Показатели качества электроэнергии в электрических сетях

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.

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).

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.

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.

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.

Читайте также:  Интеллектуальные пускатели

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

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

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.

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 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).

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.

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.

Читайте также:  Контроль и регулирование основных технологических параметров: расхода, уровня, давления и температуры

Источник: http://www.nkgt.ru/17

Измерение качества электрической энергии

             Методика  устанавливает основные положения по организации и проведению контроля качества электрической энергии (ЭЭ) в точках передачи/поставки ЭЭ пользователям электрических сетей систем электроснабжения общего назначения однофазного и трехфазного переменного тока частотой 50 Гц с целью определения соответствия качества ЭЭ нормам, установленным в ГОСТ 32144, условиям договоров на поставку ЭЭ и/или на оказание услуг по передаче ЭЭ.

            Положения настоящей методики, относящиеся к контролю качества ЭЭ (КЭ) применяют при осуществлении сертификационных и арбитражных испытаний ЭЭ, рассмотрении претензий к КЭ, инспекционного контроля за сертифицированной ЭЭ, а также при осуществлении государственного надзора.

            Методика устанавливает также основные положения по организации и проведению мониторинга КЭ в электрических сетях сетевых организаций и потребителей ЭЭ в целях обследования (наблюдений) для оценки и управления КЭ.

           Положения настоящей методики, относящиеся к мониторингу КЭ, применяют при проведении периодических испытаний ЭЭ по планам сетевых организаций и потребителей ЭЭ, в том числе испытаний при определении технических условий для технологического присоединения энергопринимающих устройств к электрической сети, подготовке электрических сетей к сертификации ЭЭ, допуске к эксплуатации энергопринимающих устройств потребителей, ухудшающих КЭ, разработке мероприятий по улучшению КЭ и др.

            Основные положения по организации и проведению контроля и мониторинга КЭ установлены в отношении следующих показателей качества электрической энергии:

  • положительное и отрицательное отклонения напряжения;
  • суммарный коэффициент гармонических составляющих напряжения;
  • коэффициент n-й гармонической составляющей напряжения;
  • коэффициент несимметрии напряжений по обратной последовательности;
  • коэффициент несимметрии напряжений по нулевой последовательности;
  • отклонение частоты;
  • кратковременная и длительная дозы фликера.

          Положения настоящей методики, применяют также при организации и

проведении мониторинга интергармоник напряжения и случайных событий

         В настоящей методике установлен порядок выбора пунктов контроля

и мониторинга КЭ, детализированы требования к применяемым средствам

измерений (СИ) и продолжительности и периодичности измерений при

контроле и мониторинге КЭ, а также к порядку обработки и оформления

результатов измерений.

          В настоящей методике приведены рекомендации по учету влияния

трансформаторов напряжения при проведении измерений, а также по

проведению измерений в условиях, отличающихся от нормальных.

                   В настоящей методике использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

  • ГОСТ 12.1.004—91 Система стандартов безопасности труда. Пожарная безопасность. Общие требования

Источник: https://ellabst.ru/articles/article/izmerenie-kacestva-elektriceskoj-energii

Определение качества электроэнергии анализаторами

Качество электроэнергии в системах электроснабжения — один из важнейших параметров электросети, указывающий на соответствие ее основных характеристик установленным нормам для производства, передачи и распределении электрической энергии. В целях определения и анализа основных параметров используется анализатор качества электроэнергии.

Показатели качества

ГОСТ Р 54149-2010 определяет следующие основные показатели качества электроэнергии:

  1. отклонение частоты, колебания и провалы напряжения;
  2. краткосрочное перенапряжение;
  3. несимметричность напряжения в трехфазных системах;
  4. несинусоидальность формы кривой напряжения;
  5. импульсное напряжение;
  6. отклонение частоты.

Выход параметров качества электроэнергии за установленные ГОСТом нормы, способно привести к потерям и повышению расхода в системах электроснабжения, снижению надежности оборудования.

Средства измерения и принцип их действия

Измерение величин и проверку их соответствия нормам выполняет специальный прибор — анализатор качества электроэнергии.

В конструкцию прибора включен измеритель электрических величин, несколько раз за короткие временные интервалы фиксирующий напряжения и токи. Принцип его работы получил название «стробирование» или «сэмплирование».

Выполняющаяся с использованием современных средств измерений проверка качества электроэнергии позволяет получить о системе следующую информацию:

  • токи и пиковые нагрузки мощности сети;
  • определение времени суток с наибольшей потребностью системы в электрической энергии;
  • время падения и провалов напряжения;
  • величина несимметрии и искажения кривых тока и напряжения системы;
  • различные переходные процессы в сети;
  • сложившееся в процессе функционирования сети постоянное отклонение уровня напряжения.

Анализаторы качества электроэнергии производятся в мобильном и стационарном исполнении. Ими могут осуществляться разовые проверки или постоянная оценка соответствия, имеющая важное значение для обнаружения некорректной работы звеньев распределительной системы и выявления неполадок.

Как проводится контроль качества?

Главная цель, с которой проводится контроль качества электроэнергии — выявление дефектов электрической сети и причин их возникновения.

Для установления параметров производится подсоединение анализаторов в электрическую систему. Места контроля — точки подключения к общей сети потребителей. В собственных сетях потребители проводят измерения в ближайших к этим точкам местах.

Анализатор качества электроэнергии принимает информацию на входе о значениях напряжений и токов в зависимости от времени. Полученные данные обрабатываются при помощи математических алгоритмов, что позволяет рассчитать требуемые параметры, произвести анализ качества электроэнергии, а также установить ее количество, проходящее через точку подключения за заданный временной интервал.

Периодичность проведения контроля для всех показателей составляет один раз в два года, а для отклонения напряжения — дважды в год, так как именно низкое напряжение — основная причина плохого качества электроэнергии.

Кто осуществляет контроль качества электроэнергии?

Контроль имеют право проводить только аттестованные Ростехнадзором лаборатории, располагающие штатом квалифицированных сотрудников и имеющее сертифицированное измерительное оборудование.

Анализатор качества электроэнергии и другие средства измерения должны соответствовать требуемому классу точности, обеспечивающего определение и расчет необходимых параметров.

Цели анализа

Замеры качества электроэнергии позволяют контролировать соблюдение поставщиком показателей, прописанных в договоре.

По окончании исследования параметров электроэнергии полученные показания анализаторов ложатся в основу отчета, в который сводится вся информация о работе системы.

Если выявлены несоответствия показателей нормам ГОСТ Р 54149-2010 «Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения» и не соблюдены требования к качеству электроэнергии, указанные в договоре, то на основании результатов экспертизы поставщику возможно предъявление официальной претензии. В таком случае поставщик обязан принять все действенные меры для устранения выявленных нарушений.

Определение параметров электрической энергии и состояния сети необходимо при разработке проекта электроснабжения предприятия или иных, уже существующих сооружений.

Экспертиза нередко выполняется также и при проведении энергоаудита предприятия для повышения энергетической эффективности и определения возможностей увеличения показателей энергосбережения.

Виды контроля

В зависимости от целей проведения, контроль качественных характеристик электрической энергии может проводиться следующих видов:

  • диагностический;
  • инспекционный;
  • оперативный;
  • коммерческий учет.

Диагностический контроль выполняется в точках раздела сетей потребителя и поставщика для определения виновной в снижении показателей электроэнергии стороны и их нормализации.

Инспекционный контроль проводится органами сертификации для получения данных о соблюдении правил применения сертификата и определения соответствия электрической энергии установленным сертификатом требованиям.

Контроль оперативный осуществляется при эксплуатации сети в точках, в которых выявлены неустранимые в ближайшее время искажения напряжения.

Коммерческий учет выполняется в точках раздела сетей поставщика и потребителя для определения возможных надбавок и скидок на тарифы за качественные показатели поставляемой электрической энергии.

Источник: https://amperof.ru/elektroenergiya/opredelenie-kachestva.html

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.

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 %.

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».

Читайте также:  Контроль уровня в промышленных системах автоматизации

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.

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.

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/

Качество электрической энергии и способы его повышения

Электроэнергия является товаром передаваемым и потребляемым практически мгновенно.

Поэтому к качеству электроэнергии (КЭ) предъявляются повышенные требования, знание истинных параметров КЭ критически важны.

Показатели качества электроэнергии представляют собой совокупность напряжения, частоты, форму синусоиды электротока, составляет совместимость этих параметров, характеризующих электромагнитную среду.

Рис №1 Таблица параметров качества электрической энергии

Большинство явлений, влияющих на качество электрической сети, происходит из-за особенностей совместимости электроприемников и электросети.

Требования к качеству электрической энергии состоят в нормировании показаний величины напряжения.

Параметры величин закреплены в Государственном стандарте качества электрической энергии. Существующие до недавнего времени нормы в ГОСТ 13109 за 1997 год изменены на ГОСТ 32144-2013, определены следующие требования: отклонения в показаниях напряжения для передачи электрической энергии в узлах не должны быть выше 10% от предельной величины напряжения за участок времени в течении 1 недели.

Ущерб при уменьшении качества электрической энергии

Виды ущерба при ухудшении КЭ делится на электромагнитный и технологический.

Электромагнитный ущерб:

  1. Неэффективность генерирующих процессов, большие потери при передаче и использовании энергии.
  2. Снижения времени эксплуатации оборудования, преждевременный его выход из строя, из-за нарушения режимов работы и износа изоляции.
  3. Преждевременный износ и выход из строя средств РЗАиГ.

Технологический ущерб:

  1. Понижение производительности технологических процессов.
  2. Прекращение выполнения производственных работ, влекущее значительные затраты на восстановление.
  3. Выход из строя оборудования.
  4. Брак получаемой продукции.

Примеры порчи электрооборудования при несоответствии параметров качества электроэнергии:

  1. Понижение напряжения на 10% время эксплуатации асинхронного двигателя уменьшается в 2 раза.
  2. Несимметрия напряжения в 2% срок эксплуатации АД снижается на 10% СТД – на 16,2%, силовых трансформаторов на 4%.
  3. Несинусоидальное напряжение влечет увеличение токов утечки в кабельной изоляции на 43%.

Снижение сроков службы оборудования влияет на надежность электроснабжающей системы.

Кто отвечает за качество электрической энергии?

Проблема КЭ очень серьезна, что стала синонимом «электромагнитной безопасности», потому как отвечает за безотказную работу технических средств и выполнение технических процессов, отвечающих за безопасность на транспорте в энергетике, и в других областях хозяйствования, нарушение которых может привести к человеческим жертвам, существенному экономическому ущербу, нанесение вреда окружающей среде.

Источником электромагнитных помех может оказаться сам потребитель, использующий электрическое оборудование с нелинейными характеристиками.

Такие устройства используют токи высших гармоник, токи обратной и нулевой последовательности, вызывающие нарушения синусоидальности и симметричности падений.

Даже в том случае если сетевая организация может обеспечить абсолютное соблюдение синусоидальности и симметричности напряжения питания, значение напряжение в узле общего присоединения пользователя будет искаженно.

Городские сети являются самыми «грязными» источниками искажений электрической сети и включают:

  1. Статические преобразователи (выпрямители, тиристорные регуляторы напряжения, стабилизаторы и т. д.).
  2. Импульсные источники питания (компьютеры, офисная техника, серверные станции рекламная светодиодная, плазменная, и ЖК-аппаратура).
  3. Газоразрядные осветительные устройства (90% от всех светильников).
  4. Сварочные аппараты (ЖКХ, строительство и т. д.).
  5. Частотный электропривод переменного тока (ЖКХ, большие офисные центры).
  6. Специальное медицинское оборудование.

Важно: Установка интеллектуальных ИБП, особенность ИБП заключается в том, что они могут устранить несколько сетевых помех, это: исчезновение, провалы, всплески, а также высокий и низкий уровень напряжения, переходные процессы, ЭМ- и РЧ-помехи, искажение частоты и синусоидальности, но такое действие, возможно, только при наличии корректора коэффициента мощности и активными фильтрами (кондиционерами) высших гармоник. ИБП являются источниками искажения электрической энергии, которые влияют на соседние потребители, не имеющие в своем составе ИБП.

Электросетевая компания является виновником нарушения качества электрической энергии и ее показателей, в случае приобретения и поставки линейным потребителям, некачественной электроэнергии.

Контроль за качеством электрической энергии в РФ осуществляет РЭС (районные электросети) Они следят за ПКЭ на границах балансовой принадлежности как у потребителей, так и у источников электрической энергии.

Способы повышения качества электрической энергии

Для управления качеством электрической энергии необходимо внедрять в структуру систем энергоснабжения:

  1. УКРМ (устройств компенсации реактивной мощности), для гарантированной высокопропускной способности электрической сети в обычном и послеаварийном режиме.
  2. Внедрение в работу силовых трансформаторов с наличием РПН (регулировка под нагрузкой), устройство способно регулировать уровень напряжения в сети при его падении при увеличении нагрузки, или при высоком уровне напряжения, без вывода трансформатора в ремонт.
  3. Применение в сети синхронных компенсаторов, рекомендуется их установка на силовых подстанциях в зависимости от баланса реактивной мощности в рассматриваемом узле.
  4. При напряжении до 1000 В и значениях мощности около 100кВт наиболее выгодно использовать асинхронные двигатели, более 300 кВт – рекомендуется применять синхронные машины, при величине напряжении 6 — 10 кВ– асинхронные машины, свыше 400 кВт – синхронные. Так как синхронные двигатели являются источниками реактивной энергии, целесообразно подключение конденсаторных батарей.
  5. Конденсаторных батарей (БСК) совместно с фильтрокомпенсирующими устройствами.
  6. Использование в сети линейных регуляторов или последовательных трансформаторов для регулировки напряжения в отдельных линиях и вторичных обмотках автотрансформаторов.
  7. Применение автотрансформаторов связи сетей различных номинальных напряжений с РПН, расположенным на линейном конце обмотки среднего напряжения, им можно регулировать под нагрузкой коэффициент трансформации.
  8. Для обеспечения КЭ регуляторы РПН должны работать автоматически, характеризуются устойчивостью работы, зоной нечувствительности, точностью регулирования и выдержкой времени.

Компенсирующие устройства помогают решить такие задачи как:

  1. Оптимизация перетоков индуктивной (реактивной) мощности в высоковольтных сетях.
  2. Сведение к минимуму наличия потерь мощности и энергии.
  3. Поддержание статической и динамической устойчивости в узлах повышенной нагрузки.

Контроль качества электрической энергии

Для учета ПКЭ на промышленных предприятиях применяется система АИИС-ПКЭ, которая позволяет привести качество электроэнергии у жестким нормам по ГОСТу, что способствует сокращению срока окупаемости системы до 1-1,5 лет.

АИИС-ПКЭ может быть встроена в систему АИИС КУЭ или создает принципиально новую систему АСУТП

Рис №2 Архитектура построения систем АСУТП в энергетике

Система производит учет электроэнергии и оперативное управление, осуществляет операции по контролю качества электроэнергии, выполняет функции релейной защиты и автоматики, производит осциллографирование аварийных и переходных процессов.

Источник: http://enargys.ru/kachestvo-elektricheskoy-energii-i-sposobyi-ego-povyisheniya/

Ссылка на основную публикацию