Какие бывают показатели качества электроэнергии?

Показатели качества электроэнергии

ГОСТ 13109-99 устанавливает показатели и нормы качества электрической энергии (КЭ) в электрических сетях систем электро­снабжения общего назначения переменного трехфазного и одно­фазного тока частотой 50 Гц в точках, к которым присоединяются электрические сети, находящиеся в собственности различных по­требителей, или приемники электрической энергии (точки общего присоединения – ТОП).

Этот ГОСТ устанавливает 11 основных показателей качества электроэнергии (ПКЭ):

1) отклонение частоты δf;

2) установившееся отклонение напряжения δUу;

3) размах изменения напряжения δU1

4) дозу фликера (мерцания или колебания) Рt;

5) коэффициент искажения синусоидальности кривой напряже­ния КU

6) коэффициент п-й гармонической составляющей напряжения КU(n)

7) коэффициент несимметрии напряжений по обратной последовательности К2U',

8) коэффициент несимметрии напряжений по нулевой последо­вательности К0U;

9) глубину и длительность провала напряжения δUn , ∆tn;

10) импульсное напряжение Uимп;

11) коэффициент временного перенапряжения КлерU.

При определении значений некоторых показателей КЭ исполь­зуют следующие вспомогательные параметры электрической энер­гии:

1) частоту повторения изменений напряжения FδUt

2) интервал между изменениями напряжения ∆ti, ti + 1

3) глубину провала напряжения δUn;

4) частота появления провалов напряжения Fn.

5) длительность импульса по уровню 0,5 его амплитуды ∆tимп0,5;

6) длительность временного перенапряжения ∆tпер U

Установлены два вида норм ПКЭ: нормально допустимые (норм.) и предельно допустимые (пред.)

1.2. Отклонение частоты и причины его возникновения

Отклонение частоты в электрической системе, Гц, характеризу­ет разность между действительным и номинальным значениями частоты переменного тока в системе электроснабжения и опре­деляется по выражению

δf = f – fном (1)

Допустимые нормы по отклонению частоты составляют

δfнорм= ± 0,2 Гц,        δfпред =± 0,4 Гц

Частота переменного тока в электрической системе определяет­ся скоростью вращения генераторов электростанций. Номинальное значение частоты в ЕЭС России 50 Гц в электрической системе мо­жет быть обеспечено при условии наличия резерва активной мощ­ности.

Обратите внимание

В каждый момент времени в электрической системе должно забыть обеспечено равенство (баланс) между мощностью генераторов электростанций и мощностью, потребляемой нагрузкой с учетом потерь мощности на передачу в электрической сети .

Ввод резервной мощности возможен в системе за счет допол­нительного расхода энергоносителя турбин электростанций.

1.3. Отклонение напряжения

Отклонение напряжения характеризуется показателем установив­шегося отклонения текущего значения напряжения С/ от номиналь­ного значения С/ном:

(2)

Отклонение напряжения обусловлено изменением потерь напря­жения (см. гл. 12), вызываемых изменением мощностей нагрузок. Отклонение напряжения нормируется на выводах приемников элек­трической энергии:

(3)

1.4. Колебания напряжения

Колебания напряжения характеризуются размахом изменения напряжения δU1, , частотой повторения изменений напряжения FδUt, ин­тервалом между изменениями напряжения ∆ti, ti + 1 , дозой фликера Рt.

Источниками колебаний напряжения являются потребители элек­троэнергии с резкопеременным графиком потребления мощности (особенно реактивной). К ним относятся: дуговые сталеплавильные печи, электросварка, поршневые компрессоры и ряд других.

При рез­ком возрастании нагрузки происходит резкое увеличение потерь на­пряжения в ветвях сети, питающих эту нагрузку. В результате резко уменьшается напряжение на приемном узле ветви.

При резком умень­шении нагрузки происходит уменьшение потерь напряжения и, сле­довательно, увеличение напряжения на приемном узле ветви.

Отмечается, что в электрических сетях распространение колеба­ний напряжения происходит в направлении к шинам низкого на­пряжения практически без затухания, а к шинам высокого напря­жения – с затуханием по амплитуде. Этот эффект проявляется в зависимости от мощности короткого замыкания SКЗ.СИСТ системы. При распространении колебаний напряжения в любом направле­нии их частотный спектр сохраняется.

Размах изменения напряжения –  разность между сле­дующими друг за другом действующих значений напряжения лю­бой формы, т. е. между следующими друг за другом максимальным и минимальным значениями огибающей действующих значений на­пряжения.

Огибающая действующих (среднеквадратичных) значений напря­жения – ступенчатая временная функция, образованная действую­щими значениями напряжения, определенными на каждом полупе­риоде напряжения основной частоты.

Если огибающая действующих значений напряжения имеет го­ризонтальные участки (при спокойном графике нагрузки), то раз­мах изменения напряжения определяется как разность между соседними экстремумом (максимумом  или минимумом ) и горизонтальным участком или как разность между соседними го­ризонтальными участками (рис.1).

Важно

Длительность изменения напряжения – интервал времени от начала одиночного изменения напряжения до его конечного зна­чения (см. рис. 1).

Рис. 1. Колебания напряжения (пять размахов изменений напряжения)

Ф л и к е р (мерцание) – субъективное восприятие человеком ко­лебаний светового потока искусственных источников освещения, вызванных колебаниями напряжения в электрической сети, питаю­щей эти источники.

Доза фликера – мера восприимчивости человека к воз­действию фликера за установленный промежуток времени, т. е. ин­тегральная характеристика колебаний напряжения, вызывающих у человека накапливающееся за установленный период времени раз­дражение мерцаниями (миганиями) светового потока.

Дозу фликера напряжения в процентах в квадрате вычисляют по выражению

Время восприятия фликера – минимальное время для субъектив­ного восприятия человеком фликера, вызванного колебаниями на­пряжения.

Рис. 2. Зависимости частоты допустимых изменений напряжения от частоты их появления

Предельно допустимые значения размаха изменения напряже­ния в точках общего присоединения к электрическим сетям в зависимости от частоты повторения изменений напряжения FδUt, или интервала между изменениями напряжения равны значени­ям, определяемым по кривым рис. 2.

Кривая 1 – для потребите­лей электрической энергии, располагающих лампами накаливания. Кривая 2 – в помещениях, где требуется значительное зрительное напряжение.

Перечень помещений с разрядами работ, требующих значительного зрительного напряжения, устанавливают в норма­тивных документах, утверждаемых в установленном порядке.

Предельно допустимое значение суммы установившегося откло­нения напряжения δUy и размаха изменений напряжения δUt, в точ­ках присоединения к электрическим сетям напряжением 0,38 кВ рав­но ±10% от номинального напряжения.

Предельно допустимое значение для кратковременной дозы фли­кера Р5t при колебаниях напряжения равно 1.38, а для длительной дозы фликера РLt при тех же колебаниях напряжения равно 1,0.

Совет

Кратковременную дозу фликера определяют на интервале вре­мени наблюдения, равном 10 мин. Длительную дозу фликера опре­деляют на интервале времени наблюдения, равном 2 ч.

Предельно допустимое значение для кратковременной дозы фли­кера РSt в точках общего присоединения потребителей электричес­кой энергии, располагающих лампами накаливания в помещениях, где требуется значительное зрительное напряжение, равно 1,0, а для длительной дозы фликера РLt в этих же точках равно 0,74.

1.5. Несинусоидальность напряжения

Несинусоидальность напряжения появляется потому, что в кри­вой напряжения, помимо гармоники основной частоты , имеют место гармоники  других высших частот, кратных основ­ной частоте (п = 2, 3, 4,…, и т.д.). Гармоники обычно определяются разложением кривой фактического напряжения в ряд Фурье.

Причиной возникновения несинусоидальности напряжения явля­ется наличие потребителей электроэнергии с нелинейной вольт-ампер­ной характеристикой. Основной вклад в несинусоидальность напря­жения вносят тиристорные преобразователи электрической энергии, получившие широкое распространение в промышленности.

Несинусоидальность напряжения характеризуется следующими показателями:

  • коэффициентом искажения синусоидальности кривой напряжения;
  • коэффициентом «-и гармонической составляющей напряжения.
  • Коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения Кu, %, является отношением суммарного действующего значения всех высших гармоник к действующему значению напряжения ос­новной гармоники, причем п ≥ 2

Таблица.1 Значения коэффициента искажения синусоидальности кривой напряжения, %

При определении коэффициента искажения синусоидальности кривой напряжения допускается не учитывать гармонические со­ставляющие порядка и > 40 или действующее значение которых ме­нее 0,3 от U(1).

Предельно допустимое значение коэффициента n-й гармоничес­кой составляющей напряжения вычисляют по

(8)

где KU(n)норм – нормально допустимое значение коэффициента п-й гармонической составляющей напряжения.

1.6. Несимметрия напряжения

Несимметрия трехфазной системы напряжений появляется при наличии в трехфазной электрической сети напряжений обратной и нулевой последовательностей, значительно меньших по величине соответствующих составляющих напряжения прямой (основной) последовательности.

Основной причиной возникновения несимметрии напряжения являются потребители с несимметричным потреблением мощности по фазам.

К ним относятся: однофазные потребители, включаемые на фазное либо междуфазное напряжения; трехфазные потребите­ли с несимметричным потреблением мощности по фазам (в частно­сти, дуговые сталеплавильные печи, сварочные установки). Причи­ной несимметрии напряжений может быть также несимметрия со­противлений сети по фазам.

Несимметрия трехфазной системы напряжений характеризуется коэффициентами несимметрии обратной последовательности, и нулевой последовательности, которые представля­ют собой отношение действующего значения напряжения соответ­ственно обратной и нулевой последовательности к действующему значению напряжения прямой последовательности (к номинально­му напряжению):

(9)

U2(1) и U01) дейвующие значения напряжения соответствен­но обратной и нулевой последовательностей основной частоты трех­фазной системы напряжений, В и кВ.

1.7. Провал напряжения

Провал напряжения – внезапное значительное снижение напря­жения в точке электрической сети ниже 0,9Uном, которым следу­ет восстановление напряжения до первоначального или близкого к нему уровня через промежуток времени от десяти миллисекунд до нескольких десятков секунд (рис. 3).

Рис. 3. Провал напря­жения

Провал напряжения характеризуется глубиной (по отноше­нию к значению напряжения в нормальном режиме) и длительнос­тью.

Длительность провала напряжения ∆t – интервал времени между начальным моментом провала напряжения и моментом восстанов­ления напряжения до первоначального или близкого к нему уровня .

Глубина провала напряжения может изменяться от 10 до 100%, длительность – от сотых до нескольких десятых секунды (в некото­рых случаях – секунды).

Вспомогательной характеристикой является частота появления про­валов напряжения Рп – число провалов напряжения определенной глу­бины и длительности за определенный промежуток времени по отно­шению к общему числу провалов за этот же промежуток времени.

Основной причиной появления провалов напряжения в системе электроснабжения являются короткие замыкания в отходящих от цепи питания данного узла нагрузки ответвлениях электрической сети высокого (35…220 кВ), среднего (6… 10 кВ) напряжений и в сетях с напря­жением до 1 кВ.

Обратите внимание

Провалы напряжения не нормируются, поскольку они неизбежны настолько же, насколько неизбежны короткие замыкания.

Однако знать статистику по частоте, глуби­не и длительности провалов напряжения в системе электроснабжения необходимо для аргументированного использования агрега­тов и источников бесперебойного питания с целью электроснабжения особенно чув­ствительных к провалам напряжения потребителей. К ним относятся: электронные микропроцессорные устрой­ства управления, компьютеры, серверы и ряд других.

1.8. Импульсное напряжение

Искажение формы кривой питающего напряжения может про­исходить за счет появления высокочастотных импульсов при ком­мутациях сети, работе разрядников и т.п.

Импульс напряжения – резкое изменение напряжения в точке элек­трической сети, за которым следует восстановление напряжения до первоначального или близкого к нему уровня за промежуток време­ни до нескольких миллисекунд (т. е. меньше полупериода) (рис. 4).

Рис. 4. Импульс напряжения

Импульсное напряжение характеризуют следующие величины:

амплитуда импульса Uимп – максимальное мгновенное значение импульса напряжения;

длительность импульса – интервал времени между начальным моментом импульса напряжения и моментом восстановления мгно­венного значения напряжения до первона­чального или близкого к нему уровня; ча­сто длительность импульса оценивается по уровню 0,5 его амплитуды ∆tимп о,5.

В электрическую сеть напряжением 220…380В может проникать импульсное напряжение до 3… 6 кВ.

Наиболее чувствительны к импульс­ным напряжениям электронные и микро­процессорные элементы систем управления и защиты, компьютеры, серверы и компьютерные станции.

Основным способом защиты от импульсных напряжений является использование ограничителей перенапряжения (ОПН) на основе металло-
оксидных соединений.

Читайте также:  Почему не совпадает мощность светодиодной ленты?

1.9. Временное перенапряжение

Временное перенапряжение – повышение напряжения в точке электрической сети выше 1,1Uном продолжительностью более 10 мс, возникающее в системах электроснабжения при коммутациях или коротких замыканиях.

Коэффициент временного перенапряжения КперU – величина, равная отношению максимального значения огибающей ампли­тудных значений напряжения за время существования временно­го перенапряжения к амплитуде номинального напряжения сети. Длительность временного перенапряжения ∆tперU – интервал времени между начальным моментом возникновения временного перенапряжения и моментом его исчезновения.

Источник: http://xn—-8sbnaarbiedfksmiphlmncm1d9b0i.xn--p1ai/kachestvo-elektroenergii/145-pokazately-kac

Основные показатели качества электрической энергии – НКГ Технологии

Качество электроэнергии, поставляемое электроснабжающими компаниями на объекты инфраструктуры города, не всегда является удовлетворительным. В повседневной жизни мы часто используем терминологию: «Напряжение просело», «Напряжение прыгает», «Скачки напряжения», «Перенапряжение», «Нестабильное напряжение», «Плохое напряжение» и т. д.

Основные проблемы нестабильного электроснабжения в России- это изношенность электрических сетей и природная стихия, которые приводят к аварийным ситуациям при эксплуатации электроустановок, а вследствие этого и к поломке дорогостоящего электротехнического оборудования. Известно, что пониженное и повышенное напряжение в электрической сети приводят к сокращению срока службы электроприемников и преждевременному выходу их из строя.

Данная информация даст лишь общее понимание основных требований к качеству электроэнергии и простые описания часто встречающихся отклонений.

Список основных показателей качества электрической энергии

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

Одним из параметров качества электроэнергии является отклонение напряжения.

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

Значение отклонения напряжения определяется при длительности процесса более одной минуты.

Нормально допустимые отклонения напряжения. Нормально допустимым отклонением напряжения считается диапазон в 5 %, то есть: +/-5 % (от 209 В до 231 В).

Предельно допустимые отклонения напряжения. Предельно допустимым отклонением напряжения считается диапазон в 10 %, то есть: +/-10 % (от 198 В до 242 В).

Важно

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

Одним из параметров качества электроэнергии является колебание напряжения.

Колебания напряжения характеризуются следующими показателями: — размахом изменения напряжения;

— дозой фликера.

Значения колебания напряжения имеют те же самые нормы, что и отклонение напряжения с единственным отличием: длительность процесса менее одной минуты.

Нормально допустимые колебания напряжения. Нормально допустимым колебанием напряжения считается диапазон в 5 %, то есть: +/-5 % (от 209 В до 231 В).

Предельно допустимые колебания напряжения. Предельно допустимым колебанием напряжения считается диапазон в 10 %, то есть: +/-10 % (от 198 В до 242 В).

Замечание: не следует путать требования ГОСТа к качеству электрической энергии (ГОСТ 32144-2013 «Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная») и ГОСТов, описывающих качество электропитания для электрических приборов (напр.

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

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

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

Одним из параметров качества электроэнергии является провал напряжения.

Провал напряжения определяется показателем времени провала напряжения.

Совет

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

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

Временное перенапряжение определяется показателем коэффициента временного перенапряжения.

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

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

Источник: http://www.nkgt.ru/17

Качество электроэнергии. Показатели и характеристики. Факторы

Электрическая энергия характеризуется такими показателями качества, как напряжение в сети, частота тока и форма синусоиды переменного тока.

Поставщики электроэнергии обязаны поддерживать все ее параметры в соответствии с требованиями стандарта.

В зависимости от работающих потребителей нагрузки, величина основных характеристик изменяется, что способствует при больших отклонениях возникновению неисправностей электрических бытовых устройств, т.к. снижается качество электроэнергии.

Факторы влияния

Качество электроэнергии во многом зависит от большого количества факторов, которые способны изменить ее параметры сверх заданных границ. Например, напряжение может стать слишком высоким из-за аварийной ситуации на электростанции. Низкие значения могут возникнуть вечером, когда люди включают много разных бытовых устройств.

Согласно нормативным документам допускается некоторое колебание параметров электрической энергии.

Обратите внимание

В некачественных сетях питания приходится использовать специальные устройства, которые доводят параметры электроэнергии до нормативных показателей, называющиеся стабилизаторами напряжения.

Контролирующим органом над качеством сетей питания является Роспотребнадзор, в который можно подавать претензии при возникновении проблем.

Факторы, влияющие на качество электроэнергии

  • Перепады напряжения, связанные с периодическим подключением мощных нагрузок.
  • Изменение влажности воздуха.
  • Отливы, а также приливы на морских электростанциях.
  • На ветровых станциях – изменение силы и направления ветра.
  • Обледенение питающих проводов.
  • Качество электрических проводов, их старение.

Необходимость соблюдения основных характеристик

Количественный показатель и допустимые отклонения характеристик сети устанавливаются нормативными документами. Эти параметры были утверждены по закону ввиду вероятности пожаров из-за возгорания электрических устройств, а также нарушения работы чувствительных приборов, функционирующих на военных объектах, в научных лабораториях и в медицинских организациях.

Показатели качества электрической энергии периодически обновляются, так как появляются новые электронные потребители с более высокими требованиями к питанию.

Электричество рассматривается как поставляемая продукция, которая должна соответствовать заданным показателям. При больших отклонениях этих параметров к поставщикам энергии может быть применена система административной ответственности.

В случае пострадавших по их вине людей, дело может дойти и до уголовной ответственности.

Возможные последствия отклонений

Характеристики качества питания сети оказывают влияние на продолжительность эксплуатации электрических устройств, особенно в промышленности. В результате снижается эффективность работы линий, повышается потребление электричества.

В электрических двигателях при ухудшении характеристик сети снижается момент вращения, приборы освещения начинают мерцать, что влияет на выращивание овощей в теплице, снижается продолжительность работы ламп.

Также значительное влияние оказывается на различные биохимические процессы.

Как известно из физики, уменьшение напряжения при постоянной нагрузке на мотор приводит к значительному повышению силы тока, что способствует сбоям в работе систем защиты.

В результате изоляция проводов может расплавиться, что приведет к негативным последствиям: выход из строя электронных систем, разрушение обмоток электродвигателей и т.д.

При такой ситуации приборы учета будут фиксировать чрезмерное потребление энергии, что повышает финансовые расходы.

Показатели оценки качества

  • Допустимое отклонение напряжения (подключенные устройства способны работать в нормальном режиме). Существует два вида режима отклонений:• нормальный – отклонение +5%;• предельный – отклонение +10%.Напряжение должно восстанавливаться не более, чем за 2 минуты.
  • Размах напряжения – разность значений амплитудного и действующего напряжения за один цикл колебаний. Этот показатель не должен быть более +10%.
  • Доза фликера разделяется на длительную (около двух часов) и кратковременную (10 минут). Этот параметр означает степень восприимчивости глаза человека к мерцанию освещения, которое возникло из-за колебаний сети питания. Для измерения дозы фликера существует особый прибор – фликерметр, определяющий амплитудно-частотную характеристику. Полученные данные сравнивают с показателями чувствительности человеческого глаза. Стандартами установлены допустимые границы изменения этого параметра: • кратковременные колебания – не более 1,38; • длительные колебания – не больше 1,0.Для ламп накаливания этот параметр должен быть соответственно не более 1,0 и 0,74.
  • Провал напряжения – резкое снижение его величины. Спустя некоторое время этот параметр снова восстанавливается до начального значения. Длительность провала может достигать 30 секунд.
  • Импульсное напряжение действует длительностью в несколько микросекунд и более, в зависимости от причины появления импульса. Его допустимые значения не нормируются нормативными документами. Мощный импульс напряжения может возникнуть от разряда молнии, а также из-за одновременного подключения большого количества нагрузок. Нормативными документами установлено время восстановления напряжения, которое не оказывает влияния на эксплуатацию потребителей: • импульсы вследствие удара молнии – не больше 15 микросекунд;• импульсы от неравномерного подключения нагрузки – не более 15 миллисекунд.
  • Коэффициенты, определяющие качество электроэнергии: • искажения синусоидальности; • временного перенапряжения; • несимметричности нулевой и обратной последовательности;• гармонических колебаний.
  • Отклонение частоты тока приводит к неисправностям электрооборудования. Максимальное отклонение появляется, если мощность потребления постепенно повышается, а запаса мощности сети недостаточно. Допустимое нормальное отклонение частоты 0,2 герца в большую и меньшую сторону. Максимальное значение отклонения +0,4 Гц. В аварийных случаях допускается отклонение +0,5 -1 Гц.

Виды защит

Увеличение качества электрической энергии необходимо выполнять в установленные нормативными документами сроки, а защиту собственного электрооборудования потребитель может создавать с использованием специальных устройств, способных привести в норму параметры питания:

  • Стабилизаторы напряжения позволяют поддерживать значение напряжения в заданных пределах, и способны обеспечить качество электроэнергии при отклонениях более 35%.
  • Устройства защиты от перепадов напряжения действуют по аналогии работы реле. При чрезмерном увеличении напряжения выполняется обесточивание цепи.
  • Источники бесперебойного питания поддерживают в рабочем состоянии подключенные устройства в течение заданного периода времени. Снабжение устройств электрической энергией осуществляется с помощью накопленной энергии в аккумуляторной батарее. В аварийных режимах ИБП могут поддерживать работу оборудования небольшого офиса несколько часов.

Похожие темы:

Источник: https://electrosam.ru/glavnaja/jelektrooborudovanie/jelektropitanie/kachestvo-elektroenergii/

Основные показатели, определяющие качество электроэнергии (стр. 1 из 6)

.

Под термином “качество электрической энергии” понимается соответствие основных параметров энергосистемы установленным нормам производства, передачи и распределения электрической энергии.

Количественная характеристика качества электроэнергии выражается отклонениями напряжения и частоты, размахом колебаний напряжений и частоты, коэффициентом несинусоидальности формы кривой напряжения, коэффициентом несимметрии напряжения основной частоты.

Отклонение частоты – разность усредненная за 10 мин. между фактическим значением основной частоты и номинальным её значением. Отклонение частоты от номинального значения в нормальном режиме работы допускается в пределах ±0,1 Гц . Кратковременные отклонения могут достигать ±0,2 Гц .

Читайте также:  Как самостоятельно отремонтировать бойлер?

Колебание частоты – разность между наибольшим и наименьшим значениями основной частоты в процессе достаточно быстрого изменения параметров режима, когда скорость изменения частоты не меньше 0,2 Гц в секунду. Колебания частоты не должны превышать 0,2 Гц сверх допустимых отклонений 0,1 Гц

Отклонения напряжения – разность между фактическим значением напряжения и его номинальным значением для сети, возникающая при сравнительно медленном изменении режима работы, когда скорость изменения напряжения меньше 1% в секунду.

или

В условиях нормальной работы допускается отклонение напряжения в следующих пределах:

-5¸+10% – на зажимах электродвигателей и аппаратов для их пуска и управления

-2.5¸+5% – на зажимах приборов рабочего освещения

±5% – на зажимах остальных приемников электрической энергии

В после аварийных режимах допускается дополнительное понижение напряжения на 5%.

Колебание напряжения

Колебание напряжения оценивается следующими показателями:

1. Размахом изменения напряжения dU т.е. разностью между наибольшим и наименьшим действующими значениями напряжения в процессе достаточно быстрого изменения параметров режима, когда скорость изменения напряжения не менее 1% в секунду

2. Частотой изменений напряжения (1/с, 1/мин., 1/ч.)

F=m/T

Важно

где m- количество изменений напряжения со скоростью изменения более 1% в секунду за время Т.

3. Интервал между следующими друг за другом изменений напряжения Dtkj

Несинусоидальность напряжения сети характеризуется коэффициентом несинусоидальности (искажения) кривой напряжения, который определяется по формуле:

где Un – действующее значение напряжения n – й гармоники;

U1 – действующее значение первой или основной гармоники.

Коэффициент несинусоидальности напряжения не должен превышать 5% на зажимах любого приемника электроэнергии.

Под несимметрией напряжений понимают неравенство фазных или линейных напряжений по амплитуде и углам сдвига между ними.

Нормируемым показателем несимметрии является коэффициент обратной последовательности напряжения, равный отношению напряжения обратной последовательности U2 к номинальному линейному напряжению Uном .

Допустимое значение коэффициента e2 составляет 2%.

При выходе показателей качества за установленные пределы увеличиваются расход и потери электроэнергии в системах электроснабжения, снижается уровень надежности работы электрооборудования, возникают нарушения технологических процессов и снижается выпуск продукции.

Отклонения и колебания напряжения.

Отклонения напряжения

Каждый электроприемник спроектирован для работы при номинальном напряжении и должен обеспечивать нормальное функционирование при отклонениях напряжения от номинального на заданную величину.

При изменении напряжения в пределах этого диапазона могут изменятся значения выходного параметра электроприемника ( температура в электротермической установке, освещенность у светильников, полезная мощность на валу электродвигателя и т.д.)

Основными причинами отклонений напряжения в системах электроснабжения предприятий являются изменения режимов работы приемников электроэнергии, изменения режимов питающей энергосистемы, значительные индуктивные сопротивления линий 6-10 кВ. Изменения напряжения на зажимах приемника электроэнергии даже в установленных пределах вызывает изменение его технико-экономических показателей.

Отклонения напряжения зависят от очень многих случайных и к тому же часто изменяющихся факторов.

Совет

Последствия от отклонений напряжения зависят не только от величины, но и от продолжительности отклонения, а также от того, какой процент потребителей подвергается большим отклонениям.

Так, например, кратковременные и редкие, хотя даже и значительные отклонения напряжения у отдельных потребителей не могут оправдать расходов, связанных с удорожанием сети , которое будет необходимо для уменьшения или ликвидации этих отклонений.

Для характеристики качества напряжений в настоящее время разработана вероятная оценка, основанная на методе математической статистики. Этот метод впервые был разработан П.

Айере, доказавшим ,что количественную оценку влияния медленных изменений напряжения на экономичность работы электроприемников наиболее удобно и точно можно производить по среднему квадрату отклонения напряжения [(%)2 ] за период времени Т, названного автором метода неодинаковостью напряжения (Uc к )2 (%)2

где, (dUt)=(Ut -UH )/UH – отклонения напряжения в момент t

Ut – напряжение в рассматриваемой точке сети в момент времени t

Величина неодинаковости напряжения имеет размерность процент в квадрате. Единица неодинаковости 1(%)2 или 1/10000 . Например, при неодинаковости 25(%)2 квадрат относительных отклонений 25/10000 , а сами отклонения 5/100 или 5%.

Для анализа режимов напряжения в электросетях применяется специальные статические анализаторы напряжения, позволяющие измерять квадрат среднеквадратичного отклонения (dUск)2 и величины среднего значения отклонения напряжения, % , за время Т,

По этим данным может быть определена дисперсия случайной величины, характеризующая меру отклонения от среднего значения случайной величины

По полученным значениям величины s2 ,и Uср можно определить вероятность превышения заданных пределов отклонения, пользуясь таблицами нормальной функции распределения ( интеграл вероятности)

Влияние отклонения напряжений на работу отдельных приемников электрической энергии .

В таблице приведены данные по влиянию отклонения напряжения в пределах от-10 до +10% на характеристики асинхронных электродвигателей.

Обратите внимание

Данные приведенные в таблице показывают изменения характеризующих собственно двигателя показатели. Отклонения этих показателей от номинального значения влияют на технологическое оборудование вместе с которыми работает двигатель и вызывает некоторый экономический ущерб.

Проведенные исследования показали следующие величины ущербов от некачественного напряжения.

При среднем отклонении напряжения 3,86% номинального на установке электропечей для плавки цветных металлов общей мощностью 280 кВт был получен перерасход энергии 65000 кВт*ч/год

При отклонении напряжения на 2,87% в цехе горячей вулканизации обувной фабрики получается брак, а отклонения 1-2% ведут к изменению температуры нагрева и задержке в выпуске продукции, что дало бы ущерб более 1млн.руб/год.

Электроплавильная печь мощностью 10000 кВА на заводе ферросплавов при номинальном напряжении работает с суточной производительностью 44 т. силикохрома. При снижении напряжения на 5-9% производительность уменьшается до 38,8 т. т.е. примерно на 12%.

Снижение напряжения ухудшает качество сварочных швов. Цикл времени сварки при снижении напряжения на 10 % удлиняется приблизительно на 20%.

Если в сети ткацкого цеха, где установлено 2220 станков марки АТ-120-5, напряжение на 5% ниже номинального будет держаться только в течении 1 час, то за это время будет недоотпущено 131 м. суровой ткани.

Источник: http://MirZnanii.com/a/320309/osnovnye-pokazateli-opredelyayushchie-kachestvo-elektroenergii

Качество электроэнергии | Введение. Основные принципы

Написано в 11:10 в Энергетика автором Лялюго А. Ю.

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 чем действующими ТНПА – ПУЭ, ТКП 339-2011 (02230) и другими – предусмотрены категории надёжности электроснабжения, требующие для отдельных потребителей резервирования и автономных источников питания.

По разным причинам ЭЭ не рассматривалась как товар, имеющий соответствующее качество, определяемое совокупностью его характеристик, а также обладающее спецификой и особенностями, заключающимися в его одновременном производстве и потреблении.

Традиционный товар можно посмотреть, оценить его качество и цену, выбрать производителя и т.д. В отношении электрической энергии должно быть аналогично.

Важно

Тенденции к такому подходу заложены в разработанной недавно Концепции проекта Закона Республики Беларусь об электроэнергетике, предусматривающей формирование оптового и розничного электроэнергетических рынков в целях конкуренции субъектов электроэнергетики (производителей и энергоснабжающих организаций). Постановлением Совета министров от 17.10.

2011 г. №1394 приняты Правила электроснабжения, в которых электрическая энергия определена как товар, упорядочены отношения между энергоснабжающей организацией и потребителем электроэнергии.

Сейчас можно сказать, что, несмотря на высокую значимость электроэнергии, вопросам её качества у нас в стране должного внимания не уделяется. Сложность и актуальность вопроса обусловлена тем, что эта 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.

В Правилах она имеет статус товара соответствующего качества, которое определяется показателями качества электроэнергии (ПКЭ), отражающими соответствие её параметров требованиям, установленным действующими ТНПА.

ГОСТ 13109-97 «…Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения» 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;
  • коэффициент несимметрии напряжений по обратной последовательности;
  • коэффициент несимметрии напряжений по нулевой последовательности;
  • отклонение частоты;
  • длительность провала напряжения;
  • импульсное напряжение;
  • коэффициент временного перенапряжения.

Влияние ПКЭ на работу некоторых электроустановок

Как следствие отсутствия должного внимания к проблеме качества электрической энергии (КЭ), несоответствие ПКЭ требованиям ТНПА стало типичным и распространённым фактом.

Многие из нас сталкивались с проблемой преждевременного выхода из строя знакомых всем бытовых электроприёмников: ламп накаливания и люминесцентных ламп, а также конденсаторов. Проблемы с последними, естественно, касаются специалистов-электриков промышленных предприятий.

Рассмотрим влияние ПКЭ на работу перечисленных электрических устройств. Читатели – как рядовые потребители, так и специалисты-электрики, наверняка лично сталкивались с описанными или схожими проблемами.

Лампы накаливания и качество их работы

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, что 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 %.

Совет

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 в связи с тем, что оказывает непосредственное влияние на срок службы лампы. В повседневной жизни преждевременный выход из строя ламп накаливания по причине плохих ПКЭ сети является типичной бытовой 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 работы которых основан на возникновении тлеющего разряда между двумя электродами, находящимися в противоположных концах колбы с инертным газом и парами ртути. Протекающий между электродами ток приводит к появлению ультрафиолетового излучения.

Читайте также:  Почему выбивает автоматический выключатель после замены вентилятора в ванной?

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, снижение которого 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 преждевременный выход люминесцентных ламп и их пускорегулирующей аппаратуры 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.

Обратите внимание

своё влияние будут оказывать такие ПКЭ как 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.

Если некоторые законодательные основы созданы Правилами электроснабжения, то инженерную (техническую) базу необходимо развивать. 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 при условии того, что сам потребитель будет осознавать наличие проблемы, понимать её причину, искать пути и требовать 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 или оставьте заявку на звонок, и наш специалист сам перезвонит Вам в ближайшее время.

Позвоните нам:+375 (44) 765-55-75

+375 (29) 88-33-496

Источник: http://elredy.by/kachestvo_elektroenergii/

Показатели качества электроэнергии: приборы ля измерения

Электроэнергия продавалась всегда, но лишь с 2005 года, когда в нашей стране произошло разделение на поставщиков (производителей) энергии и владельцев сетей, ее передающих, эта материальная субстанция особого рода перешла из категории технической в экономическую, стала товаром. Поэтому сейчас больше говорят не о ее соответствии техническим нормам, а о некоем «качестве», соответствии совокупности свойств запросам потребителя. Но при этом критерии оценки остались теми же – техническими.

Показатели качества электроэнергии. Критерии оценки электроэнергии

Законодательная база для оценки качества электроэнергии – это два юридических акта:

  1. Закон «Об электроэнергетике», в котором определена степень ответственности энергосбытовых организаций перед потребителями.
  2. ГОСТ 32144-2013, определяющий технические аспекты оценки качества электроэнергии и электромагнитной совместимости устройств.

Основные критерии оценки качества следующие:

  1. Соответствие номинальным значениям напряжений и частоты. Допускается отклонение от норм не более чем на 10%.
  2. Нестабильность напряжения, вызванная изменениями нагрузки. Она измеряется двумя значениями. Первое – соотношение амплитуд минимума к максимуму за краткий промежуток времени. Второе – доза фликера, определяющая степень устойчивости человеческой психики к мерцанию источника света. Оно вычисляется на основе амплитудного значения.
  3. Коэффициент искажения синусоиды тока. Он определяет допустимое количество высших гармоник, накладывающихся на электромагнитное поле сети. Такое влияние оказывают импульсные источники тока, вентильные переключатели, сварочные аппараты, индукционные печи.
  4. Коэффициент несимметричности фаз, используемый для оценки трехфазного напряжения.

220, 380, 50

Пользуясь электроприборами, мы не задаемся вопросом о том, почему в розетке именно 220 вольт, напряжение между фазами не равно их сумме, а частота тока 50 Гц. История появления именно таких значений, характеризующих потребляемую нами электрическую энергию, весьма интересна.

220

Первым, кто применил электричество в быту, был американец Томас Эдисон. Он использовал постоянное напряжение, а его лампа работала на основе электродугового разряда. Эмпирическим путем ему удалось выяснить, что 45 вольт – это оптимальное напряжение для устойчивого горения дуги.

Но поскольку в ее цепь обязательно включался балластный резистор, рассеивающий еще 20, то суммарное напряжение сети составляло 65 вольт. Дуговая лампа Эдисона давала мало света, поэтому последовательно с ней включали еще одну.

Умножаем 45 на 2, добавляем еще 20 и получаем, что в осветительной сети напряжение должно быть 110 вольт. Постоянный ток – неподходящая субстанция для передачи на дальние расстояния, бесполезно рассеивается до 40% всей энергии.

Важно

Для увеличения дистанции передачи Эдисон устроил трехпроводную линию (две фазы, одна нейтраль). Получилось, что межфазное напряжение равно 220 вольт.

Изобретение переменного тока решило проблему передачи электроэнергии на дальние расстояния. В таком виде она меньше рассеивалась – не более 3%.

Кроме того, генерация переменного тока с напряжением в несколько тысяч вольт оказалась более простой технической задачей. Но бытовые линии электропередач уже существовали, и они были рассчитаны на межфазное напряжение 220 вольт.

Поэтому инженерам оставалось только понизить с помощью трансформатора напряжение до 127 вольт и получить в итоге межфазное, равное двумстам двадцати.

Такое напряжение в сети использовалось в СССР до конца пятидесятых годов прошлого века.

Когда количество потребителей выросло в разы, встал вопрос: что лучше для повышения передаваемой мощности – увеличивать сечение проводников или напряжение в сети? Инженеры-энергетики выбрали последнее и пустили по существующим линиям напряжение в 220 вольт, выбрав для одной фазы старый номинал межфазного.

На рисунке русский инженер М.О. Доливо-Добровольский и его изобретение – трехфазный генератор переменного тока.

380

Часто встает вопрос: если фазное напряжение 220 вольт, то почему межфазное не равно 440? Дело в том, как уложены обмотки на статоре генератора переменного трехфазного тока. Пальма первенства в его изобретении принадлежит М.О. Доливо-Добровольскому – русскому инженеру.

В 1889 году он, используя изобретенный Николой Теслой двухфазный переменный ток, запатентовал устройство, генерирующее сразу три фазы. Обмотки в нем уложены под углом 120 градусов друг к другу, а сгенерированные фазы отстают одна от другой на 30 градусов. Косинус этого угла равен 0,86.

Теперь умножьте 440 на 0,86 и вы получите 380.

50

Почему сетевой ток имеет частоту 50 Гц? Этому тоже есть логичное объяснение. Это значение, при которой мигание нити лампы накаливания почти незаметно (та самая доза фликера, упоминавшаяся ранее). Первые генераторы переменного тока вращались паровыми машинами.

Оптимальными рабочими оборотами для них является значение 3 тыс. в минуту. Итого в секунду получается 50. Кроме того, генерирующая машина, работающая на такой частоте, проще, чем высокочастотная. А еще 50 Гц позволяют передать электроэнергию с минимальными потерями. Но есть страны, в которых частота сетевого тока другая.

В США используется бытовое напряжение 110 вольт 60 Гц.

От чего зависит качество электроэнергии

Качество электроэнергии зависит не только от ее производителей. В регламентирующем ГОСТе не зря упоминается некая электромагнитная совместимость.

На самом деле ток никуда и ниоткуда не «течет». Это фигура речи. В электросетях создается единое электромагнитное поле, пульсирующее с частотой 50 Гц. Каждый элемент сети оказывает на него то или иное влияние.

И необязательно, что это промышленный генератор или трансформатор.

Исказить ЭМ поле может мощный электромотор с большим пусковым током, импульсный источник питания, сварочный инвертор, компьютер… Поэтому в низком качестве электроэнергии не всегда виноват поставщик.

Тем не менее, в том, что электроэнергия рассматривается как некий продукт, качество которого должно соответствовать определенным нормам, есть доля истины.

Совет

Нестабильность напряжения, «плавающая» частота и другие нарушения приводят к выходу из строя дорогостоящего оборудования, снижают производительность труда.

Поэтому потребитель вправе требовать от поставщика надлежащего качества продукта. А для этого его надо измерять.

Приборы, измеряющие качество электроэнергии

В зависимости от количества выполняемых функций они бывают трех видов:

  1. Измеряющие.
  2. Анализирующие.
  3. Регистрирующие.

Измеряющие приборы определяют только параметры тока и напряжения в сети. Они наиболее просты и используются как инструмент повседневного контроля. Конструктивно выполнены в виде токоизмерительных клещей с блоком индикации. На фото представлен один из таких измерителей – Fluke 345.

Анализаторы, кроме измерения номиналов, анализируют дисбаланс фаз, производят детальный поиск возможных потерь и причин искажения электромагнитного поля, дают количественную оценку энергетических потерь, могут пересчитать их в денежном соотношении. Эти приборы так же используются для разовых измерений, они имеют небольшие размеры и входят в состав оборудования ремонтных бригад. На фото представлен анализатор качества электрической энергии Fluke 434.

Регистраторы – это стационарные приборы, измеряющие номиналы тока и напряжения, анализирующие искажения и дисбаланс в сети за продолжительное время.

С их помощью можно построить графики значений любых величин, значимых для определения качества электрической энергии. Это незаменимый инструмент для решения спорных вопросов между поставщиком и потребителем.

На фото комплексное устройство для анализа и регистрации ПКК 57.

Если в вашем офисе часто перегорают лампы, выходит из строя компьютерная и множительная техника, то – это повод для того, чтобы пригласить эксперта, который даст квалифицированную оценку качества электрической энергии.

Оцените качество статьи. Нам важно ваше мнение:

Источник: http://electric-tolk.ru/pokazateli-kachestva-elektroenergii/

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector