Odjeljak br. 14-2. Kvaliteta električne energije

Krivci za pogoršanje kvaliteta električne energije

Osobine električne energije, pokazatelji i najvjerovatniji krivci za pogoršanje kvaliteta električne energije prikazani su u tabeli 1:

Tabela 1. Svojstva električne energije, indikatori i najvjerovatniji krivci za pogoršanje kvaliteta električna energija.

Električna svojstva	CE indikator				Najvjerovatnije
					krivac za pogoršanje CE
					Opskrba energijom
Devijacija napona	Devijacija napona u stacionarnom stanju
	δU y				organizacija
					Potrošač sa
Fluktuacije napona	Opseg napona δU t
	Doza treperenja P t				varijabilno opterećenje
					Potrošač sa
Nesinusoidnost	Odds	izobličenje
	pristajanje krive		napon K v		nelinearno opterećenje
	N-ti koeficijent harmonika
	komponenta napona K U (i)
					Potrošač sa asimetrijom
Asimetrija	Koeficijent		asimetrije
trofazni sistem	naprezanja			obrnuto	normalno opterećenje
naprezanja	niz K 2U Koeficijent
	neravnoteža napona za nulu
	sekvence K 0U
					Opskrba energijom
Devijacija frekvencije	Devijacija frekvencije ∆f
					organizacija
					Opskrba energijom
Pad napona	Trajanje pada napona ∆t p
					organizacija
					Opskrba energijom
Naponski puls	Impulsni napon U imp
					organizacija
					Opskrba energijom
Privremeno	Vremenski koeficijent
prenapona	prenapon K traka U				organizacija

Električni prijemnici za različite namjene se napajaju iz električnih mreža opće namjene sistema napajanja, uzmimo u obzir industrijske električne prijemnike.

Najtipičniji tipovi električnih prijemnika koji se široko koriste u poduzećima različitih industrija su elektromotori i instalacije električne rasvjete. Elektrotermalne instalacije su u širokoj upotrebi, kao i

ventilski pretvarači koji se koriste za pretvaranje naizmjenične struje u jednosmjernu. Jednosmjerna struja u industrijskim postrojenjima koristi se za napajanje DC motora, za elektrolizu, u galvanskim procesima, u nekim vrstama zavarivanja itd.

Instalacije električne rasvjete sa žarnom niti, fluorescentnim, lučnim, živinim, natrijumovim, ksenonskim sijalicama koriste se u svim preduzećima za unutrašnju i vanjsku rasvjetu, za potrebe gradske rasvjete itd. Žarulje sa žarnom niti karakteriziraju nazivni parametri: potrošnja energije P nom, svjetlosni tok

F nom, svjetlosna efikasnost η nom (jednak omjeru svjetlosnog toka koji emituje lampa prema njenoj snazi) i prosječni nazivni vijek trajanja T nom Ovi pokazatelji u velikoj mjeri zavise od napona na priključcima žarulje sa žarnom niti. Promjene napona dovode do odgovarajućih promjena svjetlosnog toka i osvjetljenja, što u konačnici utiče na produktivnost rada i zamor čovjeka.

Zbog specifičnosti svoje regulacije ventilski pretvarači su potrošači reaktivne snage (faktor snage ventilskih pretvarača valjaonica kreće se od 0,3 do 0,8), što uzrokuje značajna odstupanja napona u napojnoj mreži. Obično imaju sistem automatske kontrole jednosmerne struje faznom kontrolom. S povećanjem napona u mreži, kontrolni kut se automatski povećava, a sa smanjenjem napona se smanjuje. Povećanje napona od 1% dovodi do povećanja potrošnje reaktivne snage pretvarača za oko 1-1,4%, što dovodi do pogoršanja faktora snage. Viši harmonici napona i struje negativno utiču na električnu opremu, sisteme automatizacije, relejnu zaštitu, telemehaniku i komunikacije. Dodatni gubici se pojavljuju u električnim mašinama, transformatorima i mrežama, postaje teško nadoknaditi reaktivnu snagu korištenjem kondenzatorskih baterija, a životni vijek izolacije električnih strojeva se smanjuje. Koeficijent nesinusoidnosti

pri radu tiristorskih pretvarača valjaonica može dostići vrijednosti veće od 30% na strani od 10 kV njihovog napona napajanja; ventilski pretvarači ne utiču na simetriju napona zbog simetrije svojih opterećenja.

Električni aparati za zavarivanje mogu uzrokovati poremećaj u normalnim radnim uvjetima za druge električne amortizere. Konkretno, jedinice za zavarivanje, čija snaga trenutno doseže 1500 kW po jedinici, uzrokuju znatno veće fluktuacije napona u električnim mrežama nego, na primjer, pokretanje asinhronih motora s kaveznim rotorom. Osim toga, ove fluktuacije napona se javljaju dugo vremena i sa širokim rasponom frekvencija, uključujući i najneugodniji raspon za instalacije električne rasvjete (oko 10 Hz). Električni aparati za zavarivanje naizmeničnom strujom za elektrolučno i otporno zavarivanje predstavljaju jednofazno neujednačeno i nesinusoidno opterećenje sa niskim faktorom snage: 0,3 za lučno zavarivanje i 0,7 za otpor. Transformatori za zavarivanje i uređaji male snage povezani su na mrežu 380/220 V, snažniji - na mrežu 6-10 kV.

Elektrotermalne instalacije, ovisno o načinu grijanja, dijele se na grupe: lučne peći, otporne peći direktnog i indirektnog djelovanja, elektronske peći za topljenje, vakuumske, šljake za pretapanje, indukcijske peći. Ova grupa električnih potrošača takođe negativno utiče na opskrbnu mrežu, na primjer, lučne peći, koje mogu imati kapacitet do 10 MW, trenutno se grade kao jednofazne. To dovodi do kršenja simetrije struja i napona. Osim toga, dovode do nesinusoidnih struja, a samim tim i do napona.

Glavni potrošači električne energije u industrijskim preduzećima su asinhroni elektromotori. Odstupanje napona od dozvoljenih normi utiče na učestalost njihovog kuhanja, gubitak aktivnih i reaktivnih sposobnosti (pad napona za 19%

nominalno uzrokuje povećanje gubitaka aktivne snage za 3%; povećanje napona za 1% dovodi do povećanja potrošnje reaktivne snage za 3%). Djelovanje asimetričnog modusa se kvalitativno razlikuje u poređenju sa simetričnim. Napon negativne sekvence je od posebnog značaja. Otpor obrnutog niza elektromotora približno je jednak otporu usporenog motora i, prema tome, 5 ÷ 8 puta manji od otpora pozitivnog niza. Stoga, čak i mala neravnoteža napona uzrokuje značajne struje negativnog niza. Struje negativnog niza su superponirane na struje pozitivne sekvence i uzrokuju dodatno zagrijavanje statora i rotora (posebno masivnih dijelova rotora), što dovodi do ubrzanog starenja izolacije i smanjenja raspoložive snage motora. Tako se radni vijek potpuno opterećenog asinhronog motora koji radi na neravnoteži napona od 4% smanjuje za 2 puta.

Metode i sredstva za poboljšanje kvaliteta električne energije

Usklađenost PQE sa zahtjevima GOST-a postiže se rješenjima kola ili upotrebom posebnih tehničkih sredstava. Izbor ovih sredstava vrši se na osnovu studije izvodljivosti, a zadatak se ne svodi na minimiziranje štete, već na ispunjavanje zahtjeva GOST-a.

Za poboljšanje svih PQE-ova, preporučljivo je priključiti električne prijemnike sa komplikovanim režimima rada na tačke EPS-a sa najvećim vrednostima snage kratkog spoja. Prilikom odabira sheme napajanja za preduzeće, uzima se u obzir ograničenje struja kratkog spoja na optimalnu razinu, uzimajući u obzir zadatak povećanja PQE.

Kako bi se smanjio učinak na "tiho" opterećenje ventilskih električnih prijemnika i naglo naizmjeničnih opterećenja, povezivanje takvih prijemnika vrši se na odvojenim dijelovima sabirnica trafostanica s transformatorima s podijeljenim namotima ili s dvostrukim prigušnicama.

Mogućnosti za poboljšanje svakog SCE-a.

1. Načini da se smanji zamah fluktuacija frekvencije:

1.1 povećanje snage kratkog spoja na mjestu spajanja prijemnika sa naglo promjenjivim i "tišim" opterećenjem;

1.2 napajanje brzo naizmjeničnih i "tihih" opterećenja kroz odvojene grane podijeljenih namotaja transformatora.

2. Mjere za održavanje nivoa napona u prihvatljivim granicama:

2.1. Racionalna izgradnja SES-a korišćenjem povećanog napona za vodove koji snabdevaju preduzeće; korištenje dubokih inputa; optimalno opterećenje transformatora; razumna upotreba provodnika u distributivnim mrežama.

2.2. Korištenje kratkospojnika za napon do 1 kV između radionica

2.3 Smanjenje unutrašnjeg otpora SES-a preduzeća uključivanjem paralelnog rada transformatora GPP-a, ako struje kratkog spoja ne prelaze dozvoljene vrijednosti za opremu za zaštitu prekidača.

2.4 Regulacija napona generatora vlastitih izvora napajanja.

2.5 Korištenje upravljačkih mogućnosti sinhronih motora sa automatskom kontrolom pobude (ARV).

2.6 Ugradnja autotransformatora i uređaja za regulaciju napona pod opterećenjem (OLTC) za energetske dvonamotne transformatore.

2.7 Upotreba kompenzacijskih uređaja.

3. Smanjenje fluktuacija napona postiže se upotrebom:

3.1 dvostrukih reaktora, određuje se snaga naglo naizmjeničnog opterećenja koje se može spojiti na jednu granu reaktora

po izrazu	S p.n =			δU t			Gdje d U t	- fluktuacije napona
			u kratkog spoja		50x in
			S n.t.		U n 2

na autobusima priključenim na jednu granu reaktora tokom rada naglo naizmjeničnog opterećenja spojenog na drugu granu; u kratkog spoja -

napon kratkog spoja transformatora na koji je spojen dvostruki reaktor; S n.t. - nazivnu snagu transformatora; x in - otpor grane reaktora; U n -

nazivni mrežni napon.

3.2 transformatori s podijeljenim namotom, maksimalna snaga naglo naizmjeničnog opterećenja spojenog na jedan namotaj određena je formulom S p.n = 0,8 S n.t. δ U t.

3.3 ugradnja brzih statičkih kompenzacijskih uređaja.

4. Načini rješavanja viših harmonika:

4.1 Povećanje broja faza ispravljača.

4.2 Ugradnja filtera ili uređaja za kompenzaciju filtera.

5. Metode za rješavanje asimetrije (ne zahtijevaju upotrebu posebnih uređaja):

5.1 Ujednačena distribucija jednofaznih opterećenja po fazama.

5.2 Povezivanje neuravnoteženih opterećenja na mrežne dijelove s većom snagom kratkog spoja ili povećanjem snage kratkog spoja.

5.3 Dodjela neuravnoteženih opterećenja na pojedinačne transformatore.

5.4 Korištenje posebnih tehnika za uklanjanje neravnoteže: 5.4.1 Zamjena transformatora dijagramom povezivanja namotaja Y - Y 0

za transformatore sa dijagramom povezivanja ∆ - Y 0 (u mrežama do

1 kV). U ovom slučaju, struje nulte sekvence, višekratne od tri, zatvaraju se u primarnom namotu, uravnotežuju sistem, a otpor nulte sekvence oštro

smanjuje se.

5.4.2 Jer Mreže 6-10 kV se obično izvode sa izolovanim neutralnim elementom, tada se smanjenje neuravnoteženih komponenti postiže upotrebom kondenzatorskih baterija (koje se koriste za bočnu kompenzaciju) uključenih u asimetričan ili nekompletan trokut. U ovom slučaju, raspodjela ukupne snage BC-a između faza mreže vrši se na način da je generirana struja negativnog niza po vrijednosti bliska struji negativne sekvence opterećenja.

5.4.3 Učinkovit alat je korištenje nereguliranih uređaja, na primjer, jednofaznog uređaja za balansiranje opterećenja zasnovanog na Steinmetzovoj shemi.

Ako je Z n = R n, onda

		balansiranje
dolazi				ispunjenje
Q L = Q C =				gdje je R n
aktivan				moć
Shema balansiranja
opterećenje.
jednofazno opterećenje
			R n + j ωL,
Steinmetz				opterećenje
paralelno
spojite BC, koji na
				pokazano
tačkasta linija.

U tekstualnom dijelu projekta napajanja potrebno je dati opis potrošača električne energije sa naznakom kategorije napajanja koja im je potrebna i opis mjera za osiguranje ove kategorije.

Zahtjevi za pouzdanost napajanja.

Svi potrošači električne energije podijeljeni su u 3 kategorije pouzdanosti napajanja u skladu sa pogl. 1.2 PUE.

Prva kategorija- u normalnim režimima električna energija se mora obezbijediti iz dva nezavisna međusobno redundantna izvora napajanja, a prekid u njihovom napajanju u slučaju nestanka struje iz jednog od izvora napajanja može se dozvoliti samo za vrijeme automatskog obnavljanja napajanja. (vidi i prvu posebnu kategoriju).

Ove kategorije napajanja su definisane u regulatornim dokumentima za svaku pojedinačnu vrstu opreme ili objekta (zgrada, konstrukcija, mehanizam). Tehnički uslovi koje izdaje mrežna organizacija određuju kategoriju napajanja koju mrežna organizacija obezbjeđuje za svoj dio. Na osnovu lokalnih regulatornih dokumenata, koji određuju kategoriju pouzdanosti određenog tipa električnog prijemnika, vrši se poređenje. Ako je kategorija napajanja prema tehničkim specifikacijama niža od propisane u regulatornim dokumentima, tada je potrebno obezbijediti traženu kategoriju ugradnjom dodatnih izvora električne energije - akumulatora, dizel agregata.

Zbog zamjene GOST 13109-97 sa GOST 32144-2013. Standardi kvaliteta električne energije u sistemima napajanja opšte namene i uvođenje GOST R 50571.5.52-2011 (IEC 60364-5-52: 2009) Električne instalacije niskog napona. Izbor i montaža elektro opreme. promijenjeni su uobičajeni zahtjevi projektanta za gubitke napona u električnim mrežama, kao i za proračun gubitaka napona.

Evo primjera paragrafa iz Bilješke s objašnjenjem:

U kategoriju I spadaju uređaji za dojavu požara i provale, sistemi za dojavu požara, uređaji za gašenje požara, uređaji za usis vazduha, rasvjeta za slučaj opasnosti. Obezbeđuje ATS uređaj, UPS

Da bi se osigurala druga kategorija pouzdanosti na lokaciji, koristi se karantena pojedinačni transformator trafostanice sa dva kabla koji ulaze u zgradu iz trafostanice i dizel agregata.

Električni prijemnici prve kategorije u normalnim režimima rada moraju biti opskrbljeni električnom energijom iz dva nezavisna međusobno redundantna izvora napajanja, a prekid u njihovom napajanju u slučaju nestanka struje iz jednog od izvora napajanja može se dozvoliti samo za vrijeme automatsko obnavljanje struje. S tim u vezi, svetiljke za rasvjetu u nuždi se koriste s izvorima napajanja u nuždi. Takođe, izvori za hitne slučajeve ugrađeni su u centrale za mikroklimu i protivpožarne uređaje i sisteme za dojavu požara.

MINISTARSTVO NAUKE I OBRAZOVANJA UKRAJINE

DRŽAVNA VISOKOŠKOLSKA USTANOVA

DONJECK NACIONALNI TEHNIČKI UNIVERZITET

Istraživački rad

na temu: "Kvalitet struje"

Završeno Art.gr. ________________________ datum potpis Provjeren ________________________ datum potpis

Donjeck, 2011

Ovaj rad sadrži: 27 strana, 7 slika, 1 tabelu, 6 ist. Predmet istraživanja je: kvaliteta električne energije u elektroenergetskim sistemima Ukrajine. Svrha rada: upoznavanje sa faktorima koji utiču na kvalitet električne energije, načinima njenog regulisanja; saznati kako se vrši automatska regulacija kvaliteta električne energije; odrediti kako će kvalitet električne energije utjecati na njenu cijenu. U radu se istražuju sistemi napajanja i potrošnje električne energije različitih konstrukcija, identifikuju se glavni problemi ovih sistema koji mogu dovesti do smanjenja kvaliteta električne energije. ELEKTRIČNA ENERGIJA, KVALITET ELEKTRIČNE ENERGIJE, NESIMETRIJA NAPONA, PRENAPON, AUTOMATSKA KONTROLA, ELEKTRIČNI SISTEM.

1. Pokazatelji kvaliteta električne energije …………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………. ………………………………………………………… .8 1.2.1 Utjecaj fluktuacija napona na rad električne opreme …………………………………………… …………………………………..8 1.2.2 Mjere za smanjenje fluktuacija napona …………… .9 1.3 Neravnoteža napona ………………………………………… .. …………… ………………………………………… 11 1.3.2 Mjere za smanjenje neuravnoteženosti napona ………… 12 1.4 Nesinusni napon ………………………………………………………… ..12 1.4.1 Utjecaj nesinusoidnosti napona na rad električne opreme …………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………… .14 1.5 Devijacija frekvencije …… …………………………………………………………………… .15 1.6 Privremeni prenapon ………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… … .. …………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………… ………………………… ........ 16 2. Automatska kontrola kvaliteta električne energije ………… ..16 2.1 Osnovni zahtjevi za modele električnih sistema koji sadrže distribuirane mješoviti izvori izobličenja napona ………… ..17 2.2 Metodologija utvrđivanja stvarnog uticaja potrošača na CE … 19 3. Plaćanja električne energije u zavisnosti od njenog kvaliteta ……………… .22 Literatura ……… ………………………………………………………………………………… ... 26

1 POKAZATELJI KVALITETA ENERGIJE

Električni uređaji i oprema dizajnirani su za rad u specifičnom elektromagnetnom okruženju. Elektromagnetnim okruženjem smatra se sistem napajanja i električni aparati i oprema koji su povezani sa njim, induktivno povezani i stvaraju, u ovoj ili drugoj meri, smetnje koje negativno utiču na rad jedni drugih. Ako oprema može normalno da radi u postojećem elektromagnetnom okruženju, govori se o elektromagnetnoj kompatibilnosti tehničkih sredstava. Jedinstveni zahtjevi za elektromagnetno okruženje sadržani su u standardima, što vam omogućava da kreirate opremu i garantirate njen rad u uvjetima koji ispunjavaju ove zahtjeve. Standardima se utvrđuju dozvoljeni nivoi smetnji u električnoj mreži, koji karakterišu kvalitet električne energije i nazivaju se indikatori kvaliteta električne energije (PQI). Sa evolucijskom promjenom tehnologije mijenjaju se i zahtjevi za elektromagnetnim okruženjem, prirodno u pravcu pooštravanja. Tako je naš standard za kvalitet električne energije, GOST 13109 iz 1967. godine, revidiran 1987. godine razvojem poluvodičke tehnologije, i revidiran 1997. godine razvojem mikroprocesorske tehnologije. Pokazatelji kvaliteta električne energije, metode njihove procjene i normativi su utvrđeni Međudržavnim standardom: „Električna energija. Elektromagnetna kompatibilnost tehničkih sredstava. Standardi kvaliteta električne energije u sistemima napajanja opće namjene "GOST 13109-97. Tabela 1.1 - Racioniranje indikatora kvaliteta električne energije

	PQE naziv	Najvjerovatnije uzrok
Devijacija napona
	stabilno odstupanje napona	raspored opterećenja potrošača
Fluktuacije napona
	kolebanje napona	potrošač sa naglo promenljivim opterećenjem
	doza treperenja
Neravnoteža napona u trofaznom sistemu
	faktor neravnoteže napona negativne sekvence	neuravnoteženo opterećenje potrošača
	faktor neravnoteže napona nulte sekvence
Nesinusoidalni naponski talasni oblik
	faktor izobličenja napona	potrošač sa nelinearnim opterećenjem
	koeficijent n-te harmonijske komponente napona
	devijacija frekvencije	karakteristike mreže, klimatski uslovi ili prirodni fenomeni
	trajanje pada napona
	impulsni napon
	faktor privremenog prenapona

Većina pojava koje se javljaju u električnim mrežama i pogoršavaju kvalitet električne energije javljaju se u vezi sa posebnostima zajedničkog rada električnih prijemnika i električne mreže. Sedam PQE-a je uglavnom zbog gubitaka napona (pada) na dijelu električne mreže iz koje se napajaju susjedni potrošači. Gubici napona u dijelu električne mreže (k) određeni su izrazom: ΔU k = (P k R k + Q k X k) / U nom Ovdje aktivni (R) i reaktivni (X) otpor k -ti dio mreže su praktički konstantni, a aktivna (P) i reaktivna (Q) snaga koja teče kroz k-ti dio mreže su promjenljive, a priroda ovih promjena utiče na nastanak elektromagnetnih smetnji:

Sa sporom promjenom opterećenja u skladu sa svojim rasporedom - odstupanje napona; Sa oštro promjenjivom prirodom opterećenja - fluktuacije napona; Sa asimetričnom distribucijom opterećenja po fazama električne mreže - asimetrija napona u trostrukom fazni sistem; Sa nelinearnim opterećenjem - nesinusoidni oblik krive napona.

S obzirom na ove pojave, potrošači električne energije imaju mogućnost da na ovaj ili onaj način utiču na njen kvalitet. Sve ostalo što narušava kvalitet električne energije zavisi od karakteristika mreže, klimatskih uslova ili prirodnih pojava. Dakle, potrošač električne energije nema mogućnost da utiče na to, on svoju opremu može zaštititi samo posebnim sredstvima, na primer, brzim zaštitnim uređajima ili uređajima za garantovano napajanje (UPS). 1.1 Devijacija napona. Devijacija napona - razlika između stvarnog napona u stacionarnom radu sistema napajanja i njegove nominalne vrijednosti. Devijacija napona u jednoj ili drugoj tački u mreži nastaje pod uticajem promene opterećenja u skladu sa njegovim rasporedom.

Utjecaj devijacije napona na rad električne opreme:

tehnološke instalacije:

Sa smanjenjem napona, tehnološki proces se značajno pogoršava, a njegovo trajanje se povećava. Posljedično se povećavaju troškovi proizvodnje.Sa povećanjem napona smanjuje se vijek trajanja opreme, povećava se vjerovatnoća nezgoda.Sa značajnim odstupanjima napona dolazi do poremećaja tehnološkog procesa.

rasvjeta:

Radni vek sijalica se smanjuje, pa se pri vrednosti napona od 1,1 U nom životni vek sijalica sa žarnom niti smanjuje za 4 puta.Pri vrednosti napona od 0,9 U nom svetlosni tok sijalica sa žarnom niti se smanjuje za 40% i fluorescentne lampe za 15%.Ako je napon manji od 0,9 · U nom, fluorescentne sijalice trepere, a pri 0,8 · U nom jednostavno ne pale.

električni pogon:

Sa smanjenjem napona na stezaljkama asinhronog elektromotora za 15%, obrtni moment se smanjuje za 25%. Motor se možda neće pokrenuti ili se može zaustaviti.

Sa smanjenjem napona povećava se struja koja se troši iz mreže, što dovodi do zagrijavanja namotaja i smanjenja vijeka trajanja motora. Uz produženi rad na naponu od 0,9 U nom, vijek trajanja motora je prepolovljen. Sa povećanjem napona za 1%, reaktivna snaga koju motor troši povećava se za 3 ... 7%. Efikasnost pogona i mreže se smanjuje.

Generalizirani čvor opterećenja električnih mreža (opterećenje u prosjeku) je:
- 10% specifičnog opterećenja (na primjer, u Moskvi je to metro - ~ 11%);
-30% rasvjete i više;
- 60% asinhroni motori. Stoga GOST 13109-97 utvrđuje normalne i maksimalno dozvoljene vrijednosti odstupanja stacionarnog napona na priključcima električnih prijemnika unutar granica, respektivno, δUy normal = ± 5% i δUy lim = ± 10% od nominalnog mrežni napon. Ovi zahtjevi se mogu ispuniti na dva načina: smanjenjem gubitaka napona i regulacijom napona. ΔU = (P R + Q X) / U CPU (TP) Smanjenje gubitaka napona (ΔU) se postiže:

Odabir poprečnog presjeka provodnika dalekovoda (≡ R) prema uslovima gubitaka napona Primjena uzdužne kapacitivne kompenzacije reaktanse voda (X). Međutim, opasno je povećanjem struja kratkog spoja pri X → 0. Kompenzacija reaktivne snage (Q) za smanjenje njenog prijenosa kroz električne mreže korištenjem kondenzatorskih baterija i sinhronih motora koji rade u režimu preuzbuđenja.

Osim smanjenja gubitaka napona, kompenzacija reaktivne snage je efikasna mjera uštede energije, osiguravajući smanjenje gubitaka električne energije u električnim mrežama.

Regulacija napona U:

U energetskom centru regulacija napona (U CPU) se vrši pomoću transformatora opremljenih uređajem za automatsku kontrolu omjera transformacije u zavisnosti od veličine opterećenja – kontrola pod opterećenjem (OLTC). ~ 10% transformatora je opremljeno takvim uređajima. Raspon regulacije je ±16% sa diskretnošću od 1,78%.Napon se može regulisati na međutransformatorskim stanicama (U TP) uz pomoć transformatora opremljenih uređajem za uključivanje slavina na namotajima sa različitim omjerima transformacije - uključivanje bez pobude (PBV ), tj isključen sa mreže. Raspon regulacije je ± 5% sa rezolucijom od 2,5%.

Odgovornost za održavanje napona u granicama utvrđenim GOST 13109-97, dodjeljuje se organizaciji za napajanje.

Zaista, prva (R) i druga (X) metoda se biraju prilikom projektovanja mreže i ne mogu se mijenjati u budućnosti. Treća (Q) i peta (U TP) metoda su dobre za regulaciju sa sezonskim promjenama opterećenja mreže, ali je potrebno centralizirano upravljati režimima rada kompenzacijske opreme potrošača, ovisno o načinu rada cijele mreže. , odnosno organizacija za snabdevanje električnom energijom. Četvrta metoda je regulacija napona u centru napajanja (U CPU), što omogućava organizaciji za napajanje da preventivno reguliše napon u skladu sa rasporedom opterećenja mreže. GOST 13109-97 utvrđuje dozvoljene vrijednosti stabilnog odstupanja napona na priključcima električnog prijemnika. A granice promjene napona na mjestu priključenja potrošača treba izračunati uzimajući u obzir pad napona od ove tačke do prijemnika i navesti u ugovoru o snabdijevanju električnom energijom. 1.2 Fluktuacije napona Fluktuacije napona su fluktuacije napona koje se brzo mijenjaju u rasponu od pola ciklusa do nekoliko sekundi. Fluktuacije napona nastaju pod uticajem brzo promenljivog opterećenja mreže. Izvori fluktuacija napona su moćni električni prijemnici s impulsnom, naglo promjenjivom prirodom potrošnje aktivne i reaktivne snage: lučne i indukcijske peći; Električni aparati za zavarivanje; elektromotora pri pokretanju.

Za procjenu mreže napajanja potrebno je kvantifikovati kvalitet električne energije. Od dobavljača se traži da održavaju usklađenost sa GOST specifikacijama kao što su fluktuacije napona i frekvencije. Ovisno o priključenim potrošačima, mijenjaju se vrijednosti glavnih indikatora, što, uz značajna odstupanja, može dovesti do kvara kućanskih aparata.

Šta utiče na karakteristike mreže snabdevanja?

Na kvalitet struje utječe bezbroj faktora koji mijenjaju performanse izvan regulatornih granica. Dakle, napon može biti precijenjen zbog nesreće u trafostanici. Snižene vrijednosti se pojavljuju u večernjim satima ili tokom ljetne sezone, kada se ljudi vrate kući i uključuju televizore, električne štednjake, split sisteme.

Kvalitet električne energije prema GOST-ovima može neznatno varirati. U vrlo lošim mrežama za napajanje potrošači moraju koristiti stabilizatore napona. Kontrola nad karakteristikama je povjerena Rospotrebnadzoru, gdje se možete obratiti u slučaju nedosljednosti.

Na kvalitet struje mogu uticati sljedeći faktori:

• Dnevne fluktuacije povezane s neravnomjernim priključenjem potrošača ili s utjecajem oseka i oseka na morskim postajama.
• Promjene u zračnom okruženju: vlažnost, stvaranje leda na dovodnim žicama.
• Promjena vjetra kada snagu proizvode viziri.
• Kvaliteta ožičenja, vremenom se istroši.

Zašto su vam potrebne glavne karakteristike opskrbne mreže?

Kvantitativna vrijednost i greške odstupanja parametara su postavljene u skladu sa GOST-om. Kvalitet električne energije je naveden u dokumentu 32144-2013. Ove pokazatelje bilo je potrebno ozakoniti zbog opasnosti od zapaljenja potrošačkih uređaja, kao i poremećaja funkcionisanja električnih uređaja koji su osjetljivi na pad napona u instalacijama. Najnoviji uređaji su uobičajeni u medicinskim ustanovama, istraživačkim centrima i vojnim objektima.

Struja je obnovljena 2013. godine zbog razvoja tržišta prodaje energije i pojave novih elektroničkih uređaja. Smatrajte električnu energiju dijelom svog snabdijevanja kao proizvod koji ispunjava određene kriterije. Ako navedene karakteristike nisu ispunjene, provajderi mogu biti podložni administrativnoj odgovornosti. Ako su zbog kolebanja dolaznog napona ljudi stradali ili su mogli stradati, tada već može nastupiti krivična odgovornost.

Šta se događa s potrošačima kada odstupe od uobičajene prehrane?

Parametri kvaliteta električne energije utiču na trajanje priključenih uređaja, što često postaje kritično u proizvodnji. Produktivnost vodova se smanjuje, povećava pa se obrtni moment na osovini motora smanjuje kada vrijednosti indikatora opskrbne mreže padaju. Vijek trajanja rasvjetnih lampi se skraćuje, svjetlosni tok lampi postaje manji ili treperi, što utiče na izlaz u staklenicima. Značajan uticaj ima i na procese drugih biohemijskih reakcija.

Prema zakonima fizike, smanjenje napona uz konstantno opterećenje na osovini motora dovodi do brzog povećanja struje. To zauzvrat dovodi do kvarova sigurnosnih prekidača. Kao rezultat toga, izolacija se topi, u najboljem slučaju izgaraju u najgorem, nepovratno propadaju namoti motora, elektronski elementi. U sličnim okolnostima, mjerač električne energije počinje da se okreće većom brzinom. Vlasnik lokala trpi gubitke.

Kriteriji za procjenu mreže

Šta sadrži GOST? Kvaliteta električne energije određena je karakteristikama trofaznih mreža i kola frekvencije od 50 Hz uobičajenih u svakodnevnom životu:

• Stacionarna vrijednost devijacije napona određuje vrijednost karakteristike pri kojoj potrošači mogu raditi bez prekida. Donja normalna granica je postavljena od 220 V je 209 V, a gornja je 231 V.
• Okret ulaznog napona je razlika između efektivne i amplitudske vrijednosti. Mjerenja se vrše po ciklusu pada parametra.
• Doza treperenja je podijeljena na kratkoročnu dozu unutar 10 minuta i dugotrajnu dozu, definiranu sa 2 sata. Označava stepen osjetljivosti ljudskog oka na treperenje svjetlosti uzrokovano fluktuacijama u opskrbnoj mreži.
• Impulsni napon se opisuje vremenom oporavka, koje ima različitu vrijednost ovisno o uzroku prenapona.
• Koeficijenti za ocjenu kvaliteta opskrbne mreže: sinusna distorzija, privremeni prenapon, harmonske komponente, asimetrija u obrnutom i nultom nizu.
• Interval pada napona određen je periodom oporavka parametara postavljenog u skladu sa GOST-om.
• Odstupanje frekvencije napajanja oštetit će električne dijelove i provodnike.

Fiksno odstupanje ulazne količine

Trude se da pokazatelji kvaliteta električne energije odgovaraju utvrđenim ocjenama propisanim zakonskim aktima. Pažnja je posvećena greškama koje proizlaze iz mjerenja U i f. Ako postoje greške, tada se možete obratiti nadzornim organima kako bi dobavljača električne energije priveli pravdi.

Opći zahtjevi za kvalitetu električne energije uključuju parametar odstupanja napona napajanja, koji je podijeljen u dvije grupe:

• Normalni režim kada je odstupanje ± 5%.
• Radna granica je postavljena za fluktuacije od ± 10%. Ovo će činiti minimalni prag od 198 V i maksimalni 242 V za mrežu od 220 V.

Oporavak napona treba da se odvija u vremenskom intervalu ne dužem od dve minute.

Raspon promjena u opskrbnoj mreži

Standardi kvaliteta električne energije sadrže nadzor parametra kao što je fluktuacija naponskih komponenti. Postavlja razliku između gornjeg praga amplitude i donjeg praga. S obzirom da su tolerancije odstupanja parametra od utvrđenog u granicama od ± 5%, onda opseg graničnog režima ne može biti veći od ± 10%. Mreža napajanja od 220 V ne može varirati više ili manje od 22 V, a 380 V radi normalno u rasponu od ± 38 V.

Rezultirajuća kolebanja napona izračunava se prema sljedećem izrazu ΔU = U max −U min, u standardima su rezultati naznačeni u % prema proračunima ΔU = ((U max −U min) / U nominalno) * 100 %.

Input volatility

Sistem kvaliteta električne energije uključuje mjerenja doze treperenja. Ovaj indikator bilježi poseban uređaj - flikermetar, koji uzima amplitudno-frekvencijsku karakteristiku. Dobijeni rezultati su upoređeni sa krivom osetljivosti optičkog organa.

GOST je utvrdio dozvoljene granice za promjenu doze treperenja:

• Kratkoročne fluktuacije, indikator ne bi trebao biti veći od 1,38.
• Dugoročne promjene trebaju biti unutar vrijednosti parametra 1.0.

Ako govorimo o gornjoj granici indikatora kruga žarulje sa žarnom niti, tada je potrebno da rezultat padne u sljedeće granice:

• Kratkoročne fluktuacije - indikator je postavljen na 1,0.
• Kontinuirane promjene parametara - 0,74.

Uočljive razlike

Mjerenja kvaliteta električne energije uključuju mjerenje komponente kao što su impulsi napona napajanja. Objašnjava se oštrim padom i porastom električne energije unutar odabranog intervala. Razlozi za ovu pojavu mogu biti istovremeno prebacivanje velikog broja potrošača, uticaj elektromagnetnih smetnji usled grmljavine.

Utvrđuju se periodi oporavka napona koji ne utiču na rad potrošača:

• Razlozi padova su grmljavine i druge prirodne elektromagnetne smetnje. Period oporavka nije duži od 15 μs.
• Ako su se impulsi pojavili zbog neravnomjernog prebacivanja potrošača, tada je period mnogo duži i iznosi 15 ms.

Najveći broj nesreća na trafostanicama nastaje zbog udara groma u instalaciju. Izolacija provodnika odmah trpi. Vrijednost prenapona može doseći stotine kilovolti. Za to su predviđeni zaštitni uređaji, ali ponekad ne izdrže i primjećuje se preostali potencijal. U tim trenucima ne dolazi do kvara zbog čvrstoće izolacije.

Ulazno trajanje raspada

Izmjereni parametar je opisan kao pad napona u rasponu od ± 0,1U nominalnog u intervalu od nekoliko desetina milisekundi. Za mrežu od 220 V, promjena indikatora je dozvoljena do 22 V, ako je 380 V, onda ne više od 38 V. Dubina pada izračunava se prema izrazu: ΔU n = (U nominalno -U min) / U nominalni.

Trajanje pada izračunava se prema izrazu: Δt n = t k −t n, ovdje je t k period kada se napon već oporavio, a t n je početna tačka, trenutak kada je došlo do pada napona.

Kontrola kvaliteta električne energije obavezuje se da se uzme u obzir učestalost pojave padova, određena formulom: Fn = (m (ΔU n, Δt n) / M) * 100%. ovdje:

• m (ΔU n, Δt n) je definiran kao broj kapi u određenom vremenu na dubini od ΔU n i trajanju od Δt n.
• M je ukupan broj padova tokom odabranog perioda.

Zašto odbiti iznos

Parametar je trajanje pada ulazne vrijednosti potrebnog za procjenu pouzdanosti napajanja energijom u kvantitativnom smislu. Na ovaj pokazatelj može uticati učestalost nesreća na trafostanicama zbog nemara osoblja, munje. Studija kvarova rezultira prognozama stepena kvara u razmatranoj mreži.

Statistički podaci omogućavaju donošenje približnih zaključaka o stabilnosti snabdijevanja Pružaocu električne energije se dostavljaju preporučeni podaci za provođenje preventivnih mjera na instalacijama.

Devijacija frekvencije

Usklađenost sa frekvencijom u određenim granicama odnosi se na neophodan zahtjev potrošača. Sa smanjenjem indikatora za 1%, gubici iznose više od 2%. To se ogleda u ekonomskim troškovima, smanjenoj produktivnosti preduzeća. Za prosječnu osobu to dovodi do većih iznosa na računima za struju.

Brzina rotacije asinhronog motora direktno ovisi o frekvenciji opskrbne mreže. Grijaći elementi imaju manje performanse kada se parametar smanji na manje od 50 Hz. Ako su vrijednosti previsoke, može doći do oštećenja potrošača ili drugih mehanizama koji nisu dizajnirani za veliki okretni moment.

Odstupanje frekvencije može uticati na rad elektronike. Dakle, smetnje se javljaju na TV ekranu kada se indikator promijeni za ± 0,1Hz. Osim vizualnih nedostataka, povećava se rizik od neispravnosti elemenata u tragovima. Metoda rješavanja odstupanja u kvaliteti električne energije je uvođenje rezervnih energetskih čvorova, koji automatski vraćaju napon u zadatim intervalima.

Odds

Za normalan rad opskrbne mreže prate se sljedeći koeficijenti:

• Nesinusoidna kriva napona. Izobličenje sinusoida nastaje zbog snažnih potrošača: grijaćih elemenata, konvekcijskih peći, aparata za zavarivanje. S odstupanjima ovog parametra, vijek trajanja namotaja motora se smanjuje, rad relejne automatizacije je poremećen, a tiristorski upravljani pogonski sistemi ne uspijevaju.
• Privremeni prenapon je kvantifikacija promjene impulsa u ulaznoj veličini.
• N-ti harmonik je sinusna karakteristika naponske karakteristike dobijene na ulazu. Izračunate vrijednosti se dobijaju iz tabelarnih podataka za svaki harmonik.
• Važno je uzeti u obzir asimetriju ulazne vrijednosti u negativnom ili nultom nizu kako bi se isključili slučajevi neravnomjerne raspodjele faze. Takvi uvjeti se češće javljaju kada je opskrbna mreža prekinuta, spojena u krug zvijezda ili trokut.

Vrste zaštite od nepredvidivih promjena u opskrbnoj mreži

Poboljšanje kvaliteta električne energije mora se vršiti u zakonskim rokovima. Ali potrošač ima pravo izgraditi zaštitu svoje opreme korištenjem sljedećih sredstava:

• Regulatori napajanja osiguravaju da se ulazna vrijednost održava unutar specificiranih granica. Visokokvalitetna energija se postiže čak i sa odstupanjima ulazne vrijednosti većim od 35%.
• Izvori su dizajnirani da održavaju performanse potrošača u određenom vremenskom periodu. Uređaji se napajaju energijom pohranjenom u vlastitoj bateriji. U slučaju nestanka struje, besprekidna napajanja mogu održavati rad opreme cijele kancelarije nekoliko sati.
• Uređaji za zaštitu od prenapona rade po principu releja. Nakon prekoračenja ulazne vrijednosti postavljene granice, krug se otvara.

Sve vrste zaštite moraju biti kombinovane kako bi se obezbedilo potpuno poverenje da će skupa oprema ostati netaknuta tokom havarije na trafostanici.

Kvaliteta električne energije

Uvod

napon električne energije

Električna energija kao roba koristi se u svim sferama ljudskog života, ima skup specifičnih svojstava i direktno je uključena u stvaranje drugih vrsta proizvoda, utičući na njihov kvalitet. Koncept kvaliteta električne energije (CE) razlikuje se od koncepta kvaliteta drugih vrsta proizvoda. Svaki električni prijemnik je dizajniran da radi pod određenim parametrima električne energije: nazivna frekvencija, napon, struja itd., stoga za njegov normalan rad mora biti osiguran potreban CE. Dakle, kvalitet električne energije određuje ukupnost njenih karakteristika, pri kojima električni prijemnici (ED) mogu normalno raditi i obavljati svoje funkcije.

CE na mjestu proizvodnje ne garantuje njegov kvalitet na mjestu potrošnje. CE prije i nakon uključivanja EA na mjestu njegovog priključenja na električnu mrežu može biti različit. CE je također karakteriziran terminom "elektromagnetna kompatibilnost". Pod elektromagnetskom kompatibilnošću podrazumijeva se sposobnost elektronskog uređaja da normalno funkcionira u svom elektromagnetnom okruženju (u električnoj mreži na koju je povezan), bez stvaranja neprihvatljivih elektromagnetnih smetnji za druge elektronske uređaje koji rade u istom okruženju.

Problem elektromagnetske kompatibilnosti industrijskih elektromotornih pogona sa opskrbnom mrežom naglo se pojavio u vezi sa širokom upotrebom moćnih ventilskih pretvarača, lučnih peći za proizvodnju čelika, instalacija za zavarivanje, koje uz svu svoju ekonomičnost i tehnološku efikasnost imaju negativan učinak. na FE.

Elektronski uređaji za domaćinstvo, kao i industrijski, moraju imati i elektromagnetnu kompatibilnost sa drugim elektronskim uređajima koji su uključeni u opću elektroenergetsku mrežu, ne umanjujući efikasnost njihovog rada i ne pogoršavajući SCE.

CE u industriji se ocjenjuje prema tehničko-ekonomskim pokazateljima, koji uzimaju u obzir oštećenja uslijed oštećenja materijala i opreme, poremećaj tehnološkog procesa, pogoršanje kvaliteta proizvoda, smanjenje produktivnosti rada - tzv. tehnološka oštećenja. Osim toga, javljaju se i elektromagnetna oštećenja od nekvalitetne električne energije, koja se karakteriziraju povećanjem gubitaka električne energije, kvarom električne opreme, poremećajem automatike, telemehanike, komunikacija, elektronske opreme itd.

CE je usko vezan za pouzdanost snabdijevanja električnom energijom, budući da je normalan način napajanja potrošača takav način u kojem potrošači dobijaju električnu energiju neprekidno, u količini koja je prethodno dogovorena sa elektroenergetskom organizacijom, i standardiziranog kvaliteta. Član 542. Građanskog zakonika Ruske Federacije obavezuje se na snabdijevanje električnom energijom čiji kvalitet ispunjava zahtjeve državnih standarda i drugih obaveznih pravila ili ugovora o snabdijevanju energijom.

U skladu sa Zakonom Ruske Federacije "O zaštiti prava potrošača" (čl. 7) i Uredbom Vlade Rusije br. 1013 od 13. avgusta 1997. godine, električna energija podliježe obaveznoj sertifikaciji u pogledu pokazatelja kvaliteta električne energije ustanovljen GOST 13109-97 "Standardi za kvalitet električne energije u sistemima napajanja opće namjene". To znači da svaka organizacija za snabdevanje energijom, zajedno sa licencom za proizvodnju, prenos i distribuciju električne energije, mora dobiti sertifikat koji potvrđuje da kvalitet energije koju isporučuje ispunjava zahteve GOST 13109-97.

1. Glavne odredbe državnog standarda za kvalitet električne energije

GOST 13109-97 "Standardi za kvalitet električne energije u sistemima napajanja opće namjene" (u daljem tekstu GOST) uspostavlja indikatore i standarde za kvalitetu električne energije u električnim mrežama opće namjene sistema napajanja naizmjeničnih trofaznih i jednostrukih -fazna struja frekvencije 50 Hz na tačkama na kojima se nalaze električne mreže u vlasništvu različitih potrošača električne energije, odnosno prijemnika električne energije (tačke zajedničkog priključka). GOST 13109-97 je međudržavni standard i na snazi ​​je u Ruskoj Federaciji od 1. januara 1999. godine.

CE granice utvrđene standardom su EMC nivoi za provodenu EMI u općim sistemima napajanja. U skladu sa utvrđenim CE standardima, osigurana je elektromagnetna kompatibilnost električnih mreža energetskih organizacija i električnih mreža potrošača električne energije ili EP.

Standard ne postavlja zahtjeve za CE u električnim mrežama posebne namjene (kontakt, vuča, komunikacije), mobilnim instalacijama (avioni, vozovi, brodovi) itd.

Provedene elektromagnetne smetnje u sistemu napajanja su elektromagnetne smetnje koje se šire kroz elemente električne mreže.

Tačka opšteg priključka - tačka električne mreže opšte namene, električni najbliža mrežama razmatranog potrošača električne energije, na koju su priključene ili se mogu priključiti električne mreže drugih potrošača.

Standard ne uspostavlja CE norme za načine rada uzrokovane višom silom (izuzetni vremenski uslovi, prirodne katastrofe, itd.).

GOST 13109-97 je prvi standard u oblasti CE, koji kaže da se utvrđene norme moraju uključiti u tehničke uslove za priključenje potrošača i u ugovore o snabdijevanju električnom energijom.

Potrošačima koji su odgovorni za pogoršanje CE dozvoljeno je da postavljaju strože norme (sa manjim rasponima varijacije odgovarajućih CE indikatora) od onih utvrđenih standardom u tehničkim uslovima za priključenje i ugovorima o snabdijevanju kako bi se osiguralo norme standarda na tačkama zajedničkog povezivanja.

Norme standarda treba primjenjivati ​​u projektovanju i radu električnih mreža, prilikom utvrđivanja nivoa otpornosti na buku elektronskih uređaja i nivoa elektromagnetnih smetnji koje ovi prijemnici unose u električnu mrežu na koju su priključeni.

2. Pokazatelji kvaliteta električne energije

Standard uspostavlja sljedeće indikatore kvaliteta električne energije (PQI):

Stacionarno odstupanje napona;

opseg promjene napona;

doza treperenja;

koeficijent n-te harmonijske komponente napona;

devijacija frekvencije;

trajanje pada napona;

impulsni napon;

faktor privremenog prenapona.

Prilikom određivanja vrijednosti nekog PQE, standard uvodi sljedeće pomoćne parametre električne energije:

Interval između promjena napona;

dubina pada napona;

učestalost pojave padova napona;

trajanje pulsa na nivou od 0,5 njegove amplitude;

trajanje privremenog prenapona.

Deo PQE karakteriše stabilne režime rada električne opreme organizacije za snabdevanje energijom i potrošača EE i daje kvantitativnu procenu karakteristika EE tehnološkog procesa za proizvodnju, prenos, distribuciju i potrošnju EE. Ovi PQE-ovi uključuju: stabilno odstupanje napona, izobličenje sinusoidalnosti talasnog oblika napona, koeficijent n-te harmonijske komponente napona, koeficijent neuravnoteženosti napona u negativnom nizu, koeficijent neravnoteže napona u nultom nizu, devijaciju frekvencije, ljuljanje napona.

Procjena svih PQE vezanih za napon se vrši prema njegovim efektivnim vrijednostima.

Za karakterizaciju gore navedenih pokazatelja, standard utvrđuje numeričke normalne i maksimalno dozvoljene vrijednosti PQE ili normi.

Drugi dio PQE karakterizira kratkotrajne smetnje koje nastaju u električnoj mreži kao rezultat procesa komutacije, atmosferskih pojava s grmljavinom, rada zaštitne opreme i automatizacije iu post-hitnim režimima. To uključuje padove napona i impulse, kratkotrajne prenapone. Za ove SCE, standard ne uspostavlja prihvatljive numeričke vrijednosti. Za kvantificiranje ovih SCE-ova treba izmjeriti amplitudu, trajanje, učestalost njihovog pojavljivanja i druge karakteristike koje su utvrđene, ali nisu standardizirane standardom. Statistička obrada ovih podataka omogućava vam da izračunate generalizirane pokazatelje koji karakteriziraju konkretnu električnu mrežu u smislu vjerovatnoće kratkoročnih smetnji.

Za procjenu usklađenosti PQE sa specificiranim standardima (osim trajanja pada napona, impulsnog napona i privremenog koeficijenta prenapona), standard postavlja minimalni projektni period od 24 sata.

Zbog nasumične prirode promjene električnih opterećenja, zahtjev za poštovanjem CE normi tokom cijelog tog vremena je praktično nerealan, stoga standard utvrđuje vjerovatnoću prekoračenja CE normi. Izmjereni PQE ne bi trebali prelaziti normalno dozvoljene vrijednosti s vjerovatnoćom od 0,95 tokom izračunatog vremenskog perioda utvrđenog standardom (to znači da se pojedinačno prekoračenje standardiziranih vrijednosti može zanemariti ako je njihovo očekivano ukupno trajanje manje od 5% u određenom vremenskom periodu).

Drugim riječima, CE prema izmjerenom pokazatelju je u skladu sa zahtjevima standarda ako ukupno trajanje vremena za prekoračenje normalno dozvoljenih vrijednosti nije više od 5% navedenog vremenskog perioda, tj. 1 sat 12 minuta, a za maksimalno dozvoljene vrijednosti - 0% ovog vremenskog perioda.

Standard identificira vjerovatnog krivca za pogoršanje CE. Odstupanje frekvencije reguliše sistem napajanja i zavisi samo od njega. Pojedinačni EDS u industrijskim preduzećima (a još više u svakodnevnom životu) ne može utjecati na ovaj pokazatelj, jer je njihova snaga neuporedivo mala u odnosu na ukupnu snagu generatora elektrana elektroenergetskog sistema. Naponske fluktuacije, asimetrija i nesinusoidalnost napona uglavnom su uzrokovani radom pojedinačnih snažnih elektromotornih pogona u industrijskim preduzećima, a samo vrijednost ovih PQE zavisi od snage napojnog elektroenergetskog sistema na razmatranoj tački priključka potrošača. Odstupanja napona zavise kako od nivoa napona koji elektroenergetski sistem napaja industrijska preduzeća, tako i od rada pojedinih industrijskih električnih uređaja, posebno sa velikom potrošnjom reaktivne snage. Stoga, pitanja FE treba razmatrati u direktnoj vezi sa pitanjima kompenzacije jalove snage. Trajanje pada napona, impulsni napon, koeficijent privremenog prenapona, kao što je već navedeno, određuju načini rada elektroenergetskog sistema.

Tabela 2.1. data su svojstva električne energije, njihovi pokazatelji koji karakterišu i najvjerovatniji krivci za propadanje CE.

Tabela 2.1. Svojstva električne energije, indikatori i najvjerovatniji krivci za propadanje CE

Svojstva električne energije EC indikator Najvjerovatniji krivac za EC propadanje Devijacija napona Devijacija napona u stacionarnom stanju Organizacija napajanja Oscilacije napona Oscilacije napona

Doza treperenja Potrošač s promjenjivim opterećenjem Napon nesinusni koeficijent sinusne distorzije

Koeficijent n - harmonijske komponente napona Potrošač sa nelinearnim opterećenjem Neuravnoteženost trofaznog naponskog sistema Koeficijent neravnoteže napona u negativnom nizu

Faktor neravnoteže napona nulte sekvence Potrošač sa neuravnoteženim opterećenjem Devijacija frekvencije Devijacija frekvencije Poduzeće za opskrbu električnom energijom Pad napona Trajanje pada napona Organizacija napajanja Naponski impuls Impulsni napon Organizacija napajanja Privremeni prenapon Privremeni faktor prenapona Organizacija napajanja

Standard utvrđuje metode proračuna i metode za određivanje PQE i pomoćnih parametara, zahtjeve za greške mjerenja i intervale usrednjavanja za PQE, koji se moraju implementirati u FE upravljačke uređaje prilikom mjerenja indikatora i njihove obrade.

3. Karakteristike indikatora kvaliteta električne energije

Devijacija napona

Odstupanja napona od nominalnih vrijednosti nastaju zbog svakodnevnih, sezonskih i tehnoloških promjena u električnom opterećenju potrošača; promjene u snazi ​​kompenzacijskih uređaja; regulacija napona generatorima elektrana i na trafostanicama elektroenergetskih sistema; promjene u shemi i parametrima električnih mreža.

Devijacija napona određena je razlikom između efektivne U i nominalne vrijednosti napona, V:

Devijacija napona u stacionarnom stanju je jednaka,%:

gdje je stabilna (efektivna) vrijednost napona u intervalu usrednjavanja (vidi str. 3.8).

U monofaznim električnim mrežama efektivna vrijednost napona određuje se kao vrijednost napona osnovne frekvencije bez uzimanja u obzir komponenti višeg harmonijskog napona, a u električnim mrežama trofazne struje - kao efektivna vrijednost napona napona pozitivnog niza. osnovne frekvencije.

Standard reguliše odstupanja napona na stezaljkama prijemnika električne energije. Normalno dozvoljene i maksimalno dozvoljene vrednosti odstupanja stacionarnog napona su ± 5 odnosno ± 10% nominalne vrednosti napona i na mestima zajedničkog priključenja potrošača električne energije treba da se utvrde u ugovorima o snabdevanju sa satima minimalnih i maksimalnih opterećenja u elektroenergetskom sistemu, uzimajući u obzir potrebu usklađenosti sa standardima za izlaze prijemnika električne energije u skladu sa regulatornim dokumentima.

Fluktuacije napona

Fluktuacije napona uzrokovane su oštrom promjenom opterećenja na razmatranom dijelu električne mreže, na primjer, uključivanjem asinhronog motora s visokom frekvencijom startne struje, tehnoloških instalacija s brzo promjenjivim načinom rada, praćenih udarima aktivna i reaktivna snaga - kao što je pogon za reverzibilne valjaonice, lučne peći za proizvodnju čelika, aparati za zavarivanje itd.

Fluktuacije napona karakteriziraju dva indikatora:

doza treperenja.

Raspon napona se izračunava po formuli,%

gdje su vrijednosti sljedećih jedan za drugim ekstrema (ili ekstrema i horizontalnog presjeka) ovojnice efektivnih vrijednosti napona, u skladu sa sl. 3.1.

Rice. 3.1. Fluktuacije napona

Brzina ponavljanja promjena napona, (1/s, 1/min) određena je izrazom:

gdje je m broj promjena napona tokom vremena T;

T - vremenski interval mjerenja, uzet jednak 10 minuta.

Ako se dogode dvije promjene napona sa intervalom manjim od 30 ms, onda se one smatraju jednom.

Vremenski interval između promjena napona je:

Procjena prihvatljivosti raspona napona (fluktuacije napona) vrši se korištenjem krivulja ovisnosti dopuštenih raspona vibracija o učestalosti ponavljanja promjena napona ili vremenskom intervalu između sljedećih promjena napona.

FE u tački zajedničkog spoja sa periodičnim kolebanjima napona koje imaju oblik meandra (pravougaonog) (videti sliku 3.2) smatraju se u skladu sa zahtevima standarda ako izmerena vrednost opsega promena napona ne prelazi vrijednosti određene iz krivulja na sl. 3.2 za odgovarajuću stopu ponavljanja promjena napona, ili interval između promjena napona.

Rice. 3.2. Fluktuacije napona proizvoljnog oblika (a) i oblika meandra (b)

Maksimalna dozvoljena vrijednost zbira stacionarnog odstupanja napona δUU i opsega promjena napona δUt na mjestima priključenja na električne mreže napona 0,38 kV iznosi ± 10% nazivnog napona.

Doza treperenja je mjera osjetljivosti osobe na efekte fluktuacija svjetlosnog toka uzrokovanih fluktuacijama napona u mreži napajanja, tokom određenog vremenskog perioda.

Standard utvrđuje kratkoročnu () i dugotrajnu dozu treperenja () (kratkotrajna doza se određuje u vremenskom intervalu posmatranja od 10 minuta, dugotrajna doza u intervalu od 2 sata). Početni podaci za proračun su nivoi treperenja, mjereni pomoću flikermetra - uređaja u kojem se simulira kriva osjetljivosti (amplitudno-frekvencijska karakteristika) ljudskog vidnog organa. Trenutno je u Ruskoj Federaciji započeo razvoj flikermetara za praćenje fluktuacija napona.

CE za dozu treperenja ispunjava zahtjeve standarda, ako kratkoročne i dugotrajne doze flikera, određene mjerenjem u trajanju od 24 sata ili proračunom, ne prelaze maksimalno dozvoljene vrijednosti: za kratkotrajnu dozu treperenja - 1,38 i za dugotrajnu dozu - 1,0 (sa fluktuacijama napona sa oblikom drugačijim od meandra).

Maksimalna dozvoljena vrijednost za kratkotrajnu dozu treperenja na mjestima općeg spajanja potrošača električne energije sa žaruljama sa žarnom niti u prostorijama u kojima je potreban značajan vizualni napon je 1,0, a za dugotrajnu dozu - 0,74, uz kolebanje napona sa oblika koji se razlikuje od meandra.

Nesinusoidni napon

U procesu proizvodnje, pretvaranja, distribucije i potrošnje električne energije dolazi do izobličenja u obliku sinusnih struja i napona. Izvori izobličenja su sinhroni generatori elektrana, energetski transformatori koji rade pri povećanim vrijednostima magnetne indukcije u jezgri (sa povećanim naponom na njihovim stezaljkama), AC-to-DC i EF pretvarači s nelinearnim volt-amperskim karakteristikama (ili nelinearnim opterećenja).

Distorzije koje stvaraju sinhroni generatori i energetski transformatori su male i ne utiču značajno na sistem napajanja i rad elektrogeneratora. Glavni uzročnici izobličenja su ventilski pretvarači, elektrolučne peći za proizvodnju čelika i rudno-termalne peći, instalacije za lučno i otporno zavarivanje, frekventni pretvarači, indukcijske peći, niz elektronskih tehničkih sredstava (televizijski prijemnici, personalni računari), plinske lampe, itd., nizak nivo harmonijske distorzije na izlazu, ali je ukupan broj ovakvih elektronskih pogona veliki.

Iz kursa matematike je poznato da se svaka nesinusoidna funkcija (na primjer, vidi sliku 3.3) koja zadovoljava Dirichletov uvjet može predstaviti kao zbir konstantne vrijednosti i beskonačnog niza sinusoidnih vrijednosti sa više frekvencija. Ove sinusne komponente se nazivaju harmonici ili harmonici. Sinusoidna komponenta, čiji je period jednak periodu nesinusoidne periodične vrijednosti, naziva se osnovnim ili prvim harmonikom. Ostale komponente sinusoida sa frekvencijama od drugog do n-og nazivaju se viši harmonici.

Rice. 3.3. Nesinusoidni napon

Nesinusni napon karakteriziraju sljedeći pokazatelji:

· faktor izobličenja sinusoidalnosti krive napona;

· koeficijent n-te harmonijske komponente napona.

Koeficijent izobličenja sinusoidalnosti krive napona određen je izrazom,%

gdje je efektivna vrijednost n-te harmonijske komponente napona, V, red harmonijske komponente napona, je red posljednje od razmatranih harmonijskih komponenti napona, standardni setovi N = 40;

Efektivna vrijednost napona osnovne frekvencije, V.

Dozvoljeno je odrediti izrazom,%

gdje je nazivni napon mreže, V.

Koeficijent n-te harmonijske komponente napona je,%

Dozvoljeno je izračunavanje po izrazu,% SRC = "publ_image / Image48.gif" align = "top"> (3.10)

Za proračun je potrebno odrediti naponski nivo pojedinačnih harmonika generiranih nelinearnim opterećenjem.

Harmonski fazni napon u izračunatoj tački mreže nalazi se iz izraza:

gdje je efektivna vrijednost fazne struje n-tog harmonika;

Nelinearni napon opterećenja (ako se projektna tačka poklapa sa priključkom nelinearnog opterećenja, tada =);

Nazivni napon mreže;

Snaga kratkog spoja na mjestu spajanja nelinearnog opterećenja.

Za proračun je potrebno prvo odrediti struju odgovarajućeg harmonika, koja ne zavisi samo od električnih parametara, već i od vrste nelinearnog opterećenja.

Normalno dozvoljene i maksimalno dozvoljene vrednosti na mestu zajedničkog priključka na električne mreže sa različitim nazivnim naponima prikazane su u tabeli 3.1.

Tabela 3.1. Vrijednosti izobličenja valnog oblika sinusoidnog napona

Normalno dozvoljene vrijednosti na , kV Maksimalne dozvoljene vrijednosti pri , kV 0.386 -2035110 -3300.386 -2035110-3308.05.04.02.012.08.06.03.0

Neravnoteža napona

Najčešći izvori debalansa napona u trofaznim sistemima napajanja su oni potrošači električne energije čiji je simetričan višefazni dizajn ili nemoguć ili nepraktičan iz tehničkih i ekonomskih razloga. Takve instalacije uključuju indukcijske i elektrolučne peći, AC vučna opterećenja za željeznicu, jedinice za elektro zavarivanje, specijalna monofazna opterećenja, rasvjetne instalacije.

Asimetrični naponski režimi u električnim mrežama se dešavaju i u vanrednim situacijama - u slučaju gubitka faze ili asimetričnih kratkih spojeva.

Neuravnoteženost napona karakteriše prisustvo napona obrnutog ili nultog niza u trofaznoj električnoj mreži, koji su mnogo manji po veličini od odgovarajućih komponenti napona direktnog (glavnog) niza.

Asimetrija trofaznog naponskog sistema nastaje kao rezultat nametanja pozitivnog niza napona sistema negativnog niza na sistem, što dovodi do promjene apsolutnih vrijednosti faze i faze u fazu. napona (slika 3.4.).

Rice. 3.4. Vektorski dijagram pozitivnog i negativnog niza napona

Pored neuravnoteženosti uzrokovane naponom sistema negativne sekvence, do neravnoteže može doći i nametanjem pozitivnog niza napona sistema nulte sekvence na sistem. Kao rezultat pomjeranja nule trofaznog sistema, dolazi do asimetrije faznih napona uz održavanje simetričnog sistema međufaznih napona (slika 3.5.).

Rice. 3.5. Vektorski dijagram napona direktnog i nultog niza

Neuravnoteženost napona karakteriziraju sljedeći pokazatelji:

· faktor neuravnoteženosti napona negativne sekvence;

· faktor neravnoteže napona nulte sekvence.

Faktor neuravnoteženosti napona u obrnutom slijedu je,%

gdje je efektivna vrijednost napona negativnog niza osnovne frekvencije trofaznog naponskog sistema, V;

Efektivna vrijednost napona pozitivne sekvence osnovne frekvencije, V.

Dozvoljeno je izračunavanje po izrazu,%:

gdje je nazivna vrijednost linijskog napona mreže, V.

Koeficijent neravnoteže napona nulte sekvence je,%:

gdje je efektivna vrijednost napona nulte sekvence osnovne frekvencije trofaznog naponskog sistema, V.

Dozvoljeno je izračunavanje po formuli,%

gdje je nazivna vrijednost faznog napona, V.

Mjerenje faktora neuravnoteženosti napona nulte sekvence vrši se u četverožičnoj mreži.

Relativna greška određivanja i po formulama (3.15) i (3.16) je numerički jednaka vrijednosti odstupanja napona od.

Normalno dozvoljene i maksimalno dozvoljene vrednosti koeficijenta neravnoteže napona u obrnutom redosledu na mestu zajedničkog priključka na električne mreže su 2,0 i 4,0%.

Normalizovane vrednosti koeficijenta neravnoteže napona nulte sekvence u tački zajedničkog priključka na četvorožične električne mreže sa nazivnim naponom od 0,38 kV su takođe 2,0 i 4,0%.

Devijacija frekvencije

Devijacija frekvencije - razlika između stvarne i nominalne vrijednosti frekvencije, Hz

Standard postavlja normalne i najveće dozvoljene vrijednosti odstupanja frekvencije jednake ± 0,2 Hz i ± 0,4 Hz, respektivno.

Pad napona

Padovi napona uključuju iznenadnu značajnu promjenu napona u tački električne mreže ispod nivoa od 0,9, nakon čega slijedi vraćanje napona na izvorni ili blizu njega nakon vremenskog intervala od deset milisekundi do nekoliko desetina sekundi (sl. 3.6).

Rice. 3.6. Pad napona

Karakteristika pada napona je njegovo trajanje - jednako:

gdje su i početno i konačno vrijeme pada napona.

Pad napona se takođe karakteriše dubinom pada napona - razlika između nominalne vrednosti napona i minimalne efektivne vrednosti napona, izražena u naponskim jedinicama ili kao procenat njegove nominalne vrednosti. Pad napona se izračunava pomoću izraza

Maksimalna dozvoljena vrijednost trajanja propadanja napona u električnim mrežama napona do 20 kV uključivo je 30 s. Trajanje automatski eliminisanog pada napona na bilo kojoj tački priključka na električne mreže određeno je vremenskim kašnjenjem relejne zaštite i automatike.

Naponski impuls i privremeni prenapon

Do izobličenja talasnog oblika napona napajanja može doći usled pojave visokofrekventnih impulsa tokom mrežnog preklapanja, rada odvodnika itd. Naponski impuls - oštra promjena napona u točki u električnoj mreži, nakon čega slijedi vraćanje napona na izvorni ili blizu njega. Veličina izobličenja napona karakteriše indikator impulsnog napona (slika 3.7).

Rice. 3.7. Parametri impulsnog napona

Impulsni napon u relativnim jedinicama je:

gdje je vrijednost impulsnog napona, V.

Amplituda impulsa je maksimalna trenutna vrijednost impulsa napona. Trajanje impulsa je vremenski interval između početnog trenutka naponskog impulsa i trenutka kada se trenutna vrijednost napona vraća na početni ili blizu njega nivo.

Indikator - impulsni napon nije standardizovan standardom.

Privremeni prenapon - povećanje napona u tački električne mreže iznad 1,1 u trajanju dužem od 10 ms, koje nastaje u sistemima napajanja tokom prebacivanja ili kratkih spojeva (slika 3.8.).

Rice. 3.8. Privremeni prenapon

Privremeni prenapon karakterizira koeficijent privremenog prenapona (): ovo je vrijednost jednaka omjeru maksimalne vrijednosti ovojnice amplitudnih vrijednosti napona tokom postojanja privremenog prenapona prema amplitudi nazivne napon mreže.

Trajanje privremenog prenapona je vremenski interval između početnog trenutka nastanka privremenog prenapona i trenutka njegovog nestanka.

Privremeni faktor prenapona također nije standardiziran standardom.

Vrijednosti privremenog koeficijenta prenapona na mjestima priključka na električnu mrežu opće namjene, u zavisnosti od trajanja privremenih prenapona, ne prelaze vrijednosti date u tabeli 3.3.

Tabela 3.3. Zavisnost koeficijenta privremenog prenapona o trajanju prenapona

Trajanje privremenog prenapona, od do 1 do 20 do 60 Koeficijent privremenog prenapona, p.u. 1.471.311.15

U prosjeku je moguće oko 30 privremenih prenapona na mjestu priključka godišnje.

Kada se nulti provodnik prekine u trofaznim električnim mrežama napona do 1 kV, koje rade sa neutralnim nulom, nastaju privremeni prenaponi između faze i zemlje. Nivo takvih prenapona sa značajnom neuravnoteženošću faznih opterećenja može doseći vrijednosti napona faza-faza, a trajanje može biti nekoliko sati.

Statistička procjena indikatora kvaliteta električne energije

Promjene parametara električne mreže, snage i prirode opterećenja tokom vremena glavni su razlog za promjenu PQE. Dakle, SCE - stacionarno odstupanje napona, koeficijenti koji karakterišu nesinusoidnost i asimetriju napona, devijacija frekvencije, ljuljanje napona, itd. - su slučajne veličine i njihovo merenje i obrada treba da se zasnivaju na probabilističkim i statističkim metodama. Stoga, kao što je već napomenuto, standard uspostavlja PQE norme i propisuje potrebu za njihovom primjenom u 95% vremena svakog dana (za normalno dozvoljene vrijednosti).

Najpotpunije karakteristike slučajnih varijabli daju zakoni njihove distribucije, koji omogućavaju pronalaženje vjerojatnosti pojave određenih vrijednosti SCE-a. Korištenje probabilističko-statističkih metoda će biti ilustrovano na primjeru procjene odstupanja napona.

Iskustvo u radu pokazuje prisustvo dnevnih, sedmičnih i dužih ciklusa odstupanja napona tokom vremena. Statistički podaci potvrđuju da se najprecizniji zakon raspodjele devijacija napona u električnim mrežama može opisati korištenjem zakona normalne distribucije, koji se koristi u praksi FE upravljanja.

Analitički opis normalnog zakona provodi se korištenjem dva parametra: matematičkog očekivanja slučajne varijable i standardne devijacije od srednje vrijednosti. Jednačina za krivulju distribucije odstupanja napona od nominalnog, koja odgovara normalnom zakonu raspodjele, ima oblik:

Izraz (3.25) je napisan za kontinuirani proces promjene slučajne varijable. Da bi se pojednostavili FE kontrolni uređaji, kontinuirane slučajne varijable, koje su PQE, zamjenjuju se kada se kontroliraju diskretnim nizovima njihovih vrijednosti.

Najpogodniji oblik predstavljanja informacija o promjenama slučajne varijable je histogram. Histogram je grafički prikaz statističke serije indikatora koji se proučava, čija je promjena slučajna (slika 3.9.). U ovom slučaju, cijeli raspon odstupanja napona podijeljen je na intervale jednake širine (na primjer, 1,25%). Svaki interval dobija naziv - vrijednost odstupanja napona koja odgovara sredini intervala, i pronalazi se vjerovatnoća (učestalost) odstupanja napona u ovaj interval

gdje je broj pogodaka u i-tom intervalu;

Ukupan broj mjerenja.

Rice. 3.9. Histogram devijacije napona

Na osnovu histograma se daje odgovor: kakav je kvalitet električne energije na kontrolnoj tački. Takva procjena se vrši na osnovu zbira vrijednosti koje spadaju u intervale koji se uklapaju u dozvoljeni raspon odstupanja napona. Pomoću histograma se također utvrđuje vjerovatnoća odstupanja napona iznad normalno dozvoljenih vrijednosti. To omogućava procjenu razloga niskog kvaliteta napona u električnoj mreži i odabir mjera za njegovo poboljšanje.

Za procjenu kvaliteta napona široko se koriste numeričke karakteristike i, određene iz histograma.

Matematičko očekivanje određuje prosječan nivo odstupanja napona u razmatranoj tački mreže za kontrolirani vremenski period

gdje je k broj intervala histograma.

Disipaciju odstupanja napona karakteriše disperzija. Jednaka je matematičkom očekivanju kvadrata odstupanja slučajne varijable od njene srednje vrijednosti i određena je iz izraza

Parametar je standardna devijacija i karakteriše disperziju histograma, tj. širenje devijacija napona oko matematičkog očekivanja. Za većinu histograma odstupanja napona, kumulativna vjerovatnoća pogađanja opsega 4 je 0,95. To znači da, kako bi se ispunili zahtjevi standarda, izmjerena vrijednost ne bi trebala prelaziti 1/4 dozvoljenog raspona. Dakle, ako je prihvatljiv raspon odstupanja napona, onda je neophodno da ne prelazi 2,5%.

Standard utvrđuje metode i tehnike za određivanje SCE i pomoćnih parametara koji implementiraju odredbe matematičke statistike i teorije vjerovatnoće. Za izmjerene diskretne vrijednosti PQE postavljaju se intervali usrednjavanja, prikazani u tabeli 3.4.

Tabela 3.4. Intervali usrednjavanja za rezultate merenja FE indikatora

Indeks CEI interval usrednjavanja, s Stacionarno odstupanje napona Doza ljuljanja napona. napon Koeficijent privremenog prenapona 60 - - 3 3 3 20 - - -

Za intervale usrednjavanja različitih SCE-a, standard postavlja broj posmatranja (N) i, koristeći metodologiju opisanu u standardu, određuje se jedan ili drugi SCE. Na primjer, vrijednost prosječnog napona u voltima izračunava se kao rezultat usrednjavanja N opservacija napona u vremenskom intervalu od 1 min koristeći formulu:

gdje je vrijednost napona u i-tom posmatranju, V.

Broj posmatranja za 1 min u skladu sa standardom mora biti najmanje 18. Izračunajte vrijednost stabilnog odstupanja napona prema formuli,%

PQE vrijednosti akumulirane tokom minimalnog obračunskog perioda obrađuju se metodama matematičke statistike i određuju se vjerovatnoće njihove usklađenosti sa standardom.

Metode za određivanje PQE utvrđene standardom implementirane su u opremu za upravljanje hardverom za FE. Oblik prikaza rezultata obrade mjerenja također mora zadovoljiti zahtjeve standarda.

Tabela 3.5 sumira podatke o PQE normama.

Tabela 3.5. Standardi kvaliteta električne energije

CE indikator, jedinice Merenja KEN norme Normalno dozvoljeno maksimalno dozvoljeno odstupanje napona u stacionarnom stanju,% ± 5 ± 10 Opseg varijacije napona,% Krive 1,2 na Sl. 3.2 Doza treperenja, rel. jedinice: Kratkoročne

dugo -

1.0; 0,74 Distorzija sinusoidalne krive napona,% Prema tabeli

1Prema tabeli

3.1 Koeficijent n-te harmonijske komponente napona,% Prema tabeli

2Prema tabeli

3.2 Faktor neuravnoteženosti napona negativne sekvence ,% 24 Faktor neravnoteže napona nulte sekvence ,% 24 Devijacija frekvencije , Hz ± 0,2 ± 0,4 Trajanje pada napona , s-30 Impulsni napon , kV - Koeficijent privremenog prenapona , odnosi se. jedinice: -

4. Utjecaj kvaliteta električne energije na rad električnih potrošača

Odstupanja PQE od standardiziranih vrijednosti pogoršavaju uvjete rada električne opreme energetskih organizacija i potrošača električne energije, mogu dovesti do značajnih gubitaka kako u industriji tako iu sektoru domaćinstava, uzrokovati, kao što je već navedeno, tehnološka i elektromagnetna oštećenja.

Tipične vrste električnih prijemnika

Elektronski uređaji za različite namjene se napajaju iz električnih mreža opće namjene sistema napajanja, razmotrićemo industrijske i kućne elektronske uređaje.

Najtipičniji tipovi električnih pogona, koji se široko koriste u preduzećima različitih industrija, su elektromotori i instalacije električne rasvjete. Široku su primjenu elektrotermalne instalacije, kao i ventilski pretvarači koji se koriste za pretvaranje naizmjenične struje u jednosmjernu. Jednosmjerna struja u industrijskim postrojenjima koristi se za napajanje DC motora, za elektrolizu, u galvanskim procesima, u nekim vrstama zavarivanja itd.

Elektromotori se koriste u pogonima raznih proizvodnih mehanizama. U instalacijama koje ne zahtijevaju regulaciju brzine u radu koriste se AC električni pogoni: asinhroni i sinhroni elektromotori.

Utvrđeno je najekonomičnije područje primjene asinhronih i sinhronih elektromotora, ovisno o naponu. Pri naponima do 1 kV i snage do 100 kW ekonomičnije je koristiti asinhrone motore, a preko 100 kW - sinhrone, na naponima do 6 kV i snage do 300 kW - asinhrone motore, a iznad 300 kW - sinhroni, na napon 10 kV i snage do 400 kW - asinhroni motori, iznad 400 kW - sinhroni.

Široka upotreba asinhronih motora je zbog njihove jednostavnosti dizajna i rada i relativno niske cijene.

Sinhroni motori imaju niz prednosti u odnosu na asinkrone: obično se koriste kao izvori reaktivne snage, njihov obrtni moment manje ovisi o naponu na stezaljkama, u mnogim slučajevima imaju veću efikasnost. Istovremeno, sinhroni motori su skuplji i teži za proizvodnju i rad.

Instalacije električne rasvjete sa žarnom niti, fluorescentnim, lučnim, živinim, natrijumovim, ksenonskim sijalicama koriste se u svim preduzećima za unutrašnju i vanjsku rasvjetu, za potrebe gradske rasvjete itd.

Električni aparati za zavarivanje naizmeničnom strujom za elektrolučno i otporno zavarivanje predstavljaju jednofazno neujednačeno i nesinusoidno opterećenje sa niskim faktorom snage: 0,3 za lučno zavarivanje i 0,7 za otpor. Transformatori za zavarivanje i uređaji male snage povezani su na mrežu 380/220 V, snažniji - na mrežu 6-10 kV.

Zbog specifičnosti svoje regulacije ventilski pretvarači su potrošači reaktivne snage (faktor snage ventilskih pretvarača valjaonica se kreće od 0,3 do 0,8), što uzrokuje značajna odstupanja napona u napojnoj mreži; koeficijent nesinusoidnosti tokom rada tiristorskih pretvarača valjaonica može dostići vrijednosti više od 30% na strani od 10 kV napona koji ih napaja; ventilski pretvarači ne utiču na simetriju napona zbog simetrije svojih opterećenja .

Instalacije za električno zavarivanje mogu uzrokovati poremećaj normalnih radnih uvjeta za druge EA. Konkretno, jedinice za zavarivanje, čija snaga trenutno doseže 1500 kW po jedinici, uzrokuju znatno veće fluktuacije napona u električnim mrežama nego, na primjer, pokretanje asinhronih motora s kaveznim rotorom. Osim toga, ove fluktuacije napona se javljaju dugo vremena i sa širokim rasponom frekvencija, uključujući i najneugodniji raspon za instalacije električne rasvjete (oko 10 Hz).

Elektrotermalne instalacije, ovisno o načinu grijanja, dijele se na grupe: lučne peći, otporne peći direktnog i indirektnog djelovanja, elektronske peći za topljenje, vakuumske, šljake za pretapanje, indukcijske peći. Ova EP grupa negativno utiče i na opskrbnu mrežu, na primjer, lučne peći, koje mogu imati kapacitet do 10 MW, trenutno se grade kao jednofazne. To dovodi do kršenja simetrije struja i napona (potonji se javlja u vezi s padom napona na otporima mreže od struja različitih sekvenci). Osim toga, lučne peći, kao i ventilske instalacije, su nelinearni električni pogoni sa malom inercijom. Stoga dovode do nesinusoidnih struja, a samim tim i do napona.

Savremeno električno opterećenje stana (vike) karakteriše širok spektar kućnih električnih uređaja, koji se prema namjeni i učinku na električnu mrežu mogu podijeliti u sljedeće grupe: pasivni potrošači aktivne snage (sijalice sa žarnom niti , grijaći elementi glačala, peći, grijalice); EP sa asinhronim motorima koji rade u trofaznom režimu (pogon liftova, pumpi - u sistemu vodosnabdevanja i grejanja, itd.); Električni pogoni sa asinhronim motorima koji rade u monofaznom režimu (pogon kompresora frižidera, mašina za pranje veša itd.); EP sa kolektorskim motorima (pogon usisivača, električnih bušilica i sl.); AC i DC jedinice za zavarivanje (za popravke u radionici itd.); uređaji za ispravljanje (za punjenje baterija itd.); radioelektronska oprema (televizori, kompjuteri, itd.); visokofrekventne instalacije (mikrovalne pećnice, itd.); fluorescentne lampe.

Uticaj svakog pojedinačnog kućnog elektromotornog pogona je neznatan, dok skup elektromotornih pogona priključenih na 0,4 kV sabirnice trafostanice ima značajan uticaj na mrežu napajanja.

Utjecaj fluktuacija napona

Devijacije napona imaju značajan uticaj na rad asinhronih motora (IM), koji su najčešći prijemnici električne energije u industriji.

Rice. 4.1. Mehanička karakteristika motora pri nazivnom (M1) i smanjenom (M2) naponu

Kada se napon promeni, menja se mehanička karakteristika IM - zavisnost njegovog obrtnog momenta M od proklizavanja ili frekvencije rotacije (slika 4.1). Sa dovoljnom preciznošću, može se pretpostaviti da je moment motora proporcionalan kvadratu napona na njegovim stezaljkama. Sa smanjenjem napona, obrtni moment i brzina rotacije rotora motora se smanjuju, jer se njegovo klizanje povećava. Smanjenje brzine rotacije također ovisi o zakonu promjene momenta otpora Mc (na slici 4.1, Mc je uzeto konstantno) i o opterećenju motora. Ovisnost brzine rotora motora od napona može se izraziti:

gdje je frekvencija sinhrone rotacije;

Faktor opterećenja motora;

Ocene napona i klizanja, respektivno.

Iz formule (4.1) se može vidjeti da će pri malim opterećenjima motora brzina rotora biti veća od nazivne brzine (pri nazivnom opterećenju motora). U takvim slučajevima padovi napona ne dovode do smanjenja performansi tehnološke opreme, jer brzina motora ne pada ispod nazivne brzine.

Za motore koji rade pri punom opterećenju, niži napon rezultira nižom brzinom. Ako performanse mehanizama ovise o brzini motora, tada se preporučuje da napon na priključcima takvih motora nije niži od nazivnog napona. Uz značajno smanjenje napona na terminalima motora koji rade pri punom opterećenju, moment otpora mehanizma može premašiti moment, što dovodi do "prevrtanja" motora, tj. da to zaustavim. Da biste izbjegli oštećenje, motor se mora isključiti iz mreže.

Smanjenje napona također pogoršava uvjete za pokretanje motora, jer se time smanjuje njegov startni moment.

Od praktičnog interesa je ovisnost aktivne i jalove snage koju troši motor o naponu na njegovim stezaljkama.

U slučaju smanjenja napona na terminalima motora smanjuje se reaktivna snaga magnetiziranja (za 2 - 3% uz smanjenje napona za 1%), uz istu potrošnju struje povećava se struja motora, što uzrokuje pregrijavanje izolaciju.

Ako motor radi duže vrijeme na smanjenom naponu, tada se zbog ubrzanog trošenja izolacije smanjuje vijek trajanja motora. Približni vijek trajanja izolacije T može se odrediti formulom:

gdje je vijek trajanja izolacije motora pri nazivnom naponu i nazivnom opterećenju; koeficijent koji ovisi o vrijednosti i znaku odstupanja napona, kao i faktoru opterećenja motora i jednak je:

na -0,2< <0; (4.3);

pri 0,2 ≥> 0; (4.4)

Stoga su, sa stanovišta grijanja motora, negativna odstupanja napona opasnija unutar razmatranih granica.

Smanjenje napona također dovodi do primjetnog povećanja reaktivne snage izgubljene u reaktancijama curenja vodova, transformatora i IM.

Povećanje napona na vodovima motora dovodi do povećanja reaktivne snage koju oni troše. U ovom slučaju, specifična potrošnja jalove snage raste sa smanjenjem faktora opterećenja motora. U prosjeku, za svaki postotak povećanja napona, potrošena reaktivna snaga raste za 3% ili više (uglavnom zbog povećanja struje praznog hoda motora), što zauzvrat dovodi do povećanja gubitaka aktivne snage u elementi električne mreže.

Žarulje sa žarnom niti karakteriziraju nazivni parametri: potrošnja energije, svjetlosni tok, svjetlosna efikasnost (jednaka omjeru svjetlosnog toka koji sijalica emituje prema njenoj snazi) i prosječni nazivni vijek trajanja. Ovi indikatori u velikoj mjeri ovise o naponu na priključcima žarulja sa žarnom niti. Uz odstupanja napona od 10%, ove karakteristike se mogu približno opisati sljedećim empirijskim formulama:

Rice. 4.2. Ovisnosti karakteristika žarulja sa žarnom niti od napona: 1 - potrošnja energije, 2 - svjetlosni tok, 3 - svjetlosna efikasnost, 4 - vijek trajanja

Iz krivulja na sl. 4.2. može se vidjeti da sa smanjenjem napona svjetlosni tok najuočljivije opada. Kada napon poraste iznad nominalnog, svjetlosni tok F, snaga žarulje P i svjetlosna učinkovitost h se povećavaju, ali vijek trajanja T lampi naglo se smanjuje i kao rezultat toga brzo izgaraju. Istovremeno, postoji i prekomjerna potrošnja električne energije.

Promjene napona dovode do odgovarajućih promjena svjetlosnog toka i osvjetljenja, što u konačnici utiče na produktivnost rada i zamor čovjeka.

Fluorescentne sijalice su manje osjetljive na fluktuacije napona. S povećanjem napona, potrošnja energije i svjetlosni tok se povećavaju, a sa smanjenjem se smanjuju, ali ne u istoj mjeri kao kod žarulja sa žarnom niti. Pri smanjenom naponu pogoršavaju se uvjeti paljenja fluorescentnih svjetiljki, pa se njihov vijek trajanja, određen prskanjem oksidnog premaza elektroda, smanjuje i negativnim i pozitivnim odstupanjima napona.

Sa odstupanjima napona od 10%, vijek trajanja fluorescentnih svjetiljki se smanjuje u prosjeku za 20 - 25%. Značajan nedostatak fluorescentnih sijalica je njihova potrošnja reaktivne snage, koja se povećava sa povećanjem napona koji im se dovodi.

Ventilski pretvarači obično imaju DC automatski sistem upravljanja pomoću fazne kontrole. S povećanjem napona u mreži, kontrolni kut se automatski povećava, a sa smanjenjem napona se smanjuje. Povećanje napona od 1% dovodi do povećanja potrošnje reaktivne snage pretvarača za oko 1-1,4%, što dovodi do pogoršanja faktora snage. Istovremeno se poboljšavaju i drugi pokazatelji ventilskih pretvarača sa povećanjem napona, te je stoga korisno povećati napon na njihovim stezaljkama unutar dozvoljenih vrijednosti.

Električne pećnice su osjetljive na fluktuacije napona. Smanjenje napona električnih lučnih peći, na primjer, za 7% dovodi do 1,5 puta produženja procesa taljenja čelika. Povećanje napona iznad 5% dovodi do prekomjerne potrošnje električne energije.

Fluktuacije napona negativno utiču na rad električnih aparata za zavarivanje: na primer, kod mašina za tačkasto zavarivanje, promena napona od 15% dovodi do 100% odbijanja proizvoda.

Utjecaj fluktuacija napona

Rasvjetni uređaji, posebno žarulje sa žarnom niti i elektronska oprema, spadaju u elektronske komponente koje su izuzetno osjetljive na fluktuacije napona:

Standard definiše efekat fluktuacija napona na rasvjetne instalacije koje utiču na ljudski vid. Treptanje izvora svjetlosti (efekat treperenja) uzrokuje neugodan psihološki efekat, zamor vida i tijela u cjelini. To dovodi do smanjenja produktivnosti rada, au nekim slučajevima i do ozljeda.

Treptanje frekvencijom od 3 - 10 Hz ima najjači učinak na ljudsko oko, stoga su dozvoljene fluktuacije napona u ovom rasponu minimalne - manje od 0,5%.

Uz iste fluktuacije napona, negativan učinak žarulja sa žarnom niti manifestira se u mnogo većoj mjeri od sijalica s plinskim pražnjenjem. Oscilacije napona veće od 10% mogu dovesti do gašenja lampi za pražnjenje. Njihovo paljenje, ovisno o vrsti lampe, dolazi nakon nekoliko sekundi ili čak minuta.

Fluktuacije napona remete normalan rad i skraćuju vijek trajanja elektronske opreme: radija, televizora, telefonskih i telegrafskih komunikacija, kompjuterske opreme, rendgenske opreme, radio stanica, televizijskih stanica itd.

Uz značajne fluktuacije napona (više od 15%), uvjeti za normalan rad elektromotora mogu se narušiti, kontakti magnetnih startera mogu pasti uz odgovarajuće isključivanje motora koji rade.

Fluktuacije napona sa zamahom od 10 - 15% mogu dovesti do kvara kondenzatorskih baterija, kao i pretvarača ventila.

Utjecaj fluktuacija napona na pojedinačne prijemnike napajanja još nije dovoljno proučen. Ovo komplikuje tehničku i ekonomsku analizu u projektovanju i radu sistema napajanja sa oštro promenljivim opterećenjima.

Utjecaj neravnoteže napona

Neuravnoteženost napona, kao što je već navedeno, najčešće je uzrokovana prisustvom neuravnoteženog opterećenja. Asimetrične struje opterećenja koje teku kroz elemente sistema za napajanje uzrokuju asimetrične padove napona u njima. Kao rezultat, na stezaljkama EF-a pojavljuje se asimetrični sistem napona. Odstupanja napona EA preopterećene faze mogu premašiti normalno dozvoljene vrijednosti, dok će odstupanja napona EA ostalih faza biti u normalizovanim granicama. Pored pogoršanja naponskog režima elektromotornog pogona u asimetričnom režimu, značajno se pogoršavaju radni uslovi kako samog elektropogona, tako i svih elemenata mreže, pouzdanost rada električne opreme i sistema napajanja u cjelini opada.

Djelovanje asimetričnog načina rada je kvalitativno drugačije u poređenju sa simetričnim za takve uobičajene trofazne električne pogone kao što su asinhroni motori. Napon negativne sekvence im je od posebnog značaja. Otpor negativnog niza elektromotora približno je jednak otporu usporenog motora i stoga je 5 - 8 puta manji od otpora pozitivnog niza. Stoga, čak i mala neravnoteža napona uzrokuje značajne struje negativnog niza. Struje negativne sekvence su superponirane na struje pozitivne sekvence i uzrokuju dodatno zagrijavanje statora i rotora (posebno masivnih dijelova rotora), što dovodi do ubrzanog starenja izolacije i smanjenja raspoložive snage motora (smanjenje efikasnosti motora). ). Tako se radni vijek potpuno opterećenog asinhronog motora koji radi na neravnoteži napona od 4% smanjuje za 2 puta. Sa neravnotežom napona od 5%, raspoloživa snaga motora se smanjuje za 5 - 10%.

U slučaju asimetrije mrežnih napona u sinhronim mašinama, uz pojavu dodatnih gubitaka aktivne snage i zagrijavanja statora i rotora, mogu nastati opasne vibracije kao posljedica pojave naizmjeničnih momenta i tangencijalnih sila koje pulsiraju dvostruko. frekvencija mreže. Uz značajnu asimetriju, vibracije mogu biti opasne, a posebno kod nedovoljne čvrstoće i prisutnosti nedostataka u zavarenim spojevima. Sa strujnom asimetrijom koja ne prelazi 30%, opasni prenaponi u elementima konstrukcije u pravilu ne nastaju.

Pravila za tehnički rad električnih mreža i stanica u Ruskoj Federaciji pokazuju da je „dozvoljen dugotrajan rad generatora i sinhronih kompenzatora s nejednakim faznim strujama ako razlika u strujama ne prelazi 10% nazivne struje statora za turbo generatore i 20% za hidrogeneratore. U tom slučaju struje u fazama ne bi trebale prelaziti nazivne vrijednosti. Ako ovi uvjeti nisu ispunjeni, tada je potrebno poduzeti posebne mjere za smanjenje asimetrije."

U slučaju prisustva struja obrnute i nulte sekvence povećavaju se ukupne struje u pojedinim fazama elemenata mreže, što dovodi do povećanja gubitaka aktivne snage i može biti neprihvatljivo sa stanovišta grijanja. Struje nulte sekvence konstantno teku kroz uzemljene elektrode. Ovo dodatno isušuje i povećava otpor uređaja za uzemljenje. Ovo može biti neprihvatljivo sa stanovišta rada relejne zaštite, kao i zbog povećanog uticaja na niskofrekventne komunikacione instalacije i uređaje za blokiranje pruga.

Neravnoteža napona značajno pogoršava režime rada višefaznih ispravljača: talasanje ispravljenog napona značajno se povećava, radni uslovi pulsno-faznog upravljačkog sistema tiristorskih pretvarača se pogoršavaju.

Kondenzatorske instalacije sa neuravnoteženim naponima su neravnomjerno opterećene reaktivnom snagom u fazama, što onemogućuje potpuno korištenje instalirane snage kondenzatora. Osim toga, kondenzatorske banke u ovom slučaju pojačavaju već postojeći debalans, jer će izlaz reaktivne snage u mrežu u fazi s najnižim naponom biti manji nego u ostalim fazama (proporcionalno kvadratu napona na kondenzatoru). banka).

Neravnoteža napona značajno utiče i na jednofazne električne pogone, ako su fazni naponi nejednaki, tada npr. žarulje sa žarnom niti spojene na fazu sa višim naponom imaju veći svjetlosni tok, ali znatno kraći vijek trajanja u odnosu na sijalice priključene na faza sa nižim naponom... Neravnoteža napona otežava rad relejne zaštite, dovodi do grešaka u radu brojila električne energije itd.

Utjecaj nesinusoidnog napona

Električni pogoni sa nelinearnim strujno-naponskim karakteristikama troše nesinusne struje iz mreže kada se na njihove terminale dovede sinusni napon. Struje viših harmonika, prolazeći kroz elemente mreže, stvaraju padove napona u otporima ovih elemenata i, postavljeni na sinusoidu glavnog napona, dovode do izobličenja talasnog oblika napona u čvorovima električne mreže. U tom smislu, električni pogoni s nelinearnom strujno-naponskom karakteristikom često se nazivaju izvorima viših harmonika.

Najozbiljnija kršenja FE u električnoj mreži događaju se tijekom rada moćnih kontroliranih ventilskih pretvarača. U ovom slučaju, redoslijed viših harmonijskih komponenti struje i napona u mreži određen je formulom

gdje je m broj faza ispravljanja; je sekvencijalni niz prirodnih brojeva (0,1,2 ...).

Ovisno o krugu ispravljanja, ventilski pretvarači stvaraju sljedeće harmonike struje u mrežu: sa 6-faznim krugom - do 19. reda; sa 12-faznom shemom - do 25. reda uključujući.

Koeficijent izobličenja sinusoidalnosti krivulje napona u mrežama sa elektrolučnim čeličnim i rudno-termalnim pećima određen je uglavnom 2., 3., 4., 5., 7. harmonicima.

Koeficijent izobličenja sinusoidalnosti naponske krive instalacija za elektrolučno i otporno zavarivanje uglavnom je određen 5., 7., 11., 13. harmonicima.

Struje 3. i 5. harmonika sijalica sa gasnim pražnjenjem su 10 i 3% struje 1. harmonika. Ove struje se poklapaju u fazi u odgovarajućim linearnim žicama mreže i, zbrajajući neutralnu žicu mreže 380/220 V, određuju struju u njoj, gotovo jednaku struji u faznoj žici. Ostatak harmonika za lampe na plinsko pražnjenje može se zanemariti.

Studije krivulje struje magnetiziranja transformatora spojenih na sinusoidnu naponsku mrežu su pokazale da s trojezgrenim jezgrom i spojevima U/U namota; i ti; električna mreža sadrži sve neparne harmonike, uključujući harmonike koji su višestruki od tri. Harmonici, višestruki od tri, nastaju zbog asimetrije struja magnetiziranja u fazama:

Efektivna vrijednost struje magnetiziranja transformatora:

Struje magnetiziranja formiraju sisteme pozitivnih i negativnih struja, koje su po apsolutnoj vrijednosti iste za harmonike koji su višestruki od tri. Za ostale neparne harmonike, struje negativne sekvence su oko 0,25 struje pozitivne sekvence.

Ako se na ulaze transformatora dovede nesinusni napon, pojavljuju se dodatne komponente viših harmonika struje. GPP transformatori daju mali 5. harmonik.

Općenito, nesinusoidni modovi imaju iste nedostatke kao i asimetrični.

Viši harmonici struje i napona uzrokuju dodatne gubitke aktivne snage u svim elementima sistema napajanja: u dalekovodima, transformatorima, električnim mašinama, statičkim kondenzatorima, jer otpori ovih elemenata zavise od frekvencije.

Na primjer, kapacitet kondenzatora instaliranih za kompenzaciju reaktivne snage opada s povećanjem frekvencije dovedenog napona. Stoga, ako postoje viši harmonici u naponu opskrbne mreže, tada se otpor kondenzatora na tim harmonicima pokazuje mnogo manjim nego na frekvenciji od 50 Hz. Zbog toga, u kondenzatorima dizajniranim da kompenziraju reaktivnu snagu, čak i mali harmonički naponi mogu uzrokovati značajne harmonijske struje. U poduzećima s velikom specifičnom težinom nelinearnih opterećenja, kondenzatorske banke ne rade dobro. One se ili onemogućuju prekostrujnom zaštitom ili se kvare u kratkom vremenu zbog bubrenja limenki (ili ubrzanog starenja izolacije). Postoje slučajevi kada se u preduzećima sa razvijenom kablovskom mrežom napona od 6-10 kV kondenzatorske baterije nađu u rezonantnom režimu struja (ili blizu ovog režima) na frekvenciji bilo kojeg od harmonika, što dovodi do njihovog opasno strujno preopterećenje.

Viši harmonici uzrokuju:

· ubrzano starenje izolacije električnih mašina, transformatora, kablova;

· pogoršanje faktora snage električnog pogona;

· dotrajalost ili neispravnost uređaja za automatizaciju, telemehaniku, računarsku tehniku ​​i druge uređaje sa elektronskim elementima;

· greške u mjerenju indukcijskih brojila električne energije, koje dovode do nepotpunog mjerenja utrošene električne energije;

· kvar samih ventilskih pretvarača na visokom nivou viših harmonijskih komponenti.

· Prisustvo viših harmonika negativno utiče na rad ne samo potrošačke električne opreme, već i elektronskih uređaja u elektroenergetskim sistemima.

· Za neke instalacije (sistem pulsno-fazne kontrole ventilskih pretvarača, kompletni uređaji za automatizaciju itd.), dozvoljene vrijednosti pojedinačnih harmonika struje (napona) navodi proizvođač u pasošu proizvoda.

· Naponska kriva koja se dovodi do električnog pogona ne smije sadržavati više harmonike u stacionarnom radu električne mreže. Treba naglasiti da se u uslovima elektromotornog pogona nesinusoidni napon manifestuje u sprezi sa delovanjem drugih uticajnih faktora, te je stoga neophodno sagledati čitav skup faktora zajedno.

Utjecaj devijacije frekvencije

Strogi zahtjevi standarda za odstupanja u frekvenciji napona napajanja su zbog značajnog uticaja frekvencije na režime rada električne opreme, tok proizvodnih procesa i, kao rezultat toga, tehničko-ekonomske pokazatelje rad industrijskih preduzeća.

Elektromagnetska komponenta oštećenja uzrokovana je povećanjem gubitaka aktivne snage u električnim mrežama i povećanjem potrošnje aktivne i jalove snage. Poznato je da smanjenje frekvencije za 1% povećava gubitke u električnim mrežama za 2%.

Tehnološka komponenta štete uzrokovana je uglavnom nedostatkom proizvodnje svojih proizvoda od strane industrijskih preduzeća i troškovima dodatnog vremena za preduzeće da izvrši zadatak. Prema procjenama stručnjaka, vrijednost tehnološke štete je za red veličine veća od elektromagnetne.

Analiza rada preduzeća sa kontinuiranim ciklusom proizvodnje pokazala je da je većina glavnih tehnoloških linija opremljena mehanizmima sa konstantnim i ventilatorskim momentom otpora, a asinhroni motori služe kao pogoni. Brzina rotacije rotora motora proporcionalna je promjeni frekvencije mreže, a učinak tehnoloških vodova ovisi o brzini rotacije motora.

Stepen uticaja frekvencije na performanse brojnih mehanizama može se izraziti kroz aktivnu snagu koju oni troše:

gdje je a - koeficijent proporcionalnosti, ovisno o vrsti mehanizma, - frekvencija mreže, - eksponent.

Ovisno o vrijednostima eksponenta n, EP se može podijeliti u sljedeće grupe:

1.mehanizmi sa konstantnim momentom otpora - klipne pumpe, kompresori, mašine za rezanje metala itd.; za njih n = 1;

2.mehanizmi sa momentom otpora ventilatora - centrifugalne pumpe, ventilatori, odvodnici dima itd.; za njih n = 3; u TE, IES, NEO su to obično motori pumpi napojne vode, cirkulacionih pumpi, dimnih ventilatora, pumpi za ulje itd.

.mehanizmi za koje je n = 3,5-4 su centrifugalne pumpe koje rade sa visokim statičkim naponom (protivpritiskom), na primjer, napojne pumpe kotla.

Električni pogoni 2. i 3. grupe, koji su najosjetljiviji na utjecaj frekvencije, imaju mogućnosti podešavanja, zbog čega snaga koju troše iz mreže ostaje praktički nepromijenjena.

Najosjetljiviji na smanjenje frekvencije su motori za pomoćne potrebe elektrana. Smanjenje frekvencije dovodi do smanjenja njihove produktivnosti, što je praćeno smanjenjem raspoložive snage generatora i daljnjim nedostatkom aktivne snage i smanjenjem frekvencije (postoji frekventna lavina).

Takvi elektronički uređaji kao što su žarulje sa žarnom niti, otporne peći, elektrolučne peći praktički ne reagiraju na promjene frekvencije.

Odstupanja frekvencije negativno utiču na rad elektronske opreme: odstupanje frekvencije veće od +0,1 Hz dovodi do izobličenja svjetline i geometrijske pozadine televizijske slike, promjene frekvencije od 49,9 do 49,5 Hz dovode do skoro četverostrukog povećanja dopuštenog raspona televizora signal za pozadinu smetnje. Promjena frekvencije na 49,5 Hz zahtijeva značajno pooštravanje zahtjeva za omjerom signal/pozadinski šum u svim vezama televizijskog puta - od opreme hardversko-studijskog kompleksa do televizijskog prijemnika, čija je implementacija povezana sa značajnim materijalni troškovi.

Osim toga, smanjena frekvencija u električnoj mreži utiče i na vijek trajanja opreme koja sadrži elemente sa čelikom (elektromotori, transformatori, reaktori sa čeličnim magnetnim jezgrom), zbog povećanja struje magnetiziranja u takvim uređajima i dodatnog zagrijavanja čelična jezgra.

Kako bi se spriječile nesreće u cijelom sistemu uzrokovane smanjenjem frekvencije, predviđeni su posebni uređaji za automatsko rasterećenje frekvencije (AFR) koji isključuju neke od manje kritičnih potrošača. Nakon otklanjanja nestašice struje, na primjer, nakon uključivanja rezervnih izvora, uređaji za automatsko ponovno zatvaranje posebne frekvencije (FARC) uključuju isključene potrošače i vraća se normalan rad sistema.

Održavanje normalne frekvencije koja ispunjava zahtjeve standarda je tehnički, a ne naučni zadatak, čiji je glavni način rješavanja puštanje u rad proizvodnih kapaciteta kako bi se stvorile rezerve energije u mrežama elektroenergetskih organizacija.

Utjecaj elektromagnetnih smetnji

U sistemima napajanja opće namjene široko se koriste elektronski i mikroelektronski upravljački sistemi, mikroprocesori i računari, što je dovelo do smanjenja nivoa otpornosti na buku elektronskih upravljačkih sistema i naglog povećanja broja njihovih kvarova. Glavni uzrok kvarova je efekat elektromagnetne tranzijentne buke koja nastaje usled elektromagnetnih prelaznih procesa kako u mrežama elektroenergetskog sistema tako iu gradskim i industrijskim električnim mrežama. Trajanje prelaznih procesa je od nekoliko perioda struje frekvencije snage do nekoliko sekundi, a efektivni opseg frekvencije interferencije može doseći desetine megaherca.

Elektromagnetski prolazni šum, praćen padom napona, javlja se uglavnom kod jednofaznih kratkih spojeva nadzemnih vodova zbog preklapanja izolacije. Ova oštećenja se ili samouništavaju, ili se eliminišu kratkotrajnim isključivanjem praćenim automatskim ponovnim zatvaranjem (AR). Osim toga, međufazni kvarovi koji nastaju uslijed atmosferskih pojava, kao i isključenje električnih vodova i kondenzatora, uzrok su padova napona. Broj padova napona dubine do 20% dostiže 55-60% u distributivnim mrežama. Više od 60% isključenja mašina uzrokovano je padom napona dubljeg od 20%.

Razlog za pojavu elektromagnetne tranzijentne buke u sistemima napajanja opće namjene mogu biti prenaponi koji nastaju zbog jednofaznih kvarova na zemlji, pri uključivanju kondenzatorskih baterija i rezonantnih filtera, pri odspajanju neopterećenih kablovskih vodova i transformatora, uz istovremeno prebacivanje kontakata prekidača i druga rasklopna oprema, u nefaznim režimima rada električne mreže zbog različitih razloga koji dovode do pojava ferorezonancije. Podložnost elektronske opreme i računara prenaponima zavisi i od frekventnog odziva električnog pogona i od frekvencijskog odziva elektromagnetnih smetnji.

Povećanje snage elektroenergetskih sistema i broja nadzemnih vodova koji se koriste za povećanje pouzdanosti napajanja industrijskih preduzeća dovodi do smanjenja pouzdanosti rada složenih elektronskih upravljačkih sistema i povećanja broja kvarova buke. -osetljivi elektronski uređaji.

Kao što je već napomenuto, s vrijednostima svih PQE-ova u smislu napona različitim od standardiziranih, dolazi do ubrzanog starenja izolacije električne opreme, kao rezultat toga, intenzitet tokova kvarova se vremenom povećava. Dakle, ako je kriva mrežnog napona nesinusoidna, čak i uz rezonantnu postavku uređaja za gašenje luka, struja viših harmonika prolazi kroz mjesto zemljospoja, a kabel može izgorjeti na mjestu prvog oštećenja. . U tom slučaju, kao što pokazuje iskustvo u radu, mogu se istovremeno dogoditi dvije ili više nezgoda zbog prenapona.

Pri niskom FE postoji međuzavisnost kvarova elemenata, na primjer, kada se negativni učinak nelinearnih, asimetričnih i udarnih opterećenja kompenzira uz pomoć odgovarajućih uređaja za korekciju kada je jedan ili drugi uređaj isključen. Dakle, kvar brzog statičkog kompenzatora uzrokuje pojavu asimetrije, fluktuacija i harmonika napona, koji su prethodno kompenzirani, što je, zauzvrat, ispunjeno pojavom lažnog rada relejne zaštite, hitnim kvarom nekih vrsta električne opreme i druge slične negativne posljedice. Kvarovi u kanalima prijenosa informacija kroz strujna kola u prisustvu harmonika dovode do izdavanja pogrešnih naredbi za upravljanje sklopnom opremom. Dakle, FE značajno utiče na pouzdanost napajanja, jer je stopa akcidenta u mrežama sa niskim FE veća nego u slučaju kada su PQE u prihvatljivim granicama.

5. Kontrola kvaliteta električne energije

.1 Glavni zadaci i vrste kontrole kvaliteta električne energije

Glavni zadaci kontrole FE su:

Provjera usklađenosti sa zahtjevima standarda u pogledu operativne kontrole PQE u električnim mrežama opšte namjene;

Provjera usklađenosti stvarnih vrijednosti PQE na granici mrežne dionice prema bilansu stanja sa vrijednostima utvrđenim u ugovoru o snabdijevanju električnom energijom;

Izrada tehničkih uslova za priključenje potrošača u smislu FE;

Provjera ispunjenosti ugovornih uslova u pogledu FE uz utvrđivanje dozvoljenih obračunskih i stvarnih doprinosa potrošača propadanju FE;

Razvoj tehničkih i organizacionih mjera za osiguranje CE;

Određivanje popusta (doplata) na tarife za energetsku efikasnost za njen kvalitet;

Certifikacija električne energije;

Potraga za "krivcem" izobličenja SCE-a.

U zavisnosti od ciljeva koji se rešavaju u kontroli i analizi FE, merenja SCE mogu imati četiri oblika:

· dijagnostička kontrola;

· inspekcijski nadzor;

· operativna kontrola;

· komercijalno računovodstvo.

Dijagnostička kontrola FE - glavna svrha dijagnostičke kontrole na sučelju između električne mreže potrošača i organizacije za opskrbu električnom energijom je otkrivanje "krivca" za propadanje FE, utvrđivanje dopuštenog doprinosa kršenju zahtjeva standarda za svaki SCE, uključite ih u ugovor o opskrbi električnom energijom, normalizirajte FE.

Dijagnostičku kontrolu vršiti prilikom izdavanja i provjere ispunjenosti tehničkih uslova za priključenje potrošača na električnu mrežu, pri praćenju ugovornih uslova za napajanje električnom energijom, kao iu slučajevima kada je potrebno utvrditi udio u propadanje CE grupe potrošača povezanih na zajednički energetski centar. Dijagnostička kontrola treba da bude periodična i da omogući kratkoročna (ne duže od jedne sedmice) mjerenja SCE. Tokom dijagnostičke kontrole, mjere se i normalizirani i nenaglašeni PQE, kao i struje i njihove harmonijske i simetrične komponente i odgovarajući tokovi snage.

Ako rezultati dijagnostičke kontrole CE potvrde "krivnju" potrošača za kršenje CE normi, tada je glavni zadatak organizacije za snabdijevanje energijom, zajedno s potrošačem, razviti i procijeniti mogućnosti i vrijeme mjera za normalizaciju CE-a. . U periodu prije implementacije ovih mjera, treba primijeniti operativnu kontrolu i komercijalno računovodstvo CE na interfejsu između električnih mreža potrošača i organizacije za snabdijevanje energijom.

U narednim fazama dijagnostičkih mjerenja FE, kontrolne tačke treba da budu sabirnice regionalnih trafostanica, na koje su priključene kablovske linije potrošača. Ove tačke su takođe od interesa za praćenje ispravnog rada izmjenjivača pod opterećenjem transformatora, za prikupljanje statistike i fiksiranje padova napona i privremenih prenapona u električnoj mreži. Tako se kontroliše rad već postojećih sredstava za obezbeđivanje CE: sinhronih kompenzatora, baterija statičkih kondenzatora i transformatora sa izmjenjivačima razvoda koji osiguravaju navedene opsege naponskih devijacija, kao i rad zaštite i automatike. opreme u električnoj mreži.

Inspekcijsku kontrolu CE sprovode sertifikaciona tijela radi dobijanja informacija o stanju certificirane električne energije u električnim mrežama energetske organizacije, o usklađenosti sa uslovima i pravilima za korištenje certifikata, kako bi se potvrdilo da se CE nastavlja. da bude u skladu sa utvrđenim zahtevima tokom perioda važenja sertifikata.

Radna kontrola FE - neophodna je u uslovima rada na tačkama električne mreže, gde postoje naponski izobličenja i ne mogu se eliminisati u bliskoj budućnosti. Operativna kontrola je neophodna na mestima spajanja vučnih trafostanica železničkog i gradskog elektrificiranog transporta, trafostanica preduzeća sa elektronskim komponentama nelinearnih karakteristika. Rezultate operativne kontrole treba poslati komunikacionim kanalima do dispečerskih tačaka električne mreže elektroenergetske organizacije i elektroenergetskog sistema industrijskog preduzeća.

Komercijalno mjerenje PQE - treba da se vrši na granici podjele električnih mreža potrošača i organizacije za snabdijevanje energijom, a prema rezultatima istog, popusti (dodaci) na tarife električne energije za njen kvalitet odlučan.

Pravni i metodološki okvir za osiguranje komercijalnog mjerenja CE u električnim mrežama je Građanski zakonik Ruske Federacije (Građanski zakonik Ruske Federacije), dio 2, GOST 13109 - 97, Uputstvo o postupku obračuna električne i toplotne energije (Br. 449 od 28. decembra 1993. Ministarstva pravde Ruske Federacije).

Komercijalno mjerenje CE treba kontinuirano vršiti na mjernim mjestima za utrošenu električnu energiju kao sredstvo ekonomskog uticaja na krivca za propadanje CE. U te svrhe treba koristiti uređaje koji kombiniraju funkcije mjerenja električne energije i mjerenja njenog kvaliteta. Prisutnost u jednom uređaju funkcija mjerenja električne energije i upravljanja PQE omogućit će kombiniranje operativne kontrole i komercijalnog računovodstva FE, dok se mogu koristiti zajednički komunikacioni kanali i sredstva za obradu, prikazivanje i dokumentovanje informacija AMR-a.

Komercijalni mjerni uređaji KE treba da evidentiraju relativno vrijeme prekoračenja normalne i maksimalno dozvoljene vrijednosti PQE na mjestu kontrole električne energije za obračunski period, kojim se utvrđuju premije na tarife za odgovorne za pogoršanje PQE.

.2 Standardni zahtjevi za kontrolu kvaliteta električne energije

Kontrolu usklađenosti sa zahtjevima standarda od strane elektroenergetskih organizacija i potrošača električne energije treba da vrše nadzorni organi i akreditovane ispitne laboratorije za CE.

Kontrolu CE na tačkama opšteg priključka potrošača električne energije na sisteme opšte namene vrše elektroenergetske organizacije (kontrolne tačke se biraju u skladu sa regulatornim dokumentima). Učestalost mjerenja PQE:

za stacionarno odstupanje napona - najmanje dva puta godišnje, u zavisnosti od sezonskih promena opterećenja u distributivnoj mreži elektroenergetskog centra, a uz postojanje automatske protivnaponske regulacije u elektroenergetskom centru, najmanje jednom godišnje;

za ostatak PQE - najmanje jednom u dvije godine sa nepromijenjenim mrežnim dijagramom i njegovim elementima i blagom promjenom u prirodi električnih opterećenja potrošača, što pogoršava FE.

Potrošači električne energije koji pogoršavaju CE moraju vršiti kontrolu na tačkama sopstvenih mreža najbližim tačkama zajedničkog priključenja ovih mreža na električnu mrežu opšte namene, kao i na stezaljkama prijemnika električne energije koji narušavaju CE.

Učestalost upravljanja FE utvrđuje potrošač električne energije u dogovoru sa elektroenergetskom organizacijom.

Upravljanje FE koji se napajaju AC vučnim trafostanicama u električne mreže napona 6 - 35 kV treba izvršiti:

· za električne mreže 6 - 35 kV, koje su u nadležnosti elektroenergetskih sistema, na mjestima priključenja ovih mreža na vučne trafostanice;

· za električne mreže 6 - 35 kV, koje nisu u nadležnosti elektroenergetskih sistema, na tačkama odabranim sporazumom između vučnih trafostanica i potrošača električne energije, a za novoizgrađene i rekonstruisane (uz zamjenu transformatora) vučne trafostanice - na mjestima priključenja potrošača električne energije u ove mreže.

5.3 Popusti i doplate na tarifu za kvalitet električne energije

U stavu 1. čl. 542, dio 2 Građanskog zakonika Ruske Federacije utvrđuje: "kvalitet energije koju isporučuje organizacija za snabdijevanje energijom mora biti u skladu sa zahtjevima utvrđenim državnim standardima i drugim obaveznim pravilima, ili predviđenim ugovorom o snabdijevanju energijom."

Da bi se osigurale norme standarda na tačkama zajedničkog priključka, dozvoljeno je u ugovorima o snabdijevanju sa potrošačima - "krivcima" propadanja CE-a, uspostaviti strože norme (sa manjim rasponima promjene odgovarajućih CE indikatora) nego što su propisane standardom, koje su potrošači dužni da održavaju na granici bilansa električnih mreža.

U slučaju kršenja od strane elektroenergetske organizacije zahtjeva za CE, pretplatnik ima pravo da dokaže iznos štete i naplati je od elektroenergetske organizacije prema pravilima čl. 547 Građanskog zakonika Ruske Federacije. Istovremeno, s obzirom da je pretplatnik ipak koristio energiju neodgovarajućeg kvaliteta, mora je platiti, ali po srazmjerno smanjenoj cijeni (klauzula 2, član 542 Građanskog zakonika Ruske Federacije).

Očigledno, povrede mogu biti obostrane i za različite SCE. Krivac za smanjenje energetske efikasnosti utvrđuje se u skladu sa Pravilima za primjenu popusta i doplata na tarife za kvalitet električne energije.

Uputstvom o postupku obračuna električne i toplotne energije u odeljku 4 „Popusti (doplate) na tarifu za kvalitet električne energije“ utvrđuju se kazne za krivca narušavanja energetske efikasnosti.

Mehanizam kazni utvrđen Uputstvom ne odnosi se na sve SCE, već na one numeričke vrijednosti čije su norme u standardu:

stabilno odstupanje napona;

faktor izobličenja sinusoidalnosti krive napona;

faktor neuravnoteženosti napona negativne sekvence;

faktor neuravnoteženosti napona nulte sekvence;

devijacija frekvencije;

opseg promene napona.

Od navedenih PQE, faktor izobličenja sinusoidalnosti naponske krive i koeficijenti harmonijskih komponenti napona odražavaju isti fenomen - nesinusoidnost. Štaviše, odražava sve harmonike ukupno, i - svaki od 40 harmonika posebno. Stoga se u Uputstvu koriste popusti (doplate) za ukupan uticaj, (koeficijent), osim toga treba uzeti u obzir da se dodaju popusti (doplate) za pojedinačne PQE. Dakle, indikator nije uključen u Uputstvo. Nije uračunato u popuste (doplate) i trajanje propadanja napona, budući da visina sankcija za navedene PQE zavisi od ukupnog trajanja isporuke nekvalitetne električne energije mjesečno, a u smislu padova napona, trajanje jednog urona je normalizovano bez racionalizacije njihove količine.

Popusti (doplate) za kvalitet električne energije primenjuju se u naseljima sa svim potrošačima.

Vrijednost popusta (prikupa) zavisi od:

iz broja PQE-a prema kojima je došlo do kršenja standarda na mjestu mjerenja električne energije tokom obračunskog perioda;

od relativnog vremena prekoračenja normalne i maksimalne dozvoljene vrijednosti PQE u tački kontrole napajanja tokom obračunskog perioda.

Konkretna vrijednost popusta (doplate), u zavisnosti od stepena kršenja ovih faktora, može biti od 0,2 do 10% tarife električne energije.

Plaćanje tarife sa popustom (doplatom) za CE vrši se za ukupan obim isporučene (potrošene) električne energije tokom obračunskog perioda. Ako je za prekršaj kriva energetska organizacija, kazna se sprovodi u vidu popusta od tarife, ako je kriv potrošač, u vidu doplate.

Za nedopuštena odstupanja napona i frekvencije predviđena je jednostrana odgovornost elektroenergetske organizacije. Za odstupanje napona, elektroenergetska organizacija je odgovorna potrošaču ako pretplatnik ne prekorači tehničke granice za potrošnju i proizvodnju reaktivne snage.

Odgovornost za kršenje normi za ostala četiri SCE-a snosi krivac za pogoršanje EK. Krivac se utvrđuje na osnovu poređenja dozvoljenog doprinosa uključenog u ugovor sa vrednošću razmatranog SCE-a na kontrolnoj tački sa stvarnim doprinosom utvrđenim merenjima.

Književnost

1. GOST 13109-97 "Standardi za kvalitet električne energije u sistemima napajanja opće namjene."

Smjernice za kontrolu i analizu kvaliteta električne energije u sistemima napajanja opšte namjene (RD 34.15.501 - 88).

I.V. Zhezhelenko Pokazatelji kvaliteta električne energije i njihova kontrola u industrijskim preduzećima. Moskva: Energoatomizdat, 1986. 168 str.

Ivanov V.S., Sokolov V.I. Načini potrošnje i kvalitet električne energije u sistemima napajanja industrijskih preduzeća. M.: Energoatomizdat, 1987.336 str.

Goryunov I.T., Mozgalev V.S., Dubinski E.V., Bogdanov V.A., Kartashev I.I., Ponomarenko I.S. Osnovni principi izgradnje sistema za praćenje, analizu i upravljanje kvalitetom električne energije. Elektrane, 1998, br. 12.

Pravila za primjenu popusta i doplata na tarife za kvalitet električne energije (odobrena od strane Glavgosenergonadzora 14. maja 1991. godine).

Petrov V.M., Ščerbakov E.F., Petrova M.V. O utjecaju kućnih električnih uređaja na rad susjednih električnih uređaja. Industrijska energija, 1998, br. 4.

Levin M.S., Muradyan A.E., Syrykh N.N. Kvalitet električne energije u ruralnim mrežama. Moskva: Energija, 1975. 224 str.

Kudrin B.I., Prokopchik V.V. Napajanje za industrijska preduzeća. Minsk .: Viša škola, 1988.357 str.

Uputstvo o postupku plaćanja električne i toplotne energije (registracioni broj 449 od 28. decembra 1993. Ministarstva pravde Ruske Federacije).

P.I. Golovkin Energetski sistem i potrošači električne energije M.: Energiya, 1973.168 str.

Mozgalev V.S., Bogdanov V.A., Kartashev I.I., Ponomarenko I.S., Syromyatnikov S.Yu. Procena efikasnosti kontrole kvaliteta električne energije u EPS-u. Elektrane, 1999, br.