКЭ. представленных на российском рынке измерительных приборов как отечественного, так и зарубежного производства (41.

        Следует отметить, что при определении номенклатуры параметров, измеряемых конкретным СИ, следует исходить из его назначении и области приме-

        Выполнение требований ГОСТ Р 51317.4.30-2008 в современных СИ ПКЭ

        СИ ПКЭ Мрорыв-КЭ ЭМ-3.2 Тост- Электро Пике 435 ЮМ 7650 МАУОад/АТТ 70 БАТЕС РМ175

        Соответствие стандартам гост 13109-97 гост 13109-97 гост 13109-97. МЭК 61000-4-30 МЭК 61000-4-30. Е1М50160 МЭК 61000-4-30. £N50160 гост 13109-97, МЭК 61000-4-30. £N50160 гост 13109-97. МЭК 61000-4-30. £N50160

        Класс измерений* — А(5| А А А А

        i Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

        Основной интервал времени измерений, с н/д ••/А н/д /*>0.5 0.2 0.2 0.2

        Объединенный интервал времени измерений.с 3.20.60 3. 20, 00, 1800 н/д 3.600. 7200 3.600. 7200 3.600, 7200 3,600.7200

        I (^определенность измерения текущего времени, мс/сут. н/д 50 н/д ’20 20 20 20

        Синхронизация времени СРБ (БГ-ГГР) С.РБ н/д н/д вРЯ СРБ СР5

        Маркирование результатов измерения н/д + + + + + +

        Сопоставление требований к точности измерений четырех ПКЭ

        ПКЭ ГОСТ Р 51317.4.30 2008 ГОСТ 13109-97

        Класс А Класс Б

        Неопределенность измерений Диапазон измерений Неопределенность измерений Диапазон измерений Предел допустимой погрешности измерений Диапазон измерений

        Значение и отклонение (установившееся отклонение) напряжения *0,1% 10 150%и

        Значение и отклонение частоты *0,01 Гц 42.5-57.5/ 51-69 Гц *0,05 Гц 42.5-57.5/ 51 69 Гц ±0,03 Гц 45-55 Гц

        Коэффициент 1 «’.симметрии напряжений по обратной последовательности =*0.15% 1-5% и, *0.3% 1-5% И, *0.2% 0-15%

        и„„ — номинальное значение диапазона измерения напряжения СИ 11КЭ и„ измеряемая величина

        пения. Такой подход позволяет разрабатывать по универсальные приборы, а специализированные, направленные на решение определенных задач.

        Основными нормативными документами, определяющими технические характеристики и методы проведения измерений, являются ГОСТ 13109-97 и РД 153-34.0-15.501-00. В соответствии с данными документами и практическим опытом, накопленным производителями СИ ПКЭ в последние годы, и определяются требования к используемым измерительным приборам в отечественной электроэнергетике.

        Современные СИ ПКЭ позволяют обеспечить высокие метрологические характеристики, что обусловлено их реализацией с помощью современной

        элементной базы и комплектующих, средствами программирования, которые определяют, прежде всего, диапазоны измерений и погрешности прибора.

        В табл. 2 приведены метрологические характеристики некоторых отечественных СИ ПКЭ.

        В 2008 г. Международной электротехнической комиссией (МЭК) опубликованы два основополагающих документа, действующих в области КЭ:

        — МЭК 61000-4-30:2008. Электромагнитная совместимость (ЭМС). Методы испытаний и измерений. Методы измерений качества электрической энергии;

        — МЭК 61000-4-7:2002. Изменение 1 (2008). Электромагнитная совместимость (ЭМС). Методы испытаний и измерений. Общее руководство по из-

        упйиовнкшегося отклонения шшрязянші

        >Ыи 435, Тіст-Іляттр*, Юїте». РМ175. MAVOWATT 70

        Прорыв-КЭ, ЭМ-3.2,3x«iror«crfp IUCJ Об

        Точность измерений отклонена частоты

        Лк» 4S5, Ткт-Эмктр*, ИНОД РМ175, MAVOWATT 70 ЭМ3.2, Э.»»г«кт*рШО«

        А Точность шмеретй

        км^щпента й-й гармонической составляющей папрягеюа

        IVikr 435, 10.47650, ПИ 175, MAVOWATT ТО Пр>рыв-Ю. ЭМ-З’,ЭвгргикгерІЮ06

        коффишккти неснмметрнл пипрпсешй по обратной последовательности

        Пік» 435. Tctr-‘J.wripo. 10N7650, ГМП5. MAVOWATT Ю

        П^орижКЭ, ЭМ-3.2, Этртожпр ГОСЭ-06

        Рис. 1. Сопоставление характеристик современных СИ ПКЭ требованиям к точности измерений, установленных в ГОСТ Р 51317.4.30-2008

        мерениям гармоник и интергармоник и измерительным приборам для систем энергоснабжения и подключаемого к ним оборудования.

        На их основе были разработаны и в настоящее время издаются национальные стандарты ГОСТ Р 51317.4.30-2008 и ГОСТР51317.4.7-2008, которые будут действовать нместо существующего ГОСТ 13109-97.

        В новых стандартах процесс измерения ПКЭ характеризуется двумя классами А (повыше! того типа) и 5 (для наблюдений), для которых установлены методы измерений ПКЭ и требования к характеристикам СИ ПКЭ (5.6|.

        Класс А предназначен для проведения точных измерений характеристик КЭ. например, для проверки соответствия КЭ требованиям стандартов.

        Класс 5 предназначен для наблюдения п оперативных целях за уровнями ПКЭ (мониторинг ПКЭ), предварительной диагностики и для других измерений, когда высокой точности не требуется.

        В стандарте приводятся диапазоны измерения ПКЭ отдельно для СИ ПКЭ класса А и класса S, требования к точнос ти измерения по классу .9существенно ниже.

        Введение нового стандарта потребует пересмотра состава и характеристик ПКЭ, измеряемых в соответствии с ГОСТ 13109-97. В частности, это касается отклонения напряжения от номинального значения и показателей синусоидальности напряжения в электрических сетях, измерение и определение которых в

        ГОСТ Р 51317.4.30-2008 принципиально отличаются от используемого в настоящее время ГОСТ 13109-97. Кроме того, в ГОСТ Р 51317.4.30-2008 установлен ряд ПКЭ, отсутствующих в ГОСТ 13109-97, например, связанные с интергармоническими составляющими напряжения, прерываниями напряжения и др.

        Введение ГОСТ Р 51317.4.30-2008 изменяет требования к длительности основного интервала времени измерений ПКЭ, объединению результатов измерений по времени, неопределенности измерения текущеіх) времени. Новым и весьма важным является требование о маркировании результатов измерений показателей КЭ [7]. Анализ реализации данных требований в современных СИ ПКЭ представлены в табл. 3.

        В качестве основного ин тервала времени измерительного окна в системах электроснабжения 50 Гц должен приниматься интервал длительностью 10 периодов (приблизительно 0,2 с), пропуски между интервалами измерения не допускаются. Данным требованиям ранее разработанные отечественные СИ ПКЭ не удовлетворяют.

        Результаты измерений на основных интервалах времени объединяются для получения значений ПКЭ для трех объединенных интервалов: 3 с, 10 мин, 2 ч.

        Именно к 10-минутным интервалам объединения установлены нормы КЭ в международных стандартах, что существенно отличается от используемого интервала объединения равного одной минуте в ГОСТ 13109-97.

        В целом представляет большой интерес приведенное в табл. 4 сопоставление требований к точности измерений, установленных в ГОСТ Р51317.4.30-2008 и ГОСТ Р 51317.4.7-2008, с характеристиками отечественных СИ ПКЭ. соответствующих требованиям ГОСТ 13109-97.

        Результаты сопоставления по ряду ПКЭ, представленные на рис. 1, показывают, что метрологические характеристики о течественных СИ ПКЭ превышают требования к точности измерений для класса измерения 5. по не обеспечивают требуемой точности но некоторым ПКЭ для класса измерения А, что делает невозможным их применение для сертификации качества электроэнергии. Следовательно, отечественным производителям СИ ПКЭ будет необходимо совершенствовать их конструкцию и программное обеспечение, в противном случае придется использовать зарубежные измери тельные приборы.

        Кроме того, появится потребность в недорогих анализаторах качества электроэнергии по классу измерения 5, применение которых позволит создавать простую и дешевую систему мониторинга качества электроэнергии в электрических сетях.

        1. ГОСТ 13109-97, Нормы качества электрической энергии и системах электроснабжения общего назначения. М.: Госкомитет цо стандартам. 1999. — 33 с.

        2. Суднова, В.В. Качество электрической энергии / В.В. Суд-нова. — М.: ЗЛО «Энергосервис». 2000. — 80 с.

        3. Карташев, И.И. Управление качеством электроэнергии / И.И. Карташев, В.Н. Тульский. Р.Г. Шамонои // иод ред. Ю.В. Шарона. — М,: Издательский дом МЭИ, 2006. — 320 с.

        4. Каргашев, И.И. Приборы для контроля и анализа качества электроэнергии / И.И. Карташев. В.Н. Тульский, Р.Г. Шамонов // Мир измерений. — 2002. — N0 5 — 6. — С. 4- 10.

        5. МЭК 61000-4-30:2008. Электромагнитная совместимость (ЭМС). Часть 4-30. Методы испытаний и измерений. Методы измерений качества электрической энергии, 2008 — 40 с.

        6. МЭК 61000-4-7:2008. Электромагнитная совместимость (ЭМС). Часть4 —7. Методы испытаний и измерений. Общее руководство по измерениям гармоники интергармоник и измерительным приборам для систем энергоснабжения и подключаемого к ним оборудования, 2008 — 42 с.

        7. Балаков, Ю. Н. Значение новых стандартов ГОСТ Р 51317.4.30 —2008(МЭК61000-4 30:2008) и ГОСТР51317.4.7 —2008 (МЭК 61000-4-7:2002) для работ по оценке и мониторингу качества электрической энергии / Ю.Н. Балаков // Энергобезопасность и энергосбережение. — 2009. — №4. — С 10— 14.

        САФОНОВ Дмитрий Геннадьевич, старший преподаватель кафедры «Электроснабжение промышленных предприятий».

        Адрес для переписки: e-mail: SafonovDG@mail.ru ‘ГУРАХАНОВ Кайрат Хаирболдович, ассистент кафедры «Электрскгпабжсние промышленных предприятий».

        Адрес для переписки: e-mail: kairatkhan@mail.ru

        Статья поступила в редакцию 20.11.2009 г.

        © Д. Г. Сафонов, К. X. Тураханов

        УДК 421.3.018.78 С. Н. ЧИЖМА

        Омский государственный университет путей сообщения

        ПРИМЕНЕНИЕ ВЕЙВЛЕТ-АНАЛИЗА ДЛЯ КОНТРОЛЯ СИГНАЛОВ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЯХ

        Данная статья посвящена вопросам анализа нестационарных электрических сигналов. Рассмотрены основные типы искажений, возникающие в электрических сетях. В качестве математического аппарата представлено дискретное вейвлет-преобразование. Произведен анализ сигналов с различными типами искажений.

        Ключевые слова: качество вейвлет, дискретное вейвлет-преобразование, искажение сигнала.

        В последние годы изучение качества электрической энергии является одной из наиболее важных тем в энергетике. Низкое качество электроэнергии приводит к нарушениям работоспособности и сокращению времени службы оборудования. Для того чтобы своевременно устранить неисправности, необходимо точно определить вид искажения качества электроэнергии и тип события, произошедшего в сети. Важность темы повышения качества электроэнергии является актуальной и на железнодорожном транспорте, который в целом представляет собой сложный электротехнический комплекс. Электри-

        ческие процессы, происходящие в сисгемах .электроснабжения железных дорог, в большинстве случаев являются нестационарными и вызваны работой элементов железнодорожного комплекса, а также случайными явлениями, связанными с эксплуатацией электроподвижного состава. Наличие факторов, снижающих эффективность и качество функционирования всех звеньев сложного плектротехнического комплекса (отклонение токов и напряжений от номинальных значений, резкие изменения тока нагрузки, импульсы перенапряжений, возникающие при коммутационных процессах в питающей сети и силовых

        Power Quality — Качество электроэнергии

        Измерение и мониторинг качества электроэнергии (EPQ) является важным инструментом для поставщиков электроэнергии, службы эксплуатации электросетей и потребителей, для документирования бесперебойности энергоснабжения и качества напряжения, для соблюдения предельных значений эмиссий, а также для анализа и предотвращения аварийных процессов.

        Бизнес-преимущества

        Success Stories

        Свяжитесь с экспертом

        Продукты для Power Quality

        Компании, которые уже доверяют решениям Power Quality компании iba AG

        Бизнес-преимущества

        Снижение
        расходов на электроэнергию

        Предотвращение
        штрафов

        Документирование
        качества напряжения

        Соблюдение
        предельно допустимых значений выбросов

        Анализ
        помех

        Выполнение
        требований к качеству

        Качество электроэнергии — безопасность и качество в энергосетях

        Качество электроэнергии: Обязательства поставщиков электроэнергии

        Децентрализованное производство энергии и связанные с ним колебания напряжения из возобновляемых источников влияют на стабильность работы электросетей. При этом поставщики электроэнергии должны постоянно подтверждать, что подающееся в сеть общего пользования напряжение отвечает критериям качества, регламентированным в европейском стандарте EN 50160. Это касается не только «крупных» поставщиков, но и предприятий с собственными электростанциями, подающих энергию в электросеть общего пользования.

        Высокое качество электроэнергии только с оптимизированными установками

        Службы эксплуатации сетей также подчиняются стандарту EN 50160. Требования к сетям электропередач возрастают в связи с децентрализованной структурой и использованием силовой электроники, например, для управления потоками электроэнергии или при работе установок электропередачи постоянного тока высокого напряжения, где постоянный ток передается на очень большие расстояния. При этом имеет значение не только мониторинг электроэнергии, но и мониторинг контроллеров электроустановок, например выпрямителей тока в преобразовательных подстанциях.

        При помощи модульной системы ibaPQU-S данные из установки могут записываться централизованно в ibaPDA вместе с расчетными показателями качества и измеренными исходными данными. Это позволяет пользователям анализировать все данные в комплексе, распознавать взаимосвязи и таким образом определять причины неисправностей или ухудшения качества. Более того, данные предоставляют важную информацию о мощности установки и ее оптимальном режиме работы.

        Потребители отвечают за качество электроэнергии

        Потребители электроэнергии влияют на качество сети, например, силовые установки для частотно-регулируемых приводов. Реактивное сопротивление сети и коэффициент гармонических составляющих тока оказывает обратное воздействие на сеть, влияющее на качество электроэнергии в питающей сети. Примером для этого служат высокие, импульсные нагрузки при запуске и эксплуатации крупных электроустановок, таких как главные приводы прокатного стана или электродуговые печи. Как поставщики электроэнергии, так и крупные потребители подчиняются «Техническим правилам для оценки обратного воздействия на сеть D-A-CH-CZ», которые задают предельно допустимые выбросы «сетевых помех» для генерирующих и потребляющих установок.

        Система ibaPQU-S позволяет определять требуемые в данном регулирующем механизме показатели и контролировать соблюдение передельных значений. Кроме того, поставщики электроэнергии согласуют в договоре с каждым крупным потребителем объем помех, которые допускаются в сети.

        За нарушение предельных значений могут накладываться штрафы. Мониторинг качества электроэнергии в точке передачи позволяет определять, есть ли аварийные события в сети и какие.

        Что является важным показателем качества электроэнергии

        Анализаторы электроэнергии используются для контроля энергопоставщиков на предмет качества поставляемой ими электроэнергии, а также потребителей с целью определения величины электромагнитных помех, вносимых в питающую сеть при работе их оборудования. Постоянный контроль качества электроэнергии является необходимым условием безопасного применения электрооборудования, а также непосредственно сказывается на экономических показателях, как производителей, так и потребителей электроэнергии. Качество электрической энергии является важным показателем того, насколько эффективно и качественно система обеспечивает работу потребителей подключенных к сети. Контроль качества электроэнергии с помощью портативных универсальных приборов существенно снижает риск возникновения сбоев и поломок в электросети. Причины искажений могут находиться в системах электропитания, потребителях или в коммунальных сетях. Актуальность: Практически в течение 20 лет модернизация оборудования не прекращалась, до сих пор мы сталкиваемся с проблемой, когда качество электроэнергии требует проверки. Любое превышение мощностей выводит из строя приборы, вопрос качества электросети, зависит от наличия гармонических составляющих, провалов или прерывания напряжения, асимметрии. Все это делает актуальным с точки зрения потребителя, выполнение контроля качества электроэнергии. Цель работы: сделать анализ факторов влияющих на качество электроэнергии и обзор производителей энергорегистрирующих приборов.

        анализатор качества электроэнергии
        электропитание
        асимметрия

        1. Анализаторы качества электроэнергии // cxem.net. URL: http://cxem.net/electric/electric56.php (дата обращения: 20.11.2018 г.)

        2. АНАЛИЗАТОРЫ КАЧЕСТВА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ // nucon.ru. URL: https://www.nucon.ru/dictionary/analizatori-kachestva-elektroenergii.php (дата обращения: 20.11.2018 г.)

        3. Балашова С. А., Чащин Е. А., Митрофанов А. А., Молокин Ю. В. Общая энергетика и энергосбережение. — Ковров : ФГБОУ ВПО «КГТА им. В. А. Дегтярёва», 2013. — 256 с.

        4. Кнышук Д. П. Анализатор качества электроэнергии // журнал «ИСУП». — 2015. — №2. — С. 56.

        5. Семёнов А. С., Бондарев В. А. ВЫБОР КОНТРОЛЬНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ // Международный студенческий научный вестник. — 2015. — №3.

        6. Теория и практика измерения параметров качества электроэнергии // Sonel. URL: http://www.sonel.ru/ru/biblio/article/theory-and-practice-of-measurement-pqm/tech_chars. (дата обращения: 20.11.2018 г.)

        7. Чащин Е. А., Митрофанов А. А.,Шурыгин Ю. А., Маслакова Г. В. Потери энергии в электрических сетях и установках. — Липецк : ФГБОУ ВО «Липецкий государственный технический университет», 2018. — 79 с.

        Простейший электроанализатор позволяет непосредственно измерять напряжение или ток в сети. В отдельных случаях подключение к электросети по току осуществляется через измерительные трансформаторы или измерительные клещи. Подключение по напряжению осуществляется, как правило, напрямую или через специальные трансформаторы напряжения.

        Проведение аудита требует использования относительно недорогих средств измерения. По большей части это портативные приборы. Ими могут быть, например, немецкие анализаторы качества электроэнергии. Главная цель аудита – выявление устойчивых сетевых аномалий. В основном они протекают в течение короткого времени от нескольких минут до нескольких часов [3].

        Анализаторы качества электроэнергии фиксируют большое число показателей, в первую очередь — показатели качества электроэнергии, нормируемые действующими стандартами. В Российской Федерации это стандарт ГОСТ 32144-2013 «Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения».

        • Установившееся отклонение напряжения от нормального значения;
        • Размах изменения напряжения и 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 от нормального значения;
        • Длительность провала напряжения;
        • Импульсное напряжение;
        • Коэффициент временного перенапряжения.

        Основные требования, предъявляемые к средствам измерения:

        • Контроль междуфазного напряжения;
        • Контроль фазных токов;
        • Обязательное наличие регистрирующих средств;
        • Приборы должны соответствовать ГОСТ.

        Проблемы, причиной которых является плохое качество электропитания, являются чрезвычайно важными и способны сильно осложнить жизнь потребителей электроэнергии, причиняя им значительные материальные убытки. К наиболее важным факторам, связанным с качеством электроэнергии, относятся:

        • появление в электросети высших гармоник;
        • провалы и прерывания напряжения;
        • кратковременные события большой амплитуды — перенапряжения;
        • асимметрия [2].

        Причиной искажения тока и напряжения в сети являются нелинейные потребители, использующие несинусоидальный ток. Наиболее часто встречаемыми нелинейными потребителями являются:

        • приводные устройства — инверторы, системы мягкого запуска двигателей, управляемые и неуправляемые выпрямители, блоки питания постоянного тока;
        • электротермические устройства — индукционные печи повышенной частоты, дуговые печи, индукционные нагреватели, сварочные аппараты, электросварочные станы (для листового железа, пленки и т.п.), микроволновые установки, лазеры;
        • осветительное оборудование — газоразрядные лампы, лампы с изменяемой частотой (компактные люминесцентные лампы), дуговые лампы;
        • устройства общего использования — радиоприемники, аудио-видео устройства, компьютеры, принтеры, микроволновые печи;
        • офисное оборудование — рабочие станции, серверы, мониторы, ксероксы, кондиционеры [1].

        Высшие гармоники в сети. Все устройства, упомянутые ранее, потребляя ток нелинейным способом, приводят к возникновению гармоник, и таких устройств становится с каждым днем больше. Практика свидетельствует, что гармоники с кратностью выше 20 появляются очень редко и обычно незначительны, поэтому в качестве стандарта для анализирующих устройств принимается 25 в качестве максимальной кратности гармоник, хотя имеются анализаторы, способные регистрировать гармоники, кратные 50 и выше.

        Высшие гармоники могут вызывать неблагоприятные явления в электросети:

        • перегрев проводов или нейтральных шин;
        • потери в трансформаторах вплоть до их повреждения;
        • в системах компенсации мощности могут возникнуть повреждения конденсаторов, что при резонансе приводит к взрыву таких элементов;
        • потери в двигателях, связанные не только с потерями энергии, но и с более быстрым механическим износом;
        • проблемы коммутации, особенно для устройств защитного отключения (УЗО);
        • неправильная работа электронных устройств вплоть до их повреждения;
        • проблемы с пересылкой и преобразованием данных [2].

        Провалами напряжения являются кратковременные понижения величины напряжения. Пороговым значением для провала напряжения принимают 10% от номинального напряжения сети. Продолжительность такого явления условно определяется в пределах от 10 мс до 1 мин. Причиной возникновения таких падений напряжения главным образом является подключение потребителей большой мощности в пределах электросети, как со стороны потребителя, так и со стороны поставщика электроэнергии. Это явление случается тем чаще, чем больший импеданс линии (например, в сельской местности, где имеются воздушные линии низкого напряжения с малым поперечным сечением, при одновременном увеличении потребляемой мощности). Реже причиной падений напряжения являются короткие замыкания, возникающие как в распределительных, так и в потребительских электросетях [5].

        Асимметрия является понятием, связанным с трехфазными сетями и может относиться:

        • к асимметрии напряжений питания;
        • к асимметрии токов нагрузки.

        Асимметрия напряжений (токов) возникает в трехфазных сетях, когда значения трех составляющих напряжений (токов) отличаются между собой и/или углы между отдельными фазами отличаются от 120°. Наиболее частым источником асимметрии является неравномерная нагрузка на отдельные фазы. Хорошим примером является подключение к трехфазной сети больших однофазных нагрузок, таких как железнодорожные тяговые двигатели, дуговые печи. В нормальных условиях, например, в упомянутых сетях низкого напряжения в сельской местности асимметрия может усиливать падения напряжения.

        Эти явления особенно опасны для трехфазных двигателей, в которых даже незначительная асимметрия напряжений может вызвать во много раз большую асимметрию токов. В таких условиях вращающий момент двигателя уменьшается, и увеличиваются тепловые потери в обмотках и механический износ. Асимметрия также неблагоприятно отражается на питающих трансформаторах [4].

        Стандартный набор параметров, измеряемых электроанализаторами, выглядит следующим образом:

        • значение (величина) фазных и линейных напряжений;
        • величина фазных токов и тока в нейтрали;
        • величина мощности в нагрузке (активная, реактивная составляющие и суммарная мощность);
        • значение потребленной или отпущенной электроэнергии (как активной, так и реактивной);
        • рабочая частота переменного тока;
        • гармонические составляющие переменного тока и напряжения (как спектральный состав сигнала, так и суммарный коэффициент гармоник);
        • значение коэффициента фликера, характеризующего негармонические искажения питающего напряжения и другие.

        Конструктивно анализаторы качества электроэнергии выполняются в виде переносных и стационарных устройств, причём выбор того или иного исполнения анализатора зависит от набора решаемых задач. Типовой набор задач, решаемых с помощью электроанализаторов переносного типа таков:

        • проведение специальных энергетических исследований (энергоаудит);
        • подготовка данных по энергетическому балансу;
        • фазовая и фидерная балансировка электросети;
        • снятие и подготовка графиков нагрузок;
        • экспериментальный подбор величин компенсаторов реактивной мощности;
        • анализ характеристик и качества электроэнергии, а также выявление причин их нарушения

        Стационарные электроанализаторы способны решать следующие задачи:

        • анализ динамического распределения используемой электроэнергии (технический учет);
        • определение показателя эффективности использования электроэнергии (энергоменеджмент);
        • автоматическое определение параметров регулирования по ограничению потребления в пики нагрузки;
        • регистрация основных показателей качества электроэнергии [2].

        Кроме того, стационарные анализаторы качества электроэнергии могут быть оснащены дополнительными входами и выходами, с помощью которых (на их базе) можно получать комплексные системы анализа и управления энергопотреблением. Только при соблюдении всех технических рекомендаций и правил безопасности возможно правильное и точное измерение характеристик ПКЭ, способных предупредить появление нарушений в электрической сети.

        Методика измерений, проводимых с помощью анализаторов качества электроэнергии, основывается на нахождения истинного среднеквадратичного значения измеряемой величины (TRMS). Давно установлено, что этот метод является наиболее точным инструментарием для измерения электрических величин при наличии искажений формы (синусоидальности) тока и напряжения. В зависимости от поставленной задачи и вида нагрузки в сети периодичность проведения измерений электрических параметров может варьироваться от одного раза в час до нескольких раз в секунду. Современный электроанализатор обязательно имеет встроенную электронную память или специальный цифровой порт, которые позволяют проводить регистрацию измеряемых параметров и передачу их на персональный компьютер. В целях экономии памяти отдельные приборы содержат встроенную функцию запуска регистрации по внешнему сигналу, срабатывающую, например, при превышении параметром заданного предела. [6].

        Сравнительная таблица производителей, цены в таблице приведены на 2018г., преимуществ и недостатков.

        Средняя стоимость, руб.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *