Odjeljak broj 14-2. Kvaliteta električne energije

Uzročnici pogoršanja kvalitete električne energije

Svojstva električne energije, pokazatelji i najvjerojatniji krivci za pogoršanje kvalitete električne energije prikazani su u tablici 1.

Tablica 1. Svojstva električne energije, pokazatelji i najvjerojatniji krivci za pogoršanje kvalitete dvije električne energije.

Električna svojstva	CE indikator				Najvjerojatnije
					krivci za propadanje CE
					Opskrba energijom
Odstupanje napona	Stalno odstupanje napona
	δU y				organizacija
					Potrošač sa
Kolebanja napona	Raspon promjene napona δU t
	Doza treperenja P t				promjenjivo opterećenje
					Potrošač sa
Nesinusoidalnost	Koeficijent	iskrivljenje
	koničnost krivulje		napon K v		nelinearno opterećenje
	koeficijent n-tog harmonika
	komponenta napona K U(i)
					Potrošač s neuravnoteženim
Asimetrija	Koeficijent		asimetrija
trofazni sustav	stres			obrnuti	težak teret
stres	Sekvenca K 2U Faktor
	asimetrija napona na nuli
	nizovi K 0U
					Opskrba energijom
Odstupanje frekvencije	Odstupanje frekvencije ∆f
					organizacija
					Opskrba energijom
Pad napona	Trajanje pada napona ∆t p
					organizacija
					Opskrba energijom
Puls napona	Pulsni napon U imp
					organizacija
					Opskrba energijom
Privremeni	Privremeni koeficijent
prenapona	prenaponK perU				organizacija

Električni prijamnici raznih namjena napajaju se iz električnih mreža općeopskrbnih sustava; razmotrimo industrijske električne prijemnike.

Najčešći tipovi električnih prijemnika, koji se široko koriste u poduzećima raznih industrija, su elektromotori i električne rasvjetne instalacije. Sve su raširenije i elektrotermalne instalacije

ventilski pretvarači koji služe za pretvaranje izmjenične struje u istosmjernu. Istosmjerna struja u industrijskim poduzećima koristi se za napajanje istosmjernih motora, za elektrolizu, u galvanskim procesima, za neke vrste zavarivanja itd.

Električne rasvjetne instalacije sa žaruljama sa žarnom niti, fluorescentnim, lučnim, živinim, natrijevim i ksenonskim žaruljama koriste se u svim poduzećima za unutarnju i vanjsku rasvjetu, za potrebe gradske rasvjete itd. Žarulje sa žarnom niti karakteriziraju nazivni parametri: potrošnja energije P nom, svjetlosni tok

F nom, svjetlosna učinkovitost η nom (jednak omjeru svjetlosnog toka koji emitira svjetiljka do njegove snage) i prosječni nazivni vijek trajanja T nom Ovi pokazatelji uvelike ovise o naponu na stezaljkama žarulja sa žarnom niti. Promjene u naponu dovode do odgovarajućih promjena u svjetlosnom toku i osvjetljenju, što u konačnici utječe na produktivnost rada i ljudski umor.

Ventilski pretvarači su zbog specifičnosti svoje regulacije potrošači jalove snage (faktor snage ventilskih pretvarača u valjaonicama kreće se od 0,3 do 0,8), što uzrokuje značajna odstupanja napona u opskrbnoj mreži. Obično imaju automatski sustav upravljanja istosmjernom strujom faznom kontrolom. Pri porastu napona u mreži kut regulacije se automatski povećava, a kod pada napona opada. Povećanje napona za 1% dovodi do povećanja potrošnje jalove snage pretvarača za približno 1-1,4%, što dovodi do pogoršanja faktora snage. Viši harmonici napona i struje negativno utječu na električnu opremu, sustave automatizacije, relejnu zaštitu, telemehaniku i komunikacije. U električnim strojevima, transformatorima i mrežama nastaju dodatni gubici, otežava se kompenzacija jalove snage pomoću kondenzatorskih baterija, a smanjuje se vijek trajanja izolacije električnih strojeva. Nesinusni koeficijent

pri radu tiristorskih pretvarača valjaonica, vrijednosti veće od 30% mogu doseći na strani 10 kV napona koji ih napaja; ventilski pretvarači ne utječu na simetriju napona zbog simetrije njihovih opterećenja.

Električne instalacije za zavarivanje mogu uzrokovati poremećaj normalnih radnih uvjeta za druge električne potrošače. Konkretno, jedinice za zavarivanje, čija snaga trenutno doseže 1500 kW po jedinici, uzrokuju znatno veće fluktuacije napona u električnim mrežama nego, na primjer, pokretanje asinkronih motora s kaveznim rotorom. Osim toga, ove fluktuacije napona događaju se tijekom dugog vremenskog razdoblja i u širokom rasponu frekvencija, uključujući i najneugodnije područje za instalacije električne rasvjete (oko 10 Hz). Instalacije elektrolučnog zavarivanja izmjenične struje i kontaktnog zavarivanja predstavljaju jednofazno neravnomjerno i nesinusno opterećenje s niskim faktorom snage: 0,3 za elektrolučno zavarivanje i 0,7 za kontaktno zavarivanje. Transformatori za zavarivanje i uređaji male snage spojeni su na mrežu 380/220 V, snažniji - na mrežu 6 - 10 kV.

Elektrotoplinske instalacije, ovisno o načinu grijanja, dijele se u skupine: lučne peći, otporne peći izravnog i neizravnog djelovanja, elektroničke peći za taljenje, vakuumske, za pretaljenje troske, indukcijske peći. Ova skupina potrošača električne energije također ima nepovoljan utjecaj na elektroenergetsku mrežu, primjerice, elektrolučne peći snage do 10 MW trenutno se izvode kao monofazne. To dovodi do kršenja simetrije struja i napona. Osim toga, dovode do nesinusoidnih struja, a time i napona.

Glavni potrošači električne energije u industrijskim poduzećima su asinkroni elektromotori. Odstupanje napona od dopuštenih standarda utječe na učestalost njihovog rada, gubitke djelatne i jalove snage (smanjenje napona za 19%

nominalno uzrokuje povećanje gubitaka djelatne snage za 3%; povećanje napona za 1% dovodi do povećanja potrošnje jalove snage za 3%). Učinak asimetričnog načina je kvalitativno drugačiji u usporedbi sa simetričnim. Napon negativnog slijeda je od posebne važnosti. Otpor negativnog slijeda elektromotora približno je jednak otporu zaustavljenog motora i stoga je 5-8 puta manji od otpora pozitivnog slijeda. Stoga čak i mala neravnoteža napona uzrokuje značajne struje negativnog slijeda. Struje negativnog slijeda superponiraju se na struje pozitivnog slijeda i uzrokuju dodatno zagrijavanje statora i rotora (osobito masivnih dijelova rotora), što dovodi do ubrzanog starenja izolacije i smanjenja raspoložive snage motora. Dakle, životni vijek potpuno opterećenog asinkronog motora koji radi na asimetriji napona od 4% smanjuje se 2 puta.

Načini i sredstva poboljšanja kvalitete električne energije

Usklađenost PKE sa zahtjevima GOST-a postiže se rješenjima sklopa ili upotrebom posebnih tehničkih sredstava. Izbor ovih sredstava vrši se na temelju studije izvedivosti, a zadatak se ne svodi na minimiziranje štete, već na ispunjavanje zahtjeva GOST-a.

Za poboljšanje svih PKE, preporučljivo je spojiti električne prijemnike s kompliciranim načinima rada na EPS točke s najvećim vrijednostima snage kratkog spoja. Prilikom odabira sheme napajanja, poduzeća uzimaju u obzir ograničenje struja kratkog spoja na optimalnu razinu, uzimajući u obzir zadatak povećanja PCE.

Kako bi se smanjio utjecaj na "tiho" opterećenje električnih prijemnika tipa ventila i oštro promjenjivih opterećenja, veza takvih prijemnika provodi se u odvojenim dijelovima sabirnica trafostanica s transformatorima s razdvojenim namotima ili s dvostrukim reaktorima.

Mogućnosti poboljšanja svakog PKE-a.

1. Načini smanjenja fluktuacija frekvencije:

1.1 povećanje snage kratkog spoja na mjestu spajanja prijemnika s oštro promjenjivim i "tihim" opterećenjima;

1.2 napajanje oštro promjenjivih i "tihih" potrošača kroz odvojene grane razdvojenih namota transformatora.

2. Mjere za održavanje razine stresa u prihvatljivim granicama:

2.1. Racionalna izgradnja solarnih elektrana korištenjem povećanog napona vodova za opskrbu poduzeća; korištenje dubokih ulaza; optimalno opterećenje transformatora; opravdana uporaba vodiča u distribucijskim mrežama.

2.2. Upotreba kratkospojnika za napone do 1 kV između radionica

2.3 Smanjenje unutarnjeg otpora solarne elektrane poduzeća uključivanjem paralelnog rada GPP transformatora ako struje kratkog spoja ne prelaze dopuštene vrijednosti za uključivanje zaštitne opreme.

2.4 Regulacija napona generatora vlastitog napajanja.

2.5 Korištenje mogućnosti podešavanja sinkronih motora s automatskom regulacijom uzbude (AEC).

2.6 Ugradnja autotransformatora i uređaja za regulaciju napona (OLN) za energetske dvonamotne transformatore.

2.7 Primjena kompenzacijskih uređaja.

3. Smanjenje fluktuacija napona postiže se korištenjem:

3.1 Kod dvostrukih reaktora određuje se snaga oštro promjenjivog opterećenja koje se može priključiti na jednu granu reaktora.

izrazom	S r.n =			δU t			Gdje d U t	− kolebanja napona
			u kratkog spoja		50x in
			S n.t.		U n 2

na sabirnicama spojenim na jednu granu reaktora tijekom rada oštro promjenjivog opterećenja spojenog na drugu granu; u kratkog spoja −

napon kratkog spoja transformatora na koji je spojena dvojna prigušnica; S n.t. − nazivna snaga transformatora; x in je otpor grane reaktora; U n −

nazivni mrežni napon.

3.2 Za transformatore s razdvojenim namotom, najveća snaga oštro promjenjivog opterećenja spojenog na jedan namot određena je formulom S r.n = 0,8 S n.t. δ U t .

3.3 ugradnja uređaja za statičku kompenzaciju velike brzine.

4. Načini rješavanja viših harmonika:

4.1 Povećanje broja faza ispravljača.

4.2 Ugradnja filtera ili uređaja za kompenzaciju filtera.

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

5.1 Jednolika raspodjela jednofaznih opterećenja po fazama.

5.2 Spajanje neuravnoteženih trošila na dijelove mreže s većom snagom kratkog spoja ili povećanjem snage kratkog spoja.

5.3 Raspodjela nesimetričnih opterećenja na pojedine transformatore.

5.4 Korištenje posebnih tehnika za uklanjanje asimetrije: 5.4.1 Zamjena transformatora s dijagramom spajanja namota Y - Y 0

na transformatore sa shemom spajanja ∆ - Y 0 (u mrežama do

1 kV). U ovom slučaju struje nulte sekvence, umnošci tri, koje se zatvaraju u primarnom namotu, uravnotežuju sustav, a otpor nulte sekvence oštro

smanjuje se.

5.4.2 Jer Mreže 6-10 kV obično se izvode s izoliranom neutralnom nulom, tada se smanjenje asimetričnih komponenti postiže korištenjem kondenzatorskih baterija (koje se koriste za poprečnu kompenzaciju) uključenih u asimetrični ili nepotpuni trokut. U ovom slučaju, raspodjela ukupne snage BC između faza mreže provodi se na takav način da je generirana struja negativnog slijeda blizu vrijednosti struje negativnog slijeda opterećenja.

5.4.3 Učinkovito sredstvo je korištenje nereguliranih uređaja, na primjer, jednofaznog uređaja za uravnoteženje opterećenja temeljenog na Steinmetzovom krugu.

Ako je Z n = R n, tada

		simetrija
dolazi				izvršenje
Q L = Q C =				gdje je R n
aktivan				vlast
Shema uravnoteženja
opterećenja.
jednofazno opterećenje
			R n + j ωL,
Steinmetz				opterećenje
paralelno
spojite kladionicu, koja je na
				prikazano
točkasta linija

U tekstualnom dijelu projekta za napajanje potrebno je dati opis prijamnika električne energije s naznakom kategorije napajanja koja je za njih potrebna i opisom mjera za osiguranje ove kategorije.

Zahtjevi za pouzdanost napajanja.

Svi potrošači električne energije podijeljeni su u 3 kategorije pouzdanosti napajanja sukladno poglavlju. 1.2 PUE.

Prva kategorija- u normalnim režimima rada moraju biti opskrbljeni električnom energijom iz dva neovisna međusobno redundantna izvora napajanja, a prekid njihove opskrbe električnom energijom u slučaju nestanka struje iz jednog od izvora napajanja može se dopustiti samo za vrijeme automatske obnove napajanja. (vidi također prvu posebnu kategoriju).

Ove kategorije napajanja definirane su regulatornim dokumentima za svaku pojedinu vrstu opreme ili objekta (zgrada, struktura, mehanizam). Tehničkim uvjetima koje donosi mrežna organizacija utvrđuje se kategorija napajanja koju mrežna organizacija sa svoje strane osigurava. Usporedba se vrši na temelju lokalnih regulatornih dokumenata koji definiraju kategoriju pouzdanosti određene vrste električnih prijemnika. Ako je kategorija napajanja prema tehničkim specifikacijama niža od propisane regulatornim dokumentima, tada je potrebno poduzeti mjere za osiguranje potrebne kategorije ugradnjom dodatnih izvora električne energije - baterija, dizel generatora.

U vezi sa zamjenom GOST 13109-97 s GOST 32144-2013. Norme za kvalitetu električne energije u sustavima opskrbe električnom energijom opće namjene i uvođenje GOST R 50571.5.52-2011 (IEC 60364-5-52:2009) Niskonaponske električne instalacije. Izbor i montaža električne opreme. Promijenjeni su uobičajeni zahtjevi za projektante u pogledu gubitaka napona u električnim mrežama, kao i za proračun gubitaka napona.

Evo primjera odlomka iz Objašnjenja:

U kategoriju I razvrstavaju se uređaji za dojavu požara, sustavi za dojavu požara, uređaji za gašenje požara, uređaji za nužnu rasvjetu i nužnu rasvjetu. Omogućuje ATS uređaj, UPS

Kako bi se osigurala druga kategorija pouzdanosti na mjestu, koristi se karantenski objekt jednotransformatorski trafostanica sa uvodom u zgradu dva kabla iz trafostanice i dizel agregata.

Električni prijamnici I. kategorije u normalnim načinima rada moraju imati električnu energiju iz dva neovisna, međusobno redundantna izvora, a prekid njihove opskrbe u slučaju nestanka struje iz jednog od izvora može se dopustiti samo za vrijeme trajanja automatskog vraćanja struje. U tom smislu, rasvjetna tijela za hitne slučajeve koriste se s jedinicama za hitne slučajeve. Agregati za hitne slučajeve također su ugrađeni u mikroklimatske centrale i uređaje za dojavu požara i sustave za dojavu požara.

MINISTARSTVO ZNANOSTI I OBRAZOVANJA UKRAJINE

DRŽAVNA VISOKOŠKOLSKA USTANOVA

NACIONALNO TEHNIČKO SVEUČILIŠTE DONETSK

Istraživački rad

na temu: “Kvaliteta električne energije”

Završena st.gr. _________________________________ datum potpis Provjereno ________________________ datum potpis

Donjeck, 2011

Rad sadrži: 27 stranica, 7 slika, 1 tablicu, 6 izvora. Predmet istraživanja je: kvaliteta električne energije u elektroenergetskim sustavima Ukrajine. Svrha rada: upoznati čimbenike koji utječu na kvalitetu električne energije i načine njezine regulacije; saznati kako se provodi automatska regulacija kvalitete električne energije; odrediti kako će kvaliteta električne energije utjecati na njezinu cijenu. U radu su ispitani sustavi napajanja i potrošnje električne energije različitih izvedbi i identificirani su glavni problemi tih sustava koji mogu dovesti do pada kvalitete električne energije. ELEKTRIČNA ENERGIJA, KVALITETA ELEKTRIČNE ENERGIJE, NESIMETRIJA NAPONA, PRENAPONI, AUTOMATSKO UPRAVLJANJE, ELEKTRIČNI SUSTAV.

1. Indikatori kvalitete električne energije…………………………………………4 1.1 Odstupanje napona……………………………………………………………6 1.2 Fluktuacije napona………………………………………………….8 1.2.1 Utjecaj fluktuacija napona na rad električne opreme…………………………………… ……………………..8 1.2.2 Mjere za smanjenje fluktuacija napona…………….9 1.3 Asimetrija napona……………………………………………10 1.3. 1 Utjecaj asimetrije napona na rad električne opreme…………………………………………………………11 1.3.2 Mjere za smanjenje asimetrije napona…………12 1.4 Napon ne -sinusoidalnost………………………………… …..12 1.4.1 Utjecaj nesinusoidnog napona na rad električne opreme……………………………………… ……………….13 1.4.2 Mjere za smanjenje nesinusoidnog napona..14 1.5 Odstupanje frekvencije ………………………………………………….15 1.6 Privremeni prenapon… ……………………………………………………15 1.7 Pulsni prenapon………… ………………………….....16 2. Automatska kontrola snage kvaliteta…………..16 2.1 Osnovni zahtjevi za modele električnih sustava koji sadrže distribuirane mješovite izvore izobličenja napona………… ..17 2.2 Metodologija utvrđivanja stvarnog utjecaja potrošača na energetsku učinkovitost...19 3. Plaćanje električne energije ovisno o njezinoj kvaliteti……………….22 Literatura………………………………………………………………………………………. ..26

1 POKAZATELJI KVALITETE ELEKTRIČNE ENERGIJE

Električni uređaji i oprema dizajnirani su za rad u specifičnom elektromagnetskom okruženju. Elektromagnetsko okruženje smatra se sustavom napajanja i električnim uređajima i opremom povezanim s njim, koji su povezani induktivno i stvaraju smetnje u jednom ili drugom stupnju, negativno utječući jedni na druge na rad. Ako je moguće da oprema normalno radi u postojećem elektromagnetskom okruženju, govori se o elektromagnetskoj kompatibilnosti tehničke opreme. Jedinstveni zahtjevi za elektromagnetsko okruženje utvrđeni su standardima, što omogućuje stvaranje opreme i jamči njenu izvedbu u uvjetima koji ispunjavaju te zahtjeve. Norme utvrđuju prihvatljive razine smetnji u električnoj mreži koje karakteriziraju kvalitetu električne energije i nazivaju se indikatori kvalitete električne energije (PQI). Evolucijskom promjenom tehnologije mijenjaju se i zahtjevi za elektromagnetsko okruženje, naravno u smjeru pooštravanja. Tako je naš standard za kvalitetu električne energije, GOST 13109 iz 1967., revidiran 1987. s razvojem tehnologije poluvodiča, a revidiran 1997. s razvojem mikroprocesorske tehnologije. Pokazatelji kvalitete električne energije, metode njihove ocjene i standardi utvrđeni su Međudržavnom normom: „Električna energija. Elektromagnetska kompatibilnost tehničke opreme. Norme za kvalitetu električne energije u sustavima opskrbe električnom energijom opće namjene" GOST 13109-97. Tablica 1.1 – Standardizacija pokazatelja kvalitete električne energije

	Naziv PKE	Najvjerojatniji uzrok
Odstupanje napona
	postojano odstupanje napona	raspored opterećenja potrošača
Kolebanja napona
	raspon napona	potrošača s brzo promjenjivim opterećenjem
	doza treperenja
Asimetrija napona u trofaznom sustavu
	faktor negativne sekvence naponske asimetrije	potrošač s asimetričnim opterećenjem
	koeficijent asimetrije napona nulte sekvence
Nesinusoidalni valni oblik napona
	faktor izobličenja valnog oblika napona	potrošač s nelinearnim opterećenjem
	koeficijent n-te harmonijske komponente napona
	odstupanje frekvencije	karakteristike mreže, klimatski uvjeti ili prirodni fenomeni
	trajanje pada napona
	impulsni napon
	privremeni faktor prenapona

Većina pojava koje se događaju u električnim mrežama i pogoršavaju kvalitetu električne energije nastaju zbog osobitosti zajedničkog rada električnih prijamnika i električne mreže. Sedam PCE uglavnom su uzrokovani gubicima (padovima) napona na dijelu električne mreže iz kojeg se napajaju susjedni potrošači. Gubici napona u dionici električne mreže (k) određeni su izrazom: ΔU k = (P k ·R k + Q k ·X k) / U nom Ovdje su aktivni (R) i reaktivni (X) otpor k-ti dio mreže su gotovo konstantne, a djelatna (P) i reaktivna (Q) snaga koje teku kroz k-ti dio mreže su promjenjive, a priroda tih promjena utječe na stvaranje elektromagnetskih smetnji:

S sporom promjenom opterećenja u skladu s njegovim rasporedom, postoji odstupanje napona; S oštro promjenjivom prirodom opterećenja, postoje fluktuacije napona; S asimetričnom raspodjelom opterećenja po fazama električne mreže, postoji asimetrija napona u trofaznom sustavu; S nelinearnim opterećenjem postoji nesinusoidni oblik krivulje napona.

U vezi s ovim pojavama potrošači električne energije imaju mogućnost na ovaj ili onaj način utjecati na njezinu kvalitetu. Sve ostalo što pogoršava kvalitetu električne energije ovisi o karakteristikama mreže, klimatskim uvjetima ili prirodnim pojavama. Stoga potrošač električne energije nema mogućnosti utjecati na to, on može samo zaštititi svoju opremu posebnim sredstvima, na primjer, brzim zaštitnim uređajima ili uređajima zajamčenog napajanja (UPS). 1.1 Odstupanje napona. Odstupanje napona je razlika između stvarnog napona u ustaljenom stanju rada sustava napajanja i njegove nazivne vrijednosti. Odstupanje napona u jednoj ili drugoj točki mreže događa se pod utjecajem promjena opterećenja u skladu s njegovim rasporedom.

Utjecaj odstupanja napona na rad električne opreme:

Tehnološke instalacije:

Kada se napon smanji, tehnološki proces se značajno pogoršava i njegovo trajanje se povećava. Posljedično se povećava trošak proizvodnje.Kad porast napona smanjuje se radni vijek opreme i povećava se vjerojatnost nezgoda.Kada dođe do značajnih odstupanja napona dolazi do kvara u tehnološkom procesu.

Rasvjeta:

Životni vijek rasvjetnih žarulja se smanjuje, pa se pri vrijednosti napona od 1,1 U nom životni vijek žarulja sa žarnom niti smanjuje za 4 puta.Pri vrijednosti napona od 0,9 U nom svjetlosni tok žarulja sa žarnom niti smanjuje se za 40 % a fluorescentne svjetiljke za 15%.Kada je napon manji od 0,9 U nom, fluorescentne svjetiljke trepere, a na 0,8 U nom jednostavno ne svijetle.

Električni pogon:

Kada se napon na stezaljkama asinkronog elektromotora smanji za 15%, moment se smanji za 25%. Motor se možda neće pokrenuti ili se može zaustaviti.

Kada se napon smanjuje, struja potrošena iz mreže se povećava, što dovodi do zagrijavanja namota i smanjenja vijeka trajanja motora. S produljenim radom na naponu od 0,9 U nazivni radni vijek motora smanjuje se za polovicu.S povećanjem napona za 1% jalova snaga koju troši motor povećava se za 3...7%. Učinkovitost pogona i mreže je smanjena.

Generalizirani čvor opterećenja električnih mreža (prosječno opterećenje) je:
- 10% specifičnog opterećenja (na primjer, u Moskvi je to metro - ~ 11%);
-30% rasvjeta itd.;
- 60% asinkroni elektromotori. Stoga GOST 13109-97 utvrđuje normalne i najveće dopuštene vrijednosti odstupanja napona u stabilnom stanju na stezaljkama električnih prijemnika unutar granica, odnosno δUy nor = ± 5% i δUy pre = ± 10% nazivnog napona mreže . Ovi zahtjevi mogu se ispuniti na dva načina: smanjenjem gubitaka napona i regulacijom napona. ΔU = (P R + Q X) / U CPU (TP) Smanjenje gubitaka napona (ΔU) postiže se:

Odabir poprečnog presjeka vodiča dalekovoda (≡ R) prema uvjetima gubitka napona Korištenje longitudinalne kapacitivne kompenzacije reaktancije voda (X). Međutim, to je opasno zbog povećanja struje kratkog spoja na X → 0. Kompenzacija reaktivne snage (Q) za smanjenje njezinog prijenosa kroz električne mreže, pomoću kondenzatorskih jedinica i sinkronih elektromotora koji rade u načinu preuzbude.

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

Regulacija napona:

U elektroenergetskom centru se regulacija napona (U CPU) provodi pomoću transformatora opremljenih uređajem za automatsku regulaciju omjera transformacije ovisno o veličini opterećenja - regulacija pod opterećenjem (OLTC). ~10% transformatora je opremljeno takvim uređajima. Područje regulacije je ± 16% s diskretnošću od 1,78%.Napon se može regulirati u međutransformatorskim podstanicama (UTS) pomoću transformatora opremljenih uređajem za preklapanje odvojaka na namotima s različitim omjerima transformacije - preklapanje bez pobude (SWB), tj. s isključenjem iz mreže. Kontrolni raspon ± 5% s rezolucijom od 2,5%.

Odgovornost za održavanje napetosti unutar granica utvrđenih GOST 13109-97, dodjeljuje se organizaciji za opskrbu energijom.

Doista, prva (R) i druga (X) metoda odabrane su prilikom projektiranja mreže i ne mogu se kasnije mijenjati. Treća (Q) i peta (U TP) metoda su dobre za reguliranje sezonskih promjena opterećenja mreže, ali je potrebno centralizirano upravljati načinima rada kompenzacijske opreme potrošača, ovisno o načinu rada cijele mreže, odnosno organizacije za opskrbu energijom. Četvrta metoda - regulacija napona u centru napajanja (U CPU), omogućuje organizaciji opskrbe energijom brzu regulaciju napona u skladu s rasporedom opterećenja mreže. GOST 13109-97 utvrđuje dopuštene vrijednosti odstupanja napona u stabilnom stanju na stezaljkama električnog prijemnika. A granice promjene napona na mjestu priključka potrošača moraju se izračunati uzimajući u obzir pad napona od ove točke do prijemnika energije i navedene u ugovoru o opskrbi energijom. 1.2 Fluktuacije napona Fluktuacije napona su brzo promjenjiva odstupanja napona koja traju od pola ciklusa do nekoliko sekundi. Oscilacije napona nastaju pod utjecajem brze promjene opterećenja mreže. Izvori fluktuacija napona su snažni električni prijemnici s impulsnom, oštro promjenjivom prirodom potrošnje aktivne i jalove energije: lučne i indukcijske peći; električni strojevi za zavarivanje; elektromotora pri pokretanju.

Kako bi se ocijenila opskrbna mreža, kvalitetu električne energije potrebno je kvantitativno izraziti. Pružatelji su dužni održavati usklađenost s GOST karakteristikama kao što su fluktuacije napona i frekvencije. Ovisno o priključenim potrošačima, vrijednosti glavnih pokazatelja se mijenjaju, što, ako su njihova odstupanja značajna, može dovesti do kvara kućanskih aparata.

Što utječe na karakteristike mreže napajanja?

Kvaliteta električne energije ovisi o velikom broju čimbenika koji mijenjaju pokazatelje izvan granica utvrđenih propisima. Dakle, napon može biti previsok zbog nesreće na trafostanici. Niske vrijednosti pojavljuju se navečer ili u ljetnoj sezoni, kada se ljudi vraćaju kući i uključuju televizore, električne štednjake i split sustave.

Kvaliteta električne energije prema GOST-ovima može malo varirati. U vrlo lošim opskrbnim mrežama potrošači moraju koristiti stabilizatore napona. Kontrola nad karakteristikama povjerena je Rospotrebnadzoru, koji se može kontaktirati ako se pojave nedosljednosti.

Kvaliteta napajanja može ovisiti o sljedećim čimbenicima:

• Dnevne fluktuacije povezane s neravnomjernim priključkom potrošača ili s utjecajem plime i oseke na morskim postajama.
• Promjene u zračnom okruženju: vlaga, stvaranje leda na električnim žicama.
• Promjene u vjetru kada se energija proizvodi pomoću vjetroturbina.
• Kvaliteta ožičenja će se s vremenom istrošiti.

Zašto su potrebne glavne karakteristike mreže napajanja?

Kvantitativna vrijednost i pogreške odstupanja parametara utvrđuju se u skladu s GOST-om. Kvaliteta električne energije navedena je u dokumentu 32144-2013. Ove pokazatelje bilo je potrebno legalizirati zbog opasnosti od požara u potrošačkim uređajima, kao i poremećaja rada električnih uređaja u instalacijama osjetljivim na pad napona. Najnoviji uređaji uobičajeni su u medicinskim ustanovama, istraživačkim centrima i vojnim objektima.

Električna energija je ažurirana 2013. godine zbog razvoja energetskog tržišta i pojave novih elektroničkih uređaja. Električnu energiju, kao dio opskrbe, treba smatrati proizvodom koji zadovoljava određene kriterije. U slučaju odstupanja od utvrđenih karakteristika, pružateljima se može primjenjivati ​​administrativna odgovornost. Ako su zbog fluktuacija ulaznog napona ljudi bili ili mogli biti ozlijeđeni, tada može nastupiti kaznena odgovornost.

Što se događa potrošačima kada odstupe od uobičajenih prehrambenih obrazaca?

Parametri kvalitete električne energije utječu na vrijeme rada povezanih uređaja; to često postaje kritično u proizvodnji. Produktivnost vodova se smanjuje i povećava. Dakle, okretni moment na osovini motora se smanjuje kada vrijednosti indikatora opskrbne mreže padnu. Životni vijek rasvjetnih svjetiljki se skraćuje, svjetlosni tok lampi postaje manji ili treperi, što utječe na proizvode proizvedene u staklenicima. Postoji značajan utjecaj na procese drugih biokemijskih reakcija.

Prema zakonima fizike, smanjenje napona uz stalno opterećenje na osovini motora dovodi do brzog povećanja struje. To pak dovodi do kvarova sigurnosnih prekidača. Kao rezultat toga, izolacija se topi; u najboljem slučaju izgaraju; u najgorem slučaju namoti motora i elektronički elementi nepovratno propadaju. Pod sličnim okolnostima, električno brojilo počinje se okretati većom brzinom. Vlasnik prostora trpi gubitke.

Kriteriji za ocjenu opskrbne mreže

Što sadrži GOST? Kvaliteta električne energije određena je karakteristikama trofaznih mreža i uobičajenih kućanskih krugova s ​​frekvencijom od 50 Hz:

• Stalna vrijednost odstupanja napona određuje vrijednost karakteristike pri kojoj potrošači mogu funkcionirati bez kvara. Donja normalna granica postavljena je od 220 V do 209 V, a gornja normalna granica na 231 V.
• Raspon promjene ulaznog napona je razlika između efektivne i amplitudne vrijednosti. Mjerenja se vrše po ciklusu razlike parametara.
• Doza treperenja dijeli se na kratkotrajnu, unutar 10 minuta, i dugoročnu, definiranu kao 2 sata. Pokazuje stupanj osjetljivosti ljudskog oka na treperavo svjetlo uzrokovano fluktuacijama napajanja.
• Napon pulsa opisuje se vremenom oporavka, koje ima različite vrijednosti ovisno o uzroku prenapona.
• Koeficijenti za ocjenu kvalitete opskrbne mreže: sinusno izobličenje, privremene vrijednosti prenapona, harmonijske komponente, asimetrija obrnutog i nultog slijeda.
• Interval pada napona određen je razdobljem oporavka parametra utvrđenog u skladu s GOST-om.
• Odstupanje frekvencije napajanja dovodi do oštećenja električnih dijelova i vodiča.

Fiksno ulazno odstupanje

Trude se da pokazatelji kvalitete električne energije odgovaraju utvrđenim ocjenama propisanim u zakonskim aktima. Obraća se pozornost na pogreške koje nastaju pri mjerenju U i f. Ako postoje pogreške, možete se obratiti nadzornim tijelima kako bi opskrbljivač električne energije bio odgovoran.

Opći zahtjevi za kvalitetu električne energije uključuju parametar odstupanja napona napajanja koji se dijeli u dvije skupine:

• Normalni način rada, kada je odstupanje ±5%.
• Dopuštena radna granica postavljena je za fluktuacije od ±10%. Za mrežu od 220 V, to će biti minimalni prag od 198 V i maksimalni 242 V.

Ponovno uspostavljanje napona trebalo bi se dogoditi unutar vremenskog intervala od najviše dvije minute.

Raspon opskrbne mreže se mijenja

Standardi kvalitete električne energije sadrže nadzor nad takvim parametrom kao što su fluktuacije komponenti napona. Postavlja razliku između gornjeg i donjeg praga amplitude. S obzirom na to da su tolerancije odstupanja parametra od zadane vrijednosti u granicama od ±5%, raspon graničnog načina rada ne može biti veći od ±10%. Opskrbna mreža od 220 V ne može varirati više ili manje od 22 V, a 380 V radi normalno unutar ±38 V.

Rezultirajući raspon fluktuacija napona izračunava se pomoću sljedećeg izraza ΔU = U max −U min, u standardima su rezultati naznačeni u % prema izračunima ΔU = ((U max −U min)/U nominalno)*100%.

Ulazna nestabilnost

Sustav kvalitete električne energije uključuje mjerenje doze flikera. Ovaj pokazatelj bilježi poseban uređaj - mjerač treperenja, koji bilježi amplitudno-frekvencijski odziv. Dobiveni rezultati uspoređuju se s krivuljom osjetljivosti vidnog organa.

GOST utvrđuje dopuštene granice za promjenu doze treperenja:

• Kratkoročne fluktuacije pokazatelj ne bi trebao biti veći od 1,38.
• Dugoročne promjene moraju biti unutar vrijednosti parametra od 1,0.

Ako govorimo o gornjoj granici indikatora kruga žarulje sa žarnom niti, tada je potrebno da rezultat bude unutar sljedećih granica:

• Kratkoročne fluktuacije - indikator je postavljen na 1,0.
• Dugoročne promjene parametra - 0,74.

Opipljive promjene

Mjerenja kvalitete električne energije uključuju mjerenja takve komponente kao što su impulsi napona napajanja. To se objašnjava oštrim padovima i porastima električne energije unutar odabranog intervala. Razlozi ove pojave mogu biti istodobna uključenja većeg broja potrošača, utjecaj elektromagnetskih smetnji uslijed grmljavinskog nevremena.

Utvrđena su razdoblja oporavka napona koja ne utječu na rad potrošača:

• Razlozi za razlike su grmljavinska nevremena i druge prirodne elektromagnetske smetnje. Razdoblje oporavka nije dulje od 15 μs.
• Ako su se impulsi pojavili zbog neravnomjernog uključivanja potrošača, tada je period znatno duži i iznosi 15 ms.

Najveći broj nesreća na trafostanicama događa se zbog udara groma u instalaciju. Izolacija vodiča odmah trpi. Veličina prenapona može doseći stotine kilovolti. Za to postoje zaštitni uređaji, ali ponekad zakažu i uočava se zaostali potencijal. U tim trenucima ne dolazi do kvara zbog čvrstoće izolacije.

Ulazno vrijeme opadanja

Mjereni parametar opisuje se kao pad napona koji pada unutar granica od ±0,1U nominalnog u intervalu od nekoliko desetaka milisekundi. Za mrežu od 220 V dopuštena je promjena indikatora do 22 V, ako je 380 V, onda ne više od 38 V. Dubina pada izračunava se prema izrazu: ΔU n = (U nominalni −U min) /U nominalno.

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

Kontrola kvalitete električne energije zahtijeva uzimanje u obzir učestalosti kvarova, određene formulom: Fn=(m(ΔU n ,Δt n)/M)*100%. Ovdje:

• m(ΔU n ,Δt n) definira se kao broj padova u postavljenom vremenu s dubinom ΔU n i trajanjem Δt n.
• M je ukupan broj odbijanja tijekom odabranog razdoblja.

Zašto je potrebna vrijednost raspada?

Parametar, trajanje opadanja ulazne vrijednosti, potreban je za procjenu pouzdanosti isporučene energije u kvantitativnom smislu. Na ovaj pokazatelj može utjecati učestalost nesreća u trafostanici zbog nemara osoblja i udara groma. Rezultat studije kvara je predviđanje stupnja kvara u mreži koja se razmatra.

Statistički podaci omogućuju okvirne zaključke o stabilnosti opskrbe, a opskrbljivaču električne energije dostavljaju se preporučeni podaci za provođenje preventivnih mjera na instalacijama.

Odstupanje frekvencije

Održavanje frekvencije unutar određenih granica nužan je zahtjev potrošača. Ako se pokazatelj smanji za 1%, gubici su veći od 2%. To se izražava u ekonomskim troškovima i smanjenoj produktivnosti poduzeća. Za prosječnu osobu to rezultira većim iznosima na računima za struju.

Brzina vrtnje asinkronog motora izravno ovisi o frekvenciji opskrbne mreže. Grijaći grijaći elementi imaju niži učinak kada se parametar smanji ispod 50 Hz. Ako su vrijednosti previsoke, može doći do oštećenja potrošača ili drugih mehanizama koji nisu dizajnirani za veliki moment.

Odstupanje frekvencije može utjecati na rad elektronike. Stoga se smetnje pojavljuju na TV ekranu kada se indikator promijeni za ±0,1 Hz. Osim vizualnih nedostataka, povećava se rizik od kvara mikroelemenata. Metoda borbe protiv odstupanja u kvaliteti električne energije je uvođenje rezervnih pogonskih jedinica, koje omogućuju automatsko vraćanje napona u određenim intervalima.

Izgledi

Za normalan rad opskrbne mreže uvedena je kontrola sljedećih koeficijenata:

• Nesinusoidalna krivulja napona. Izobličenje sinusnog vala nastaje zbog snažnih potrošača: grijaćih elemenata, konvekcijskih pećnica, strojeva za zavarivanje. Ako ovaj parametar odstupa, životni vijek namota motora se smanjuje, rad automatizacije releja je poremećen, a tiristorski upravljani pogonski sustavi ne uspijevaju.
• Privremeni prenapon je kvantitativna procjena promjene impulsa u ulaznoj veličini.
• N-ti harmonik je sinusna karakteristika naponske karakteristike dobivene na ulazu. Izračunate vrijednosti dobivene su iz tabličnih podataka za svaki harmonik.
• Važno je uzeti u obzir asimetriju ulazne veličine u obrnutom ili nultom nizu kako bi se eliminirali slučajevi neravnomjerne raspodjele faza. Takvi se uvjeti češće javljaju kada je mreža napajanja povezana prema krugu zvijezda ili trokut prekinuta.

Vrste zaštite od nepredvidivih promjena u mreži napajanja

Poboljšanje kvalitete električne energije mora se provoditi u rokovima određenim zakonom. Ali potrošač ima pravo zaštititi svoju opremu sljedećim sredstvima:

• Stabilizatori snage jamče da se ulazna vrijednost održava unutar navedenih granica. Kvalitetna energija postiže se i kod odstupanja ulazne vrijednosti veće od 35%.
• Izvori su dizajnirani da održavaju performanse potrošača u određenom vremenskom razdoblju. Uređaji se napajaju akumuliranom energijom u vlastitoj bateriji. U slučaju nestanka struje, besprekidni izvori napajanja sposobni su održavati funkcionalnost opreme cijelog ureda nekoliko sati.
• Uređaji za zaštitu od prenapona rade na principu releja. Nakon što ulazna vrijednost prijeđe postavljenu granicu, krug se otvara.

Sve vrste zaštite moraju se kombinirati kako bi se osiguralo potpuno povjerenje da će skupa oprema ostati netaknuta tijekom nesreće u trafostanici.

Kvaliteta električne energije

Uvod

napon električne energije

Električna energija kao roba koristi se u svim sferama ljudske djelatnosti, ima skup specifičnih svojstava i izravno je uključena u stvaranje drugih vrsta proizvoda, utječući na njihovu kvalitetu. Pojam kvalitete električne energije (EQ) razlikuje se od pojma kvalitete ostalih vrsta proizvoda. Svaki električni prijamnik projektiran je za rad pod određenim parametrima električne energije: nazivna frekvencija, napon, struja itd., stoga za njegov normalan rad mora biti osiguran potreban CE. Dakle, kakvoća električne energije određena je ukupnošću njezinih svojstava pod kojima električni prijamnici (ER) mogu normalno raditi i obavljati svoje namjenjene funkcije.

CE na mjestu proizvodnje ne jamči njegovu kvalitetu na mjestu potrošnje. EC prije i nakon uključivanja električne energije na mjestu njegovog spajanja na električnu mrežu može biti različit. CE je također karakteriziran izrazom "elektromagnetska kompatibilnost". Pod elektromagnetskom kompatibilnošću podrazumijeva se sposobnost elektroničkog uređaja da normalno funkcionira u svom elektromagnetskom okruženju (u električnoj mreži na koju je spojen), bez stvaranja neprihvatljivih elektromagnetskih smetnji za druge elektroničke uređaje koji rade u istom okruženju.

Problem elektromagnetske kompatibilnosti industrijskih elektroenergetskih sustava s elektroenergetskom mrežom akutno se pojavio u vezi sa širokom upotrebom snažnih ventilskih pretvarača, elektrolučnih peći za taljenje čelika i instalacija za zavarivanje, koji su, unatoč isplativosti i tehnološkoj učinkovitosti, , imaju negativan utjecaj na CE.

Kućanski ED, poput industrijskih, također moraju imati elektromagnetsku kompatibilnost s drugim ED-ovima uključenim u opću električnu mrežu, ne smiju smanjivati ​​njihovu radnu učinkovitost i ne degradirati PCE.

CE u industriji ocjenjuje se prema tehničko-ekonomskim pokazateljima, koji uzimaju u obzir štete zbog oštećenja materijala i opreme, poremećaja tehnološkog procesa, pogoršanja kvalitete proizvoda i smanjenja produktivnosti rada - tzv. šteta. Osim toga, postoje elektromagnetska oštećenja od nekvalitetne električne energije, koja se karakteriziraju povećanjem gubitaka električne energije, kvarom električne opreme, poremećajem automatike, telemehanike, komunikacija, elektroničke opreme itd.

CE je usko povezan s pouzdanošću opskrbe električnom energijom, budući da je normalan način napajanja potrošača onaj u kojem potrošači dobivaju električnu energiju bez prekida, u količini prethodno dogovorenoj s elektroopskrbnom organizacijom i standardizirane kvalitete. Članak 542. Građanskog zakonika Ruske Federacije obvezuje opskrbu električnom energijom, čija kvaliteta udovoljava zahtjevima državnih standarda i drugih obveznih pravila ili ugovora o opskrbi energijom.

U skladu sa Zakonom Ruske Federacije „O zaštiti prava potrošača” (članak 7.) i Dekretom Vlade Rusije od 13. kolovoza 1997. br. 1013, električna energija podliježe obveznom certificiranju prema pokazateljima kvaliteta električne energije utvrđena GOST 13109-97 "Norme kvalitete električne energije u sustavima opskrbe električnom energijom." To znači da svaka organizacija za opskrbu energijom, uz licencu za proizvodnju, prijenos i distribuciju električne energije, mora dobiti certifikat koji potvrđuje da kvaliteta energije koju isporučuje udovoljava zahtjevima GOST 13109-97.

1. Osnovne odredbe državnog standarda za kvalitetu električne energije

GOST 13109-97 „Norme za kvalitetu električne energije u sustavima opskrbe električnom energijom opće namjene” (u daljnjem tekstu: GOST) utvrđuje pokazatelje i standarde za kvalitetu električne energije u električnim mrežama općenamjenskih sustava opskrbe električnom energijom izmjeničnog trostrukog napajanja. fazne i jednofazne struje frekvencije 50 Hz na mjestima do kojih se nalaze električne mreže u vlasništvu raznih potrošača električne energije, odnosno primatelja električne energije (mjesta zajedničkog priključka). GOST 13109-97 međudržavni je standard i na snazi ​​je u Ruskoj Federaciji od 1. siječnja 1999. godine.

CE ograničenja utvrđena standardom su razine elektromagnetske kompatibilnosti za dirigirane elektromagnetske smetnje u sustavima napajanja opće namjene. Pod uvjetom usklađenosti s utvrđenim CE standardima, osigurava se elektromagnetska kompatibilnost električnih mreža energetskih organizacija i električnih mreža potrošača električne energije ili električne energije.

Norma ne utvrđuje zahtjeve za EC u električnim mrežama posebne namjene (kontakt, vuča, komunikacije), pokretnim instalacijama (zrakoplovi, vlakovi, brodovi) itd.

Dirigirane elektromagnetske smetnje u sustavu napajanja su elektromagnetske smetnje koje se šire kroz elemente električne mreže.

Točka općeg priključka - točka u električnoj mreži opće namjene koja je električki najbliža mrežama predmetnog potrošača električne energije, na koju su priključene ili se mogu priključiti električne mreže drugih potrošača.

Norma ne utvrđuje CE standarde za načine vožnje uzrokovane višom silom (izvanredni vremenski uvjeti, prirodne katastrofe itd.).

GOST 13109-97 je prvi standard u području energetske učinkovitosti, koji kaže da su utvrđeni standardi podložni uključivanju u tehničke uvjete za priključenje potrošača iu ugovore o opskrbi energijom.

Kako bi se osigurale standardne norme na mjestima općeg priključka, potrošačima koji su krivci pogoršanja energetske učinkovitosti omogućeno je da u tehničkim specifikacijama za priključak i ugovorima o opskrbi energijom utvrde strože standarde (s manjim rasponima promjene odgovarajući pokazatelji energetske učinkovitosti) od onih utvrđenih u standardu.

Norme norme moraju se primjenjivati ​​u projektiranju i radu električnih mreža, pri utvrđivanju razina otpornosti elektroničkih uređaja na smetnje i razina elektromagnetskih smetnji koje ti prijamnici unose u električnu mrežu na koju su spojeni.

2. Pokazatelji kvalitete električne energije

Norma utvrđuje sljedeće pokazatelje kvalitete električne energije (PQE):

Stalno odstupanje napona;

raspon promjene napona;

doza treperenja;

koeficijent n-te harmonijske komponente napona;

odstupanje frekvencije;

trajanje pada napona;

impulsni napon;

privremeni faktor prenapona.

Pri određivanju vrijednosti nekih PKE, norma uvodi sljedeće pomoćne parametre električne energije:

Interval između promjena napona;

dubina pada napona;

učestalost padova napona;

trajanje pulsa na razini od 0,5 njegove amplitude;

trajanje privremenog prenapona.

Dio PKE karakterizira stacionarne režime rada električne opreme organizacije za opskrbu energijom i potrošača EE i daje kvantitativnu ocjenu CE značajki tehnološkog procesa proizvodnje, prijenosa, distribucije i potrošnje EE. Ovi PKE uključuju: odstupanje napona u stacionarnom stanju, koeficijent sinusoidnog izobličenja krivulje napona, koeficijent n-te harmonijske komponente napona, koeficijent asimetrije napona negativnog slijeda, koeficijent asimetrije napona nulte sekvence, devijaciju frekvencije, raspon promjene napona.

Svi PCE-ovi povezani s naponom procjenjuju se na temelju njihovih trenutnih vrijednosti.

Za karakterizaciju gore navedenih pokazatelja, standard utvrđuje numeričke normalne i najveće dopuštene vrijednosti PKE ili normi.

Drugi dio PKE karakterizira kratkotrajne smetnje koje se javljaju u električnoj mreži kao rezultat sklopnih procesa, atmosferskih pojava s grmljavinom, rada zaštitne opreme i automatizacije te u načinima rada nakon nužde. To uključuje padove napona i impulse, kratkotrajne prenapone. Za ove PKE-ove standard ne utvrđuje prihvatljive numeričke vrijednosti. Kako bi se kvantificirali ti PCE-ovi, moraju se izmjeriti amplituda, trajanje, učestalost njihove pojave i druge karakteristike koje su utvrđene, ali nisu standardizirane standardom. Statistička obrada ovih podataka omogućuje izračunavanje generaliziranih pokazatelja koji karakteriziraju određenu električnu mrežu u smislu vjerojatnosti kratkotrajnih smetnji.

Za procjenu usklađenosti PKE s navedenim standardima (s izuzetkom trajanja padova napona, impulsnog napona i privremenog koeficijenta prenapona), standard utvrđuje minimalno razdoblje izračuna od 24 sata.

Zbog nasumične prirode promjena u električnim opterećenjima, zahtjev za usklađivanjem s CE standardima tijekom cijelog tog vremena praktički je nerealan, stoga standard utvrđuje vjerojatnost prekoračenja CE standarda. Izmjereni PCE ne bi trebali prelaziti normalno dopuštene vrijednosti s vjerojatnošću od 0,95 za izračunato vremensko razdoblje utvrđeno standardom (to znači da se pojedinačna prekoračenja standardiziranih vrijednosti mogu zanemariti ako je njihovo očekivano ukupno trajanje kraće od 5% tijekom utvrđenog vremenskog razdoblja).

Drugim riječima, CE prema izmjerenom pokazatelju ispunjava zahtjeve standarda ako ukupno trajanje vremena koje prelazi normalno dopuštene vrijednosti nije veće od 5% utvrđenog vremenskog razdoblja, tj. 1 sat 12 minuta, a iznad maksimalno dopuštenih vrijednosti - 0% ovog vremenskog razdoblja.

Standard identificira vjerojatne krivce za pogoršanje CE-a. Odstupanje frekvencije regulirano je sustavom napajanja i ovisi samo o njemu. Pojedinačne elektrane u industrijskim poduzećima (a još više u svakodnevnom životu) ne mogu utjecati na ovaj pokazatelj, jer je njihova snaga nesrazmjerno mala u odnosu na ukupnu snagu generatora u elektranama u energetskom sustavu. Kolebanja napona, asimetrija napona i nesinusoidalnost uzrokovani su uglavnom radom pojedinih snažnih elektroenergetskih postrojenja u industrijskim poduzećima, a samo vrijednost ovih faktora električne snage ovisi o snazi ​​opskrbnog elektroenergetskog sustava na dotičnoj točki priključka potrošača. . Odstupanja napona ovise kako o naponskoj razini kojom elektroenergetski sustav isporučuje industrijska poduzeća, tako io pogonu pojedinih industrijskih elektroenergetskih postrojenja, posebno onih s velikom potrošnjom jalove snage. Stoga pitanja CE treba razmatrati u izravnoj vezi s pitanjima kompenzacije jalove snage. Trajanje pada napona, impulsni napon i privremeni koeficijent prenapona, kao što je već navedeno, određeni su načinima rada elektroenergetskog sustava.

U tablici 2.1. Prikazana su svojstva električne energije, njihovi karakteristični pokazatelji i najvjerojatniji krivci za propadanje CE.

Tablica 2.1. Svojstva električne energije, pokazatelji i najvjerojatniji krivci za pogoršanje energetske učinkovitosti

Svojstva električne energije EC indikator Najvjerojatniji krivci za pogoršanje EC Odstupanje napona Odstupanje napona u stabilnom stanju Organizacija opskrbe energijom Oscilacije napona Raspon promjene napona

Doza treperenja Potrošač s promjenjivim opterećenjem Nesinusoidalni napon Koeficijent izobličenja krivulje sinusoidnog napona

Koeficijent n-te harmonijske komponente napona Potrošač s nelinearnim opterećenjem Asimetrija trofaznog naponskog sustava Koeficijent nesimetrije napona negativnog slijeda

Faktor asimetrije napona nulte sekvence Potrošač s asimetričnim opterećenjemFrekvencijsko odstupanjeFrekvencijsko odstupanje Organizacija opskrbe energijom Pad napona Trajanje pada napona Organizacija opskrbe energijom Naponski impuls Impulsni napon Organizacija opskrbe energijom Privremeni prenapon Privremeni koeficijent prenapona Organizacija opskrbe energijom

Norma utvrđuje metode izračuna i metode za određivanje PCE i pomoćnih parametara, zahtjeve za pogreške mjerenja i intervale usrednjavanja PCE, koji se moraju implementirati u CE nadzorne uređaje pri mjerenju pokazatelja i njihovoj obradi.

3. Značajke pokazatelja kvalitete električne energije

Odstupanje napona

Odstupanja napona od nominalnih vrijednosti nastaju zbog dnevnih, sezonskih i tehnoloških promjena u električnom opterećenju potrošača; promjene u snazi ​​kompenzacijskih uređaja; regulacija napona kod generatora elektrana i trafostanica elektroenergetskih sustava; promjene u rasporedu i parametrima električnih mreža.

Odstupanje napona određeno je razlikom između efektivne U i nazivne vrijednosti napona, V:

Odstupanje napona u stacionarnom stanju je jednako, %:

gdje je stacionarna (efektivna) vrijednost napona tijekom intervala usrednjavanja (vidi odjeljak 3.8).

U jednofaznim električnim mrežama efektivna vrijednost napona definirana je kao vrijednost napona osnovne frekvencije bez uzimanja u obzir viših harmoničkih komponenti napona, au trofaznim električnim mrežama - kao efektivna vrijednost pozitivnog niza. napon osnovne frekvencije.

Norma normalizira odstupanja napona na stezaljkama prijemnika električne energije. Normalno dopuštene i najveće dopuštene vrijednosti odstupanja stacionarnog napona jednake su ±5 odnosno ±10% nazivne vrijednosti napona, a na mjestima općeg priključka potrošača električne energije moraju se utvrditi u ugovorima o opskrbi energijom. za sate minimalnog i maksimalnog opterećenja u elektroenergetskom sustavu, uzimajući u obzir potrebu poštivanja standarda za terminale prijemnika električne energije u skladu s regulatornim dokumentima.

Kolebanja napona

Fluktuacije napona uzrokovane su oštrom promjenom opterećenja na razmatranom dijelu električne mreže, na primjer, uključivanje asinkronog motora s visokom frekvencijom startne struje, tehnoloških instalacija s brzo promjenjivim načinom rada, popraćeno udarima djelatne i jalove snage - poput pogona reverzibilnih valjaonica, lučnih peći za taljenje čelika, uređaja za zavarivanje itd.

Fluktuacije napona karakteriziraju dva pokazatelja:

doza treperenja.

Raspon promjena napona izračunava se pomoću formule, %

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

Riža. 3.1. Kolebanja napona

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

gdje je m broj promjena napona tijekom vremena T;

T - vremenski interval mjerenja, uzet jednak 10 minuta.

Ako se dvije promjene napona dogode u razmaku manjem od 30 ms, one se tretiraju kao jedna.

Vremenski interval između promjena napona je:

Procjena dopuštenosti raspona promjene napona (kolebanja napona) provodi se pomoću krivulja ovisnosti područja dopuštene fluktuacije o učestalosti ponavljanja promjena napona ili vremenskom intervalu između sljedećih promjena napona.

CE na mjestu zajedničkog spoja s periodičkim fluktuacijama napona koji ima meandar (pravokutni) oblik (vidi sl. 3.2) smatra se da je u skladu sa zahtjevima standarda ako izmjerena vrijednost raspona promjena napona ne prelazi vrijednosti određen iz krivulja na sl. 3.2 za odgovarajuću učestalost ponavljanja promjena napona, odnosno interval između promjena napona.

Riža. 3.2. Kolebanja napona proizvoljnog oblika (a) i oblika meandra (b)

Najveća dopuštena vrijednost zbroja stacionarnog odstupanja napona δUU i raspona promjena napona δUt na mjestima priključka na električne mreže napona 0,38 kV jednaka je ±10% nazivnog napona.

Doza treperenja mjera je osjetljivosti osobe na učinke fluktuacija svjetlosnog toka uzrokovanih fluktuacijama napona u opskrbnoj mreži tijekom određenog vremenskog razdoblja.

Norma utvrđuje kratkotrajne () i dugotrajne doze treperenja () (kratkoročne se određuju u vremenskom intervalu promatranja od 10 minuta, dugotrajne u intervalu od 2 sata). Početni podaci za izračun su razine treperenja izmjerene pomoću mjerača treperenja - uređaja u kojem se simulira krivulja osjetljivosti (amplitudno-frekvencijski odziv) ljudskog organa vida. Trenutno je u Ruskoj Federaciji započeo razvoj mjerača treperenja za praćenje fluktuacija napona.

EC za fliker dozu zadovoljava zahtjeve standarda ako kratkotrajne i dugotrajne fliker doze, određene mjerenjem tijekom 24 sata ili izračunom, ne prelaze najveće dopuštene vrijednosti: za kratkotrajnu fliker dozu - 1,38 i za dugotrajna doza treperenja - 1,0 (s fluktuacijama napona s oblikom drugačijim od meandra).

Najveća dopuštena vrijednost za kratkotrajnu dozu flikera na mjestima zajedničkog priključka potrošača električne energije sa žaruljama sa žarnom niti u prostorijama u kojima je potrebno znatno vizualno naprezanje je 1,0, a za dugotrajnu dozu za fliker 0,74, pri čemu su fluktuacije napona s oblik osim meandra.

Nesinusni napon

U procesu proizvodnje, pretvorbe, distribucije i potrošnje električne energije dolazi do izobličenja oblika sinusnih struja i napona. Izvori izobličenja su sinkroni generatori elektrana, energetski transformatori koji rade pri povećanim vrijednostima magnetske indukcije u jezgri (pri povećanom naponu na njihovim stezaljkama), uređaji za pretvaranje izmjenične u istosmjernu struju i električni pogoni s nelinearnim strujno-naponskim karakteristikama ( odnosno nelinearna opterećenja).

Izobličenja koja stvaraju sinkroni generatori i energetski transformatori su mala i nemaju značajan utjecaj na sustav napajanja i rad električne opreme. Glavni uzrok izobličenja su ventilski pretvarači, elektrolučne peći za taljenje čelika i rudotermalne peći, instalacije za elektrolučno i otporno zavarivanje, pretvarači frekvencije, indukcijske peći, brojna elektronička tehnička sredstva (TV prijamnici, računala), žarulje s izbojem u plinu, itd. Elektronički prijamnici električne energije i žarulje s izbojem u plinu nastaju vlastitim radom, na izlazu postoji niska razina harmonijskog izobličenja, ali je ukupan broj takvih ED-ova velik.

Iz tečaja matematike poznato je da se svaka nesinusoidalna funkcija (na primjer, vidi sliku 3.3) koja zadovoljava Dirichletov uvjet može predstaviti kao zbroj konstantne vrijednosti i beskonačnog niza sinusoidnih vrijednosti s višestrukim frekvencijama. Takve sinusne komponente nazivaju se harmonijske komponente ili harmonici. Sinusna komponenta, čiji je period jednak periodu nesinusne periodičke veličine, naziva se osnovnim ili prvim harmonikom. Preostale komponente sinusoide s frekvencijama od druge do n-te zovu se viši harmonici.

Riža. 3.3. Nesinusni napon

Nesinusoidalni napon karakteriziraju sljedeći pokazatelji:

· faktor izobličenja krivulje sinusnog napona;

· koeficijent n-te harmonijske komponente napona.

Koeficijent sinusoidnog izobličenja naponske krivulje određen je izrazom, %

gdje je efektivna vrijednost n-te harmonijske komponente napona, V; je redoslijed harmonijske komponente napona, je li redoslijed zadnje harmonijske komponente napona uzet u obzir, standard postavlja N = 40;

Efektivna vrijednost napona osnovne frekvencije, V.

Dopušteno je odrediti izrazom, %

gdje je nazivni mrežni napon, V.

Koeficijent n-te harmonijske komponente napona je jednak, %

Može se izračunati pomoću izraza, %SRC= “publ_image/Image48.gif” align= “top”> (3.10)

Za proračun je potrebno odrediti naponsku razinu pojedinih harmonika koje stvara nelinearno opterećenje.

Harmonijski fazni napon u projektiranoj točki mreže nalazi se iz izraza:

gdje je efektivna vrijednost fazne struje n-tog harmonika;

Napon nelinearnog opterećenja (ako se proračunska točka podudara s točkom priključka nelinearnog opterećenja, tada =);

Nazivni mrežni napon;

Snaga kratkog spoja na mjestu spajanja nelinearnog opterećenja.

Za proračun je potrebno prvo odrediti struju odgovarajućeg harmonika, koja ne ovisi samo o električnim parametrima, već io vrsti nelinearnog opterećenja.

Normalno dopuštene i najveće dopuštene vrijednosti na mjestu zajedničkog priključka na električne mreže s različitim nazivnim naponima dane su u tablici 3.1.

Tablica 3.1. Vrijednosti koeficijenta sinusoidnog izobličenja krivulje napona

Normalno prihvatljive vrijednosti za , kVNajveće dopuštene vrijednosti pri , kV0.386 -2035110-3300.386 -2035110-3308.05.04.02.012.08.06.03.0

Neuravnoteženost napona

Najčešći izvori nesimetrije napona u trofaznim sustavima napajanja su takvi potrošači električne energije čija je simetrična višefazna izvedba iz tehničkih i ekonomskih razloga nemoguća ili nepraktična. Takve instalacije uključuju indukcijske i elektrolučne peći, željeznička vučna opterećenja koja rade na izmjeničnu struju, električne jedinice za zavarivanje, posebna jednofazna opterećenja i rasvjetne instalacije.

Asimetrični načini napona u električnim mrežama također se javljaju u hitnim situacijama - tijekom kvara faze ili asimetričnog kratkog spoja.

Asimetrija napona karakterizirana je prisutnošću u trofaznoj električnoj mreži napona negativnog ili nultog slijeda koji su značajno manji po veličini od odgovarajućih komponenti napona izravnog (glavnog) slijeda.

Asimetrija trofaznog naponskog sustava nastaje kao rezultat superpozicije napona pozitivnog slijeda sustava negativnog slijeda na sustav, što dovodi do promjena u apsolutnim vrijednostima faznih i međufaznih napona (Sl. 3.4.).

Riža. 3.4. Vektorski dijagram napona pozitivnog i negativnog slijeda

Osim asimetrije uzrokovane naponom sustava negativnog slijeda, asimetrija može nastati zbog superpozicije napona sustava nulte sekvence na sustav pozitivnog slijeda. Kao rezultat pomaka nule trofaznog sustava dolazi do asimetrije faznih napona uz zadržavanje simetričnog sustava međufaznih napona (slika 3.5.).

Riža. 3.5. Vektorski dijagram napona pozitivnog i nultog slijeda

Asimetrija napona karakterizirana je sljedećim pokazateljima:

· koeficijent naponske asimetrije negativnog slijeda;

· koeficijent asimetrije napona nulte sekvence.

Koeficijent asimetrije napona negativne sekvence je jednak, %

gdje je efektivna vrijednost napona negativnog slijeda osnovne frekvencije trofaznog naponskog sustava, V;

RMS vrijednost napona pozitivne sekvence osnovne frekvencije, V.

Dopušteno je računati pomoću izraza, %:

gdje je nazivna vrijednost međufaznog mrežnog napona, V.

Koeficijent asimetrije napona nulte sekvence je jednak, %:

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

Može se izračunati pomoću formule, %

gdje je nazivna vrijednost faznog napona, V.

Mjerenje koeficijenta asimetrije napona nulte sekvence provodi se u četverožičnoj mreži.

Relativna pogreška u određivanju i korištenju formula (3.15) i (3.16) brojčano je jednaka vrijednosti odstupanja napona od.

Normalno dopuštene i najveće dopuštene vrijednosti koeficijenta nesimetrije napona negativnog slijeda na mjestu zajedničkog priključka na električne mreže su 2,0 i 4,0%.

Normalizirane vrijednosti koeficijenta asimetrije napona nulte sekvence na mjestu zajedničkog priključka na četverožične električne mreže s nazivnim naponom od 0,38 kV također su jednake 2,0 i 4,0%.

Odstupanja frekvencije

Odstupanje frekvencije - razlika između stvarne i nazivne vrijednosti frekvencije, Hz

Norma utvrđuje normalne i najveće dopuštene vrijednosti odstupanja frekvencije jednake ± 0,2 Hz odnosno ± 0,4 Hz.

Pad napona

Padovi napona uključuju iznenadnu značajnu promjenu napona u točki električne mreže ispod razine od 0,9, nakon čega slijedi vraćanje napona na izvornu ili blizu razine nakon vremenskog razdoblja od deset milisekundi do nekoliko desetaka sekundi (Slika 3.6).

Riža. 3.6. Pad napona

Karakteristika pada napona je njegovo trajanje - jednako:

gdje su i početni i završni momenti pada napona.

Pad napona karakterizira i dubina pada napona - razlika između nazivne vrijednosti napona i minimalne efektivne vrijednosti napona, izražena u jedinicama napona ili kao postotak njegove nazivne vrijednosti. Pad napona izračunava se pomoću izraza

Najveća dopuštena vrijednost trajanja pada napona u električnim mrežama napona do 20 kV uključivo je 30 s. Trajanje automatski eliminiranog pada napona na bilo kojoj točki priključka na električne mreže određeno je vremenskim kašnjenjima relejne zaštite i automatike.

Naponski udar i privremeni prenapon

Izobličenje oblika krivulje opskrbnog napona može nastati zbog pojave visokofrekventnih impulsa tijekom preklapanja mreže, rada odvodnika itd. Impuls napona je iznenadna promjena napona u nekoj točki električne mreže, praćena vraćanjem napona na izvornu ili blizu razine. Količina izobličenja napona karakterizirana je indikatorom pulsnog napona (slika 3.7).

Riža. 3.7. Parametri impulsnog napona

Impulsni napon u relativnim jedinicama jednak je:

gdje je vrijednost napona impulsa, V.

Amplituda impulsa je najveća trenutna vrijednost impulsa napona. Trajanje impulsa je vremenski interval između početnog trenutka naponskog impulsa i trenutka vraćanja trenutne vrijednosti napona na izvornu ili blizu nje.

Indikator - pulsni napon nije standardiziran standardom.

Privremeni prenapon je povećanje napona u točki električne mreže iznad 1,1 u trajanju dužem od 10 ms, koje se javlja u sustavima napajanja tijekom sklopki ili kratkih spojeva (slika 3.8.).

Riža. 3.8. Privremeni prenapon

Privremeni prenapon karakterizira privremeni koeficijent prenapona (): to je vrijednost jednaka omjeru maksimalne vrijednosti ovojnice vrijednosti napona amplitude tijekom postojanja privremenog prenapona prema amplitudi nazivnog napona mreže.

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

Faktor privremenog prenapona također nije normiran standardom.

Vrijednosti privremenog koeficijenta prenapona na mjestima priključka električne mreže opće namjene, ovisno o trajanju privremenog prenapona, ne prelaze vrijednosti navedene u tablici 3.3.

Tablica 3.3. Ovisnost privremenog koeficijenta prenapona o trajanju prenapona

Trajanje privremenog prenapona, s Do 1 Do 20 Do 60 Privremeni koeficijent prenapona, p.u. 1.471.311.15

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

Kod prekida neutralnog vodiča u trofaznim električnim mrežama napona do 1 kV, koje rade s čvrsto uzemljenom neutralnom nulom, dolazi do privremenih prenapona između faze i zemlje. Razina takvih prenapona sa značajnom asimetrijom faznih opterećenja može doseći vrijednosti međufaznog napona i trajati nekoliko sati.

Statistička procjena pokazatelja kvalitete električne energije

Promjene parametara električne mreže, snage i prirode opterećenja tijekom vremena glavni su razlozi promjena u PCE. Dakle, PCE - stacionarno odstupanje napona, koeficijenti koji karakteriziraju nesinusoidalnost i asimetričnost napona, odstupanje frekvencije, raspon promjene napona itd. - slučajne su veličine i njihova mjerenja i obrada trebaju se temeljiti na probabilističko-statističkim metodama. Stoga, kao što je već navedeno, standard uspostavlja PCE norme i propisuje potrebu da se s njima pridržavate unutar 95% vremena svakog dana (za normalno prihvatljive vrijednosti).

Najcjelovitiji opis slučajnih varijabli daju zakoni njihove raspodjele, koji omogućuju pronalaženje vjerojatnosti pojavljivanja određenih PCE vrijednosti. Primjenu probabilističko-statističke metode objasnit ćemo na primjeru procjene odstupanja napona.

Pogonsko iskustvo pokazuje prisutnost dnevnih, tjednih i dužih ciklusa promjena odstupanja napona tijekom vremena. Statistički podaci potvrđuju da se zakon raspodjele odstupanja napona u električnim mrežama najtočnije može opisati pomoću zakona normalne raspodjele, koji se koristi u praksi nadzora FE.

Analitički opis normalnog zakona provodi se pomoću dva parametra: matematičkog očekivanja slučajne varijable i standardne devijacije od prosjeka. Jednadžba za krivulju distribucije odstupanja napona od nazivne vrijednosti, koja odgovara normalnom zakonu distribucije, ima oblik:

Izraz (3.25) napisan je za kontinuirani proces promjene slučajne varijable. Kako bi se pojednostavili uređaji za nadzor CE-a, kontinuirane slučajne varijable, koje su PCE, zamjenjuju se tijekom kontrole diskretnim nizovima njihovih vrijednosti.

Najprikladniji oblik predstavljanja informacija o promjenama u slučajnoj varijabli je histogram. Histogram je grafički prikaz statističke serije pokazatelja koji se proučava, čija je promjena slučajna (slika 3.9.). U ovom slučaju, cijeli raspon odstupanja napona podijeljen je u intervale jednake širine (na primjer, 1,25%). Svakom intervalu daje se naziv - vrijednost odstupanja napona koja odgovara sredini intervala, a nalazi se i vjerojatnost (učestalost) odstupanja napona koja pada u taj interval.

gdje je broj pogodaka u i-tom intervalu;

Ukupan broj mjerenja.

Riža. 3.9. Histogram odstupanja napona

Na temelju histograma daje se odgovor kakva je kvaliteta električne energije na kontrolnoj točki. Ova procjena se vrši na temelju zbroja vrijednosti koje spadaju unutar intervala koji spadaju u dopušteni raspon odstupanja napona. Pomoću histograma također se određuje vjerojatnost odstupanja napona iznad normalno dopuštenih vrijednosti. To nam omogućuje prosuđivanje razloga niske kvalitete napona u električnoj mreži i odabir mjera za njegovo poboljšanje.

Za procjenu kvalitete napona naširoko se koriste numeričke karakteristike i određene histogramom.

Matematičko očekivanje određuje prosječnu razinu odstupanja napona u razmatranoj mrežnoj točki tijekom kontroliranog vremenskog razdoblja

gdje je k broj intervala histograma.

Disperziju odstupanja napona karakterizira disperzija. Jednako je matematičkom očekivanju kvadrata odstupanja slučajne varijable od njezine srednje vrijednosti i određuje se iz izraza

Parametar je standardna devijacija i karakterizira raspršenje histograma, tj. širenje odstupanja napona oko matematičkog očekivanja. Za većinu histograma odstupanja napona, kumulativna vjerojatnost da će biti u rasponu 4 je 0,95. To znači da za zadovoljenje zahtjeva standarda izmjerena vrijednost ne bi trebala prelaziti 1/4 širine dopuštenog raspona. Dakle, ako je dopušteni raspon odstupanja napona prihvatljiv, tada je potrebno da ne prelazi 2,5%.

Norma utvrđuje metode i tehnike za određivanje PCE i pomoćnih parametara koji provode odredbe matematičke statistike i teorije vjerojatnosti. Za izmjerene diskretne vrijednosti PCE utvrđeni su intervali usrednjavanja prikazani u tablici 3.4.

Tablica 3.4. Intervali za usrednjavanje rezultata mjerenja CE indikatora

Indikator KE Interval prosjeka, s Odstupanje napona u stabilnom stanju Raspon promjena napona Doza treperenja Koeficijent izobličenja krivulje sinusoidnog napona Koeficijent n-te harmonijske komponente napona Koeficijent asimetrije napona negativnog slijeda Koeficijent asimetrije napona nulte sekvence Odstupanje frekvencije Trajanje napona pad Impulsni napon Privremeni koeficijent prenapona60 - - 3 3 3 3 20 - - -

Za intervale usrednjavanja različitih PKE standard utvrđuje broj opažanja (N) i pomoću metodologije navedene u standardu određuje se jedan ili drugi PKE. Na primjer, izračunajte vrijednost prosječnog napona u voltima kao rezultat usrednjavanja N promatranja napona u vremenskom intervalu od 1 minute pomoću formule:

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

Broj promatranja po 1 minuti u skladu sa standardom mora biti najmanje 18. Izračunajte vrijednost odstupanja napona u stabilnom stanju pomoću formule, %

PCE vrijednosti akumulirane tijekom minimalnog obračunskog razdoblja obrađuju se metodama matematičke statistike i utvrđuju se vjerojatnosti njihove usklađenosti sa standardom.

Metode za određivanje PCE utvrđene normom implementirane su u hardver za praćenje PCE. Obrazac za prikaz rezultata obrade mjerenja također mora udovoljavati zahtjevima norme.

Tablica 3.5 daje sažetak podataka o PKE standardima.

Tablica 3.5. Standardi kvalitete električne energije

FE pokazatelj, jedinice. mjerenjaKEN norme Normalno dopuštenoMaksimalno dopušteno Stalno odstupanje napona, %± 5± 10Raspon promjene napona, %Krivulje 1,2 na sl. 3.2 Doza treperenja, relativna. jedinice: Kratkoročne

Dugoročno -

1,0; 0,74 Koeficijent izobličenja krivulje sinusnog napona, % Prema tablici

1Prema tablici

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

2Prema tablici

3.2 Faktor asimetrije napona negativnog slijeda , %24 Koeficijent asimetrije napona za nultu sekvencu , %24 Odstupanje frekvencije , Hz ± 0,2 ± 0,4 Trajanje pada napona , s-30Pulsni napon , kV--Privremeni faktor prenapona , odnosi se. jedinice:--

4. Utjecaj kvalitete električne energije na rad električnih prijamnika

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

Tipični tipovi električnih prijemnika

ED za različite namjene napajaju se iz električnih mreža općeopskrbnih sustava; razmotrimo industrijske i kućanske ED.

Najčešći tipovi elektromotora, koji se široko koriste u poduzećima u raznim industrijama, su elektromotori i električne rasvjetne instalacije. Elektrotermalne instalacije, kao i ventilski pretvarači koji se koriste za pretvaranje izmjenične struje u istosmjernu, naširoko su korišteni. Istosmjerna struja u industrijskim poduzećima koristi se za napajanje istosmjernih motora, za elektrolizu, u galvanskim procesima, za neke vrste zavarivanja itd.

Elektromotori se koriste u pogonima raznih proizvodnih mehanizama. U instalacijama koje ne zahtijevaju regulaciju brzine vrtnje tijekom rada koriste se izmjenični električni pogoni: asinkroni i sinkroni elektromotori.

Utvrđeno je najekonomičnije područje primjene asinkronih i sinkronih elektromotora ovisno o naponu. Za napone do 1 kV i snage do 100 kW ekonomičnije je koristiti asinkrone motore, a iznad 100 kW - sinkrone, za napone do 6 kV i snage do 300 kW - asinkrone motore, a iznad 300 kW - sinkroni, na naponu do 10 kV i snazi ​​do 400 kW - asinkroni motori, iznad 400 kW - sinkroni.

Široka rasprostranjenost asinkronih motora posljedica je njihove jednostavnosti dizajna i rada te relativno niske cijene.

Sinkroni motori imaju niz prednosti u odnosu na asinkrone motore: obično se koriste kao izvori jalove snage, njihov okretni moment manje ovisi o naponu na stezaljkama, au mnogim slučajevima imaju veću učinkovitost. U isto vrijeme, sinkroni motori su skuplji i složeniji za proizvodnju i rad.

Električne rasvjetne instalacije sa žaruljama sa žarnom niti, fluorescentnim, lučnim, živinim, natrijevim i ksenonskim žaruljama koriste se u svim poduzećima za unutarnju i vanjsku rasvjetu, za potrebe gradske rasvjete itd.

Instalacije elektrolučnog zavarivanja izmjenične struje i kontaktnog zavarivanja predstavljaju jednofazno neravnomjerno i nesinusno opterećenje s niskim faktorom snage: 0,3 za elektrolučno zavarivanje i 0,7 za kontaktno zavarivanje. Transformatori za zavarivanje i uređaji male snage spojeni su na mrežu 380/220 V, snažniji - na mrežu 6 - 10 kV.

Ventilski pretvarači su zbog specifičnosti regulacije potrošači jalove snage (faktor snage ventilskih pretvarača u valjaonicama kreće se od 0,3 do 0,8), što uzrokuje značajna odstupanja napona u opskrbnoj mreži; Nesinusoidni koeficijent tijekom rada tiristorskih pretvarača u valjaonicama može doseći vrijednost veću od 30% na strani 10 kV napona koji ih napaja; ventilski pretvarači ne utječu na simetriju napona zbog simetrije svojih opterećenja.

Električne instalacije za zavarivanje mogu uzrokovati poremećaj normalnih radnih uvjeta druge električne opreme. Konkretno, jedinice za zavarivanje, čija snaga trenutno doseže 1500 kW po jedinici, uzrokuju znatno veće fluktuacije napona u električnim mrežama nego, na primjer, pokretanje asinkronih motora s kaveznim rotorom. Osim toga, ove fluktuacije napona događaju se tijekom dugog vremenskog razdoblja i u širokom rasponu frekvencija, uključujući i najneugodnije područje za instalacije električne rasvjete (oko 10 Hz).

Elektrotoplinske instalacije, ovisno o načinu grijanja, dijele se u skupine: lučne peći, otporne peći izravnog i neizravnog djelovanja, elektroničke peći za taljenje, vakuumske, za pretaljenje troske, indukcijske peći. Ova skupina elektroenergetskih postrojenja također ima nepovoljan utjecaj na elektroenergetsku mrežu, primjerice, elektrolučne peći snage do 10 MW trenutno se izvode kao monofazne. To dovodi do kršenja simetrije struja i napona (potonje se događa zbog padova napona na otporima mreže od struja različitih sekvenci). Osim toga, elektrolučne peći, poput ventilskih jedinica, nelinearni su električni generatori niske inercije. Stoga dovode do nesinusoidnih struja, a time i napona.

Suvremeno električno opterećenje stana (vikendice) karakterizira širok izbor kućanskih električnih izvora energije, koji se prema namjeni i utjecaju na električnu mrežu mogu podijeliti u sljedeće skupine: pasivni potrošači djelatne snage (sa žarnom niti svjetiljke, grijaći elementi glačala, peći, grijalice); Električni pogoni s asinkronim motorima koji rade u trofaznom načinu rada (pogonska dizala, pumpe u sustavima vodoopskrbe i grijanja itd.); Električni pogoni s asinkronim motorima koji rade u monofaznom režimu (pogonski kompresori za hladnjake, perilice i dr.); ED s kolektorskim motorima (pogon usisavača, električnih bušilica i dr.); AC i DC uređaji za zavarivanje (za popravke u radionici itd.); ispravljački uređaji (za punjenje baterija i sl.); radio-elektronička oprema (TV, računalna oprema i dr.); visokofrekventne instalacije (mikrovalne pećnice, itd.); fluorescentne svjetiljke.

Utjecaj napajanja svakog pojedinog kućanstva električnom energijom je neznatan, ali ukupnost elektroenergetskih jedinica priključenih na 0,4 kV sabirnice trafostanice ima značajan utjecaj na opskrbnu mrežu.

Utjecaj odstupanja napona

Odstupanja napona imaju značajan utjecaj na rad asinkronih motora (IM), koji su najčešći primatelji energije u industriji.

Riža. 4.1. Mehanička svojstva motora pri nazivnom (M1) i smanjenom (M2) naponu

Pri promjeni napona mijenjaju se mehaničke karakteristike IM - ovisnost njegovog momenta M o klizanju s ili brzini vrtnje (sl. 4.1). S dovoljnom točnošću možemo pretpostaviti da je moment motora proporcionalan kvadratu napona na njegovim stezaljkama. Kako se napon smanjuje, okretni moment i brzina rotora motora se smanjuju, jer se povećava njegovo klizanje. Smanjenje brzine vrtnje također ovisi o zakonu promjene momenta otpora Mc (na sl. 4.1 Mc se pretpostavlja da je konstantan) i o opterećenju motora. Ovisnost brzine rotora motora o naponu može se izraziti:

gdje je sinkrona brzina rotacije;

Faktor opterećenja motora;

Nazivne vrijednosti naprezanja i klizanja.

Iz formule (4.1) jasno je 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 produktivnosti procesne opreme, jer se brzina motora ne smanjuje ispod nazivne brzine.

Za motore koji rade pod punim opterećenjem, niži napon rezultira manjom brzinom. Ako performanse mehanizama ovise o brzini motora, tada se preporučuje održavanje napona na stezaljkama takvih motora ne nižim od nazivnog napona. Uz značajno smanjenje napona na stezaljkama motora koji rade pod punim opterećenjem, moment otpora mehanizma može premašiti moment, što dovodi do "prevrtanja" motora, tj. do njegovog zaustavljanja. Kako bi se izbjegla oštećenja, motor mora biti isključen 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.

Ako se napon na stezaljkama motora smanjuje, jalova snaga magnetiziranja se smanjuje (za 2 - 3% kada se napon smanji za 1%), uz istu potrošnju struje raste struja motora, što uzrokuje pregrijavanje izolacije.

Ako motor dugo radi na niskom naponu, tada se zbog ubrzanog trošenja izolacije smanjuje životni vijek motora. Približan radni vijek izolacije T može se odrediti formulom:

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

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

kod 0,2 ≥ > 0; (4.4)

Stoga su, s gledišta zagrijavanja motora, negativna odstupanja napona opasnija unutar razmatranih granica.

Pad napona također dovodi do zamjetnog povećanja jalove snage izgubljene u reaktancijama curenja vodova, transformatora i IM.

Povećanje napona na stezaljkama motora dovodi do povećanja jalove snage koju troše. Istovremeno, specifična potrošnja jalove snage raste sa smanjenjem faktora opterećenja motora. U prosjeku, za svaki postotak povećanja napona, potrošena jalova snaga se povećava 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 učinkovitost (jednaka omjeru svjetlosnog toka koji emitira žarulja i njezine snage) i prosječni nazivni vijek trajanja. Ovi pokazatelji uvelike ovise o naponu na stezaljkama žarulja sa žarnom niti. Uz odstupanja napona od 10%, te se karakteristike mogu približno opisati sljedećim empirijskim formulama:

Riža. 4.2. Ovisnost karakteristika žarulja sa žarnom niti o naponu: 1 - potrošnja energije, 2 - svjetlosni tok, 3 - svjetlosna učinkovitost, 4 - vijek trajanja

Iz krivulja na Sl. 4.2. Vidljivo je da s padom napona svjetlosni tok najuočljivije opada. Kada se napon poveća iznad nazivnog napona, svjetlosni tok F, snaga žarulje P i svjetlosna učinkovitost h se povećavaju, ali radni vijek žarulja T naglo se smanjuje i kao rezultat toga brzo izgaraju. Istovremeno, postoji i prekomjerna potrošnja električne energije.

Promjene u naponu dovode do odgovarajućih promjena u svjetlosnom toku i osvjetljenju, što u konačnici utječe na produktivnost rada i ljudski umor.

Fluorescentne svjetiljke su manje osjetljive na fluktuacije napona. Porastom napona povećava se potrošnja struje i svjetlosni tok, a smanjenjem napona opadaju, ali ne u tolikoj mjeri kao kod žarulja sa žarnom niti. Pri niskom naponu pogoršavaju se uvjeti paljenja fluorescentnih svjetiljki, pa se njihov vijek trajanja, određen raspršivanjem oksidnog premaza elektroda, smanjuje i s negativnim i s pozitivnim odstupanjima napona.

Uz odstupanja napona od 10%, životni vijek fluorescentnih svjetiljki smanjuje se u prosjeku za 20 - 25%. Značajan nedostatak fluorescentnih svjetiljki je njihova potrošnja reaktivne snage, koja raste s povećanjem napona koji im se dovodi.

Ventilski pretvarači obično imaju sustav automatske kontrole istosmjerne struje pomoću fazne kontrole. Pri porastu napona u mreži kut regulacije se automatski povećava, a kod pada napona opada. Povećanje napona od 1% dovodi do povećanja potrošnje jalove snage pretvarača za približno 1-1,4%, što dovodi do pogoršanja faktora snage. Istodobno, drugi pokazatelji pretvarača ventila poboljšavaju se s povećanjem napona, pa je stoga korisno povećati napon na njihovim stezaljkama unutar prihvatljivih vrijednosti.

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

Odstupanja napona negativno utječu na rad električnih strojeva za zavarivanje: na primjer, kod strojeva za točkasto zavarivanje, kada se napon promijeni za 15%, dobivaju se 100% neispravni proizvodi.

Utjecaj fluktuacija napona

Električni uređaji koji su iznimno osjetljivi na fluktuacije napona uključuju rasvjetne uređaje, posebno žarulje sa žarnom niti i elektroničku opremu:

Norma definira utjecaj fluktuacija napona na rasvjetne instalacije koje utječu na ljudski vid. Blještavi izvori svjetlosti (flicker efekt) izazivaju neugodan psihički učinak, zamor vida i tijela u cjelini. To dovodi do smanjenja produktivnosti rada, au nekim slučajevima i do ozljeda.

Treptanje frekvencije 3 - 10 Hz ima najjači učinak na ljudsko oko, pa su dopuštene fluktuacije napona u tom rasponu minimalne - manje od 0,5%.

Uz iste fluktuacije napona, negativni učinak žarulja sa žarnom niti očituje se u mnogo većoj mjeri nego kod žarulja s izbojem u plinu. Fluktuacije napona veće od 10% mogu uzrokovati gašenje žarulja s pražnjenjem. Ovisno o vrsti svjetiljke, njihovo paljenje se događa za nekoliko sekundi ili čak minuta.

Promjene napona ometaju normalan rad i skraćuju životni vijek elektroničke opreme: radija, televizora, telefonskih i telegrafskih komunikacija, računalne opreme, rendgenskih uređaja, radijskih postaja, televizijskih postaja itd.

Ako postoje značajne fluktuacije napona (više od 15%), mogu se poremetiti uvjeti za normalan rad elektromotora, a kontakti magnetskih startera mogu otpasti s odgovarajućim gašenjem radnih motora.

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

Utjecaj kolebanja napona na pojedine prijamnike struje još nije dovoljno istražen. To komplicira tehničku i ekonomsku analizu pri projektiranju i radu sustava napajanja s oštro promjenjivim opterećenjima.

Utjecaj asimetrije napona

Asimetrija napona, kao što je već navedeno, najčešće je uzrokovana prisutnošću asimetričnog opterećenja. Nesimetrične struje opterećenja koje teku kroz elemente sustava napajanja uzrokuju nesimetrične padove napona u njima. Kao rezultat toga, na stezaljkama ED pojavljuje se asimetrični sustav napona. Odstupanja napona u ED preopterećene faze mogu premašiti normalno dopuštene vrijednosti, dok će odstupanja napona u ED ostalih faza biti unutar normaliziranih granica. Osim pogoršanja naponskih uvjeta opskrbe električnom energijom u asimetričnom načinu rada, značajno se pogoršavaju uvjeti rada kako same opskrbe električnom energijom tako i svih elemenata mreže, a pouzdanost električne opreme i sustava opskrbe električnom energijom kao reducira se cjelina.

Učinak asimetričnog načina je kvalitativno drugačiji u usporedbi sa simetričnim za tako uobičajene trofazne elektromotore kao što su asinkroni motori. Za njih je od posebne važnosti napon negativnog slijeda. Otpor negativnog slijeda elektromotora približno je jednak otporu zaustavljenog motora i stoga je 5 do 8 puta manji od otpora pozitivnog slijeda. Stoga čak i mala neravnoteža napona uzrokuje značajne struje negativnog slijeda. Struje negativnog slijeda superponiraju se na struje pozitivnog slijeda i uzrokuju dodatno zagrijavanje statora i rotora (osobito masivnih dijelova rotora), što dovodi do ubrzanog starenja izolacije i smanjenja raspoložive snage motora (smanjenje učinkovitosti motora) . Dakle, životni vijek potpuno opterećenog asinkronog motora koji radi na asimetriji napona od 4% smanjuje se 2 puta. S neravnotežom napona od 5%, raspoloživa snaga motora smanjuje se za 5 - 10%.

U slučaju neuravnoteženosti mrežnog napona u sinkronim strojevima, uz pojavu dodatnih gubitaka djelatne snage i zagrijavanja statora i rotora, mogu se pojaviti opasne vibracije kao posljedica pojave izmjeničnih momenta i tangencijalnih sila koje pulsiraju dvostrukom frekvencijom mreže. Uz značajnu asimetriju, vibracije mogu biti opasne, a posebno ako nema dovoljne čvrstoće i prisutnosti nedostataka u zavarenim spojevima. Kada strujna asimetrija ne prelazi 30%, opasni prenaponi u konstrukcijskim elementima u pravilu se ne pojavljuju.

Pravila za tehnički rad električnih mreža i stanica u Ruskoj Federaciji pokazuju da je „dugotrajni rad generatora i sinkronih kompenzatora s nejednakim faznim strujama dopušten ako strujna razlika ne prelazi 10% nazivne struje statora za turbogeneratore i 20% za hidrogeneratore. U tom slučaju struje u fazama ne bi trebale prelaziti nazivne vrijednosti. Ako ti uvjeti nisu ispunjeni, tada se moraju poduzeti posebne mjere za smanjenje asimetrije.”

U slučaju struja negativnog i nultog slijeda, ukupne struje u pojedinim fazama elemenata mreže rastu, što dovodi do povećanja gubitaka djelatne snage i može biti neprihvatljivo s toplinskog gledišta. Struje nulte sekvence stalno teku kroz elektrode uzemljenja. To dodatno suši i povećava otpornost uređaja za uzemljenje. To može biti neprihvatljivo sa stajališta rada relejne zaštite, kao i zbog povećanog utjecaja na niskofrekventne komunikacijske instalacije i uređaje željezničke blokade.

Asimetrija napona značajno pogoršava načine rada višefaznih ventilskih ispravljača: valovitost ispravljenog napona značajno se povećava, a radni uvjeti sustava upravljanja fazom impulsa tiristorskih pretvarača se pogoršavaju.

Kondenzatorske instalacije s neuravnoteženošću napona neravnomjerno su opterećene reaktivnom snagom po fazama, što onemogućuje potpuno iskorištenje snage instaliranog kondenzatora. Osim toga, kondenzatorske instalacije u ovom slučaju povećavaju već postojeću asimetriju, budući da će dovod jalove snage u mrežu u fazi s najnižim naponom biti manji nego u ostalim fazama (proporcionalno kvadratu napona na kondenzatorskoj instalaciji) .

Asimetrija napona također značajno utječe na jednofazne ED-ove; ako su fazni naponi nejednaki, tada npr. žarulje sa žarnom niti spojene na fazu s višim naponom imaju veći svjetlosni tok, ali znatno kraći vijek trajanja u odnosu na žarulje spojene na faza s nižim naponom . Asimetrija napona komplicira rad relejne zaštite, dovodi do pogrešaka u radu mjerača električne energije itd.

Utjecaj nesinusnog napona

ED s nelinearnim strujno-naponskim karakteristikama troše nesinusne struje iz mreže kada se sinusni napon primijeni na njihove stezaljke. Struje viših harmonika, prolazeći kroz elemente mreže, stvaraju padove napona u otporima tih elemenata i, superponirane na sinusoidu glavnog napona, dovode do izobličenja oblika krivulje napona u čvorovima električne mreže. U tom smislu, EP s nelinearnom strujno-naponskom karakteristikom često se nazivaju izvorima viših harmonika.

Najozbiljnija kršenja FE u električnoj mreži javljaju se tijekom rada moćnih kontroliranih pretvarača ventila. U ovom slučaju redoslijed viših harmonijskih komponenti struje i napona u mreži određuje se formulom

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

Ovisno o krugu ispravljanja, pretvarači ventila generiraju sljedeće harmonike struje u mrežu: sa 6-faznim krugom - do 19. reda; s 12-faznim krugom - do uključivo 25. reda.

Koeficijent izobličenja sinusne krivulje napona u mrežama s elektrolučnim pećima za taljenje čelika i taljenje ruda uglavnom je određen 2., 3., 4., 5. i 7. harmonikom.

Koeficijent izobličenja krivulje sinusoidnog napona instalacija za elektrolučno i otporno zavarivanje određen je uglavnom 5., 7., 11., 13. harmonikom.

Struje 3. i 5. harmonika plinskih žarulja iznose 10 i 3% struje 1. harmonika. Ove struje su u fazi u odgovarajućim linearnim žicama mreže i, zbrajajući se u neutralnoj žici mreže 380/220 V, uzrokuju struju u njoj koja je gotovo jednaka struji u faznoj žici. Preostale harmonike za žarulje s izbojem u plinu možemo zanemariti.

Studije krivulje struje magnetiziranja transformatora spojenih na mrežu sinusnog napona pokazale su da s troštapnom jezgrom i spojevima U/U namota; i /U; Električna mreža sadrži sve neparne harmonike, uključujući harmonike koji su višekratnici tri. Harmonici koji su višekratnici tri uzrokovani su asimetrijom struja magnetiziranja u fazama:

Efektivna vrijednost struje magnetiziranja transformatora:

Struje magnetiziranja tvore sustave istosmjernih i negativnih struja, koje su iste u apsolutnoj vrijednosti za harmonike koji su višekratnici tri. Za ostale neparne harmonike, struje negativnog slijeda su oko 0,25 puta veće od struja pozitivnog slijeda.

Ako se na ulaze transformatora dovodi nesinusni napon, nastaju dodatne komponente viših harmonika struje. GPP transformatori proizvode mali 5. harmonik.

Općenito, nesinusoidalni modovi imaju iste nedostatke kao i asimetrični modovi.

Viši harmonici struje i napona uzrokuju dodatne gubitke djelatne snage u svim elementima elektroenergetskog sustava: dalekovodima, transformatorima, električnim strojevima, statičkim kondenzatorima, budući da otpor ovih elemenata ovisi o frekvenciji.

Na primjer, kapacitet kondenzatora instaliranih za kompenzaciju reaktivne snage smanjuje se s povećanjem frekvencije isporučenog napona. Stoga, ako postoje viši harmonici u naponu napajanja, tada se otpor kondenzatora na tim harmonicima pokazuje znatno nižim nego na frekvenciji od 50 Hz. Zbog toga, u kondenzatorima dizajniranim za kompenzaciju reaktivne snage, čak i mali harmonijski naponi mogu uzrokovati značajne harmonijske struje. U poduzećima s velikim udjelom nelinearnih opterećenja, baterije kondenzatora rade loše. Oni su ili isključeni prekostrujnom zaštitom ili otkazuju u kratkom vremenu zbog bubrenja limenki (ili ubrzanog starenja izolacije). Poznati su slučajevi kada se u poduzećima s razvijenom kabelskom mrežom s naponom od 6-10 kV kondenzatorske baterije nađu u trenutnom režimu rezonancije (ili blizu ovog načina) na frekvenciji bilo kojeg od harmonika, što dovodi do opasno strujno preopterećenje.

Viši harmonici uzrokuju:

· ubrzano starenje izolacije električnih strojeva, transformatora, kabela;

· pogoršanje faktora električne snage;

· pogoršanje ili poremećaj rada uređaja za automatizaciju, telemehaniku, računalne opreme i drugih uređaja s elektroničkim elementima;

· pogreške mjerenja indukcijskih mjerača električne energije, koje dovode do nepotpunog obračuna potrošene električne energije;

· poremećaj rada samih ventilskih pretvarača pri visokoj razini viših harmonijskih komponenti.

· Prisutnost viših harmonika nepovoljno utječe na rad ne samo električne opreme potrošača, već i elektroničkih uređaja u elektroenergetskim sustavima.

· Za neke instalacije (impulsno-fazni sustav upravljanja ventilskim pretvaračima, kompletni uređaji za automatizaciju itd.), dopuštene vrijednosti pojedinačnih harmonika struje (napona) navodi proizvođač u putovnici proizvoda.

· Krivulja napona koja se dovodi na električni pogon ne smije sadržavati više harmonike u stacionarnom stanju električne mreže. Treba naglasiti da se u uvjetima pogona električne mreže nesinusni napon pojavljuje zajedno s djelovanjem drugih utjecajnih čimbenika te je stoga potrebno promatrati cijeli skup čimbenika zajedno.

Učinak odstupanja frekvencije

Strogi zahtjevi standarda za odstupanja u frekvenciji napona napajanja posljedica su značajnog utjecaja frekvencije na načine rada električne opreme, tijek tehnoloških proizvodnih procesa i, kao posljedicu, tehničke i ekonomske pokazatelje rad industrijskih poduzeća.

Elektromagnetska komponenta štete nastaje zbog povećanja gubitaka djelatne snage u električnim mrežama i povećanja potrošnje djelatne i jalove snage. Poznato je da smanjenje frekvencije za 1% povećava gubitke u električnim mrežama za 2%.

Tehnološka komponenta štete uzrokovana je uglavnom nedovoljnom proizvodnjom njihovih proizvoda od strane industrijskih poduzeća i troškovima dodatnog radnog vremena poduzeća za obavljanje zadatka. Prema procjenama stručnjaka, vrijednost tehnološke štete je za red veličine veća od elektromagnetske štete.

Analiza rada poduzeća s kontinuiranim proizvodnim ciklusom pokazala je da je većina glavnih proizvodnih linija opremljena mehanizmima s konstantnim momentom i otporom ventilatora, a njihovi pogoni su asinkroni motori. Brzina vrtnje rotora motora proporcionalna je promjeni frekvencije mreže, a produktivnost tehnoloških linija ovisi o brzini vrtnje motora.

Stupanj utjecaja frekvencije na rad niza mehanizama može se izraziti kroz aktivnu snagu koju troše:

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

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

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

2.mehanizmi s momentom otpora ventilatora - centrifugalne pumpe, ventilatori, dimnjaci itd.; za njih n=3; u termoelektranama, termoelektranama i nuklearnim elektranama to su obično motori pumpi napojne vode, cirkulacijskih pumpi, dimnih ventilatora, uljnih pumpi itd.

.mehanizmi za koje je n=3,5-4 su centrifugalne pumpe koje rade s visokim statičkim tlakom (protutlak), na primjer, pumpe za napajanje kotla.

ED 2. i 3. skupine, koji su najosjetljiviji na utjecaj frekvencije, imaju mogućnosti podešavanja, zahvaljujući kojima snaga koju troše iz mreže ostaje praktički nepromijenjena.

Najosjetljiviji na smanjenje frekvencije su pomoćni motori elektrana. Smanjenje frekvencije dovodi do smanjenja njihove produktivnosti, što je popraćeno smanjenjem raspoložive snage generatora i daljnjim nedostatkom djelatne snage i smanjenjem frekvencije (nastaje frekvencijska lavina).

ED kao što su žarulje sa žarnom niti, otporne peći i elektrolučne peći praktički ne reagiraju na promjene frekvencije.

Odstupanja frekvencije negativno utječu na rad elektroničke opreme: odstupanja frekvencije veća od +0,1 Hz dovode do izobličenja svjetline i geometrijske pozadine televizijske slike; promjene frekvencije od 49,9 do 49,5 Hz povlače za sobom gotovo četverostruko povećanje dopuštenog raspona televizijskog signala na pozadinsku smetnju. Promjena frekvencije na 49,5 Hz zahtijeva značajno pooštravanje zahtjeva za omjer signala i pozadinskog šuma u svim dijelovima televizijskog puta - od opreme studijskog kompleksa do televizijskog prijamnika, čija je provedba povezana sa značajnim materijalnim troškovima. .

Osim toga, niža frekvencija u električnoj mreži također utječe na vijek trajanja opreme koja sadrži elemente od čelika (elektromotori, transformatori, reaktori s čeličnom magnetskom jezgrom), zbog povećanja struje magnetiziranja u takvim uređajima i dodatnog zagrijavanja čelične jezgre.

Kako bi se spriječile nesreće u cijelom sustavu uzrokovane padom frekvencije, predviđeni su posebni uređaji za automatsko rasterećenje frekvencije (AFD), koji isključuju neke od manje kritičnih potrošača. Nakon otklanjanja nedostatka struje, npr. nakon uključivanja rezervnih izvora, uređaji za automatsko ponovno pokretanje posebne frekvencije (FACR) uključuju isključene potrošače i uspostavlja se normalan rad sustava.

Održavanje normalne frekvencije koja zadovoljava zahtjeve standarda je tehnički, a ne znanstveni problem, čije je glavno rješenje uvođenje proizvodnih kapaciteta kako bi se stvorile rezerve snage u mrežama energetskih organizacija.

Učinak elektromagnetskih smetnji

U sustavima opskrbe električnom energijom opće namjene, elektronički i mikroelektronički sustavi upravljanja, mikroprocesori i računala našli su široku primjenu, što je dovelo do smanjenja razine otpornosti na buku električnih sustava upravljanja i naglog povećanja broja njihovih kvarova. Glavni uzrok kvarova je utjecaj elektromagnetskih prijelaznih smetnji koje nastaju tijekom elektromagnetskih prijelaznih procesa kako u mrežama elektroenergetskih sustava tako iu gradskim i industrijskim električnim mrežama. Trajanje prijelaznih procesa kreće se od nekoliko razdoblja struje industrijske frekvencije do nekoliko sekundi, a efektivni frekvencijski pojas smetnje može doseći desetke megaherca.

Prijelazne elektromagnetske smetnje, praćene padovima napona, javljaju se uglavnom tijekom jednofaznih kratkih spojeva nadzemnih vodova zbog preklapanja izolacije. Ti se kvarovi ili sami uništavaju ili se uklanjaju kratkotrajnim gašenjem nakon kojeg slijedi automatsko ponovno uključivanje (AR). Osim toga, uzrok padova napona su međufazni kratki spojevi koji su posljedica atmosferskih pojava, kao i odspajanje napojnih vodova i kondenzatora. Broj propadanja napona dubine do 20% doseže 55 - 60% u distribucijskim mrežama. Više od 60% isključenja strojeva događa se zbog padova napona s dubinom većom od 20%.

Uzrok elektromagnetskih prijelaznih smetnji u sustavima opskrbe električnom energijom opće namjene mogu biti prenaponi koji nastaju pri jednofaznim zemljospojevima, pri preklapanju kondenzatorskih baterija i rezonantnih filtara, pri odvajanju neopterećenih kabelskih vodova i transformatora, pri istodobnom preklapanju kontakata sklopki i druga sklopna oprema, u režimima otvorene faze rada električne mreže zbog raznih razloga koji dovode do fenomena ferorezonancije. Osjetljivost elektroničke opreme i računala na prenapone ovisi i o frekvencijskom odzivu elektroničkog uređaja i o frekvencijskom odzivu elektromagnetskih smetnji.

Povećanje snage elektroenergetskih sustava i broja nadzemnih vodova koji se koriste za povećanje pouzdanosti napajanja industrijskih poduzeća dovodi do smanjenja pouzdanosti rada složenih elektroničkih sustava upravljanja i povećanja broja kvarova buke. -osjetljivi elektronički uređaji.

Kao što je već navedeno, pri vrijednostima svih naponskih PCE različitih od standardiziranih, dolazi do ubrzanog starenja izolacije električne opreme, kao rezultat toga, intenzitet tokova kvarova se povećava tijekom vremena. Dakle, ako je krivulja mrežnog napona nesinusoidalna, čak i uz rezonantno podešenje uređaja za gašenje luka, kroz zemljospoj prolazi struja viših harmonika, te može doći do spaljivanja kabela na mjestu prvog kvara. U tom slučaju, kao što iskustvo rada pokazuje, dvije ili više nesreća zbog prenapona mogu se dogoditi istovremeno.

Kod niskih FE postoji međuovisnost kvarova elemenata, na primjer, kada se negativan utjecaj nelinearnih, asimetričnih i udarnih opterećenja kompenzira uz pomoć odgovarajućih korektivnih uređaja kada je određeni uređaj isključen. Dakle, neuspjeh statičkog kompenzatora velike brzine uzrokuje pojavu asimetrije napona, oscilacija i harmonika, koji su prethodno bili kompenzirani, što je zauzvrat prepuno pojave lažnih alarma relejne zaštite, hitnog kvara određenih vrsta električne opreme i druge slične negativne posljedice. Kvarovi u kanalima za prijenos informacija duž strujnih krugova u prisutnosti harmonika dovode do podnošenja netočnih naredbi za upravljanje sklopnom opremom. Dakle, CE značajno utječe na pouzdanost napajanja, budući da je stopa nezgoda u mrežama s niskim CE veća nego u slučaju kada su PCE u prihvatljivim granicama.

5. Kontrola kvalitete električne energije

.1 Glavni zadaci i vrste kontrole kvalitete električne energije

Glavni ciljevi FE kontrole su:

Provjera usklađenosti sa zahtjevima norme u pogledu pogonskog upravljanja PKE u električnim mrežama opće namjene;

Provjera usklađenosti stvarnih PCE vrijednosti na mrežnom sučelju prema bilanci s vrijednostima evidentiranim u ugovoru o opskrbi energijom;

Izrada tehničkih uvjeta za priključenje potrošača u smislu opskrbe energijom;

Provjera ispunjavanja ugovornih uvjeta u pogledu CE uz utvrđivanje dopuštenih obračunatih i stvarnih doprinosa potrošača propadanju CE;

Razvoj tehničkih i organizacijskih mjera za osiguranje CE;

Određivanje popusta (doplata) na tarife za energetsku učinkovitost za njezinu kvalitetu;

Certificiranje električne energije;

Potražite "krivca" za PCE distorzije.

Ovisno o ciljevima koji se rješavaju pri praćenju i analizi CE-a, PCE mjerenja mogu imati četiri oblika:

· dijagnostička kontrola;

· inspekcijski nadzor;

· operativna kontrola;

· komercijalno računovodstvo.

Dijagnostička kontrola CE - glavni cilj dijagnostičke kontrole na sučelju između električnih mreža potrošača i organizacije za opskrbu energijom je otkriti "krivca" za pogoršanje CE, odrediti prihvatljiv doprinos kršenju standardnih zahtjeva za svaki PKE, uključiti ih u ugovor o opskrbi energijom i normalizirati CE.

Dijagnostičku kontrolu potrebno je provoditi prilikom izdavanja i provjere ispunjenosti tehničkih uvjeta za priključenje potrošača na električnu mrežu, prilikom praćenja ugovornih uvjeta za opskrbu električnom energijom, kao iu slučajevima kada je potrebno utvrditi udio doprinosa pogoršanju energetska učinkovitost skupine potrošača spojenih u zajednički energetski centar. Dijagnostičko praćenje treba biti periodično i uključivati ​​kratkoročna (ne dulja od tjedan dana) mjerenja PCE-a. Tijekom dijagnostičke kontrole mjere se normalizirani i nestandardizirani PCE, struje i njihove harmonijske i simetrične komponente te odgovarajući tokovi snaga.

Ako rezultati dijagnostičkog praćenja energetske učinkovitosti potvrde da je potrošač „kriv“ za kršenje standarda energetske učinkovitosti, tada je glavna zadaća organizacije za opskrbu energijom zajedno s potrošačem razviti i ocijeniti mogućnosti i vrijeme poduzimanja mjera za normalizaciju energetska učinkovitost. Za razdoblje prije provedbe ovih mjera potrebno je primjenjivati ​​pogonsko upravljanje i komercijalno mjerenje energetske učinkovitosti na sučelju između električnih mreža potrošača i opskrbne organizacije.

U sljedećim fazama dijagnostičkih mjerenja CE kontrolne točke trebale bi biti sabirnice regionalnih trafostanica na koje su spojeni kabelski vodovi potrošača. Ove točke su također od interesa za praćenje ispravnosti rada uređaja za izmjenjivanje pod opterećenjem transformatora, za prikupljanje statistike i bilježenje propadanja napona i privremenih prenapona u električnoj mreži. Time se kontrolira rad postojećih sredstava za osiguranje CE: sinkronih kompenzatora, baterija statičkih kondenzatora i transformatora s mjenjačima pod opterećenjem koji osiguravaju određene raspone odstupanja napona, kao i rad opreme za zaštitu i automatizaciju u električnoj mreži.

Inspekcijski nadzor CE provode certifikacijska tijela radi dobivanja informacija o stanju certificirane električne energije u električnim mrežama organizacije za opskrbu energijom, o ispunjavanju uvjeta i pravila primjene certifikata, kako bi se potvrdilo da CE nastavlja ispunjavaju utvrđene zahtjeve tijekom razdoblja valjanosti certifikata.

Radni nadzor CE je neophodan u radnim uvjetima na mjestima u električnoj mreži gdje postoje izobličenja napona i ne mogu se otkloniti u bliskoj budućnosti. Radna kontrola je neophodna na priključnim točkama trafostanica željezničkog i gradskog elektrificiranog prometa, trafostanica poduzeća s električnom opremom s nelinearnim karakteristikama. Rezultate operativne kontrole treba poslati komunikacijskim kanalima u kontrolne centre električne mreže organizacije za opskrbu energijom i elektroenergetskog sustava industrijskog poduzeća.

Komercijalno mjerenje PKE mora se provoditi na sučelju između električnih mreža potrošača i organizacije za opskrbu energijom, a na temelju njegovih rezultata određuju se popusti (dodaci) na tarife električne energije za njegovu kvalitetu.

Pravna i metodološka osnova za osiguranje komercijalnog računovodstva troškova energije u električnim mrežama je Građanski zakonik Ruske Federacije (Građanski zakonik Ruske Federacije), dio 2, GOST 13109 - 97, Uputa o postupku plaćanja za električnu i toplinsku energiju energije (br. 449 od 28. prosinca 1993., Ministarstvo pravosuđa Ruske Federacije).

Komercijalno mjerenje energetske učinkovitosti mora se kontinuirano provoditi na mjernim mjestima utrošene električne energije kao način ekonomskog utjecaja na uzročnika pogoršanja energetske učinkovitosti. U te svrhe treba koristiti uređaje koji kombiniraju funkcije mjerenja električne energije i mjerenje njezine kvalitete. Prisutnost u jednom uređaju funkcija mjerenja električne energije i kontrole PKE omogućit će kombiniranje operativne kontrole i komercijalnog računovodstva KE, dok se mogu koristiti zajednički komunikacijski kanali i sredstva za obradu, prikaz i dokumentiranje AMR informacija.

Komercijalni mjerni uređaji za energetsku učinkovitost moraju bilježiti relativno vrijeme prekoračenja normalnih i najvećih dopuštenih vrijednosti energetske učinkovitosti na regulacijskom mjestu za obračunsko razdoblje, čime se određuju tarifni dodaci odgovornima za pogoršanje energetske učinkovitosti.

.2 Standardni zahtjevi za kontrolu kvalitete električne energije

Praćenje usklađenosti sa zahtjevima standarda od strane organizacija za opskrbu energijom i potrošača električne energije trebaju provoditi nadzorna tijela i akreditirani CE ispitni laboratoriji.

Kontrolu opskrbe energijom na mjestima općeg priključka potrošača električne energije na sustave opće namjene provode organizacije za opskrbu energijom (kontrolne točke odabiru se u skladu s regulatornim dokumentima). Učestalost PCE mjerenja:

za ravnomjerno odstupanje napona - najmanje dva puta godišnje, ovisno o sezonskim promjenama opterećenja u distribucijskoj mreži elektroenergetskog centra, a uz postojanje automatske regulacije protunapona u elektroenergetskom centru, najmanje jednom godišnje;

za druge PKE - najmanje jednom svake dvije godine, pod uvjetom da mrežni dijagram i njegovi elementi ostanu nepromijenjeni i postoji mala promjena u prirodi električnih opterećenja potrošača, što pogoršava KE.

Potrošači električne energije koji kvare EK moraju provoditi nadzor na mjestima vlastite mreže najbližim točkama općeg priključka tih mreža na električnu mrežu opće namjene, kao i na stezaljkama prijamnika električne energije koji izobličuju EK.

Učestalost EC nadzora određuje kupac električne energije u dogovoru s organizacijom za opskrbu energijom.

Praćenje EC-a koje vučne podstanice izmjenične struje oslobađaju u električne mreže napona 6 - 35 kV treba provesti:

· za električne mreže 6 - 35 kV, kojima upravljaju elektroenergetski sustavi, na mjestima spajanja ovih mreža na trafostanice;

· za električne mreže 6 - 35 kV, koje nisu pod nadzorom elektroenergetskih sustava, na mjestima koja su dogovorno odabrana između vučnih trafostanica i potrošača električne energije, a za novoizgrađene i rekonstruirane (sa zamjenom transformatora) vučne trafostanice - na mjestima priključka el. potrošača energije u te mreže.

5.3 Popusti i dodaci na tarifu za kvalitetu električne energije

U stavku 1. čl. 542, dio 2 Građanskog zakonika Ruske Federacije utvrđuje: "kvaliteta energije koju isporučuje organizacija za opskrbu energijom mora biti u skladu sa zahtjevima utvrđenim državnim standardima i drugim obveznim pravilima ili predviđenim ugovorom o opskrbi energijom."

Kako bi se osigurale norme standarda na točkama općeg priključka, dopušteno je uspostaviti u ugovorima o opskrbi električnom energijom s potrošačima - "krivcima" pogoršanja energetske učinkovitosti, strože standarde (s manjim rasponima promjena u odgovarajućim pokazateljima energetska učinkovitost) od onih utvrđenih normom, a koje su potrošači dužni održavati na granici bilance električnih mreža.

U slučaju kršenja zahtjeva za CE od strane organizacije za opskrbu energijom, pretplatnik ima pravo dokazati iznos štete i nadoknaditi je od organizacije za opskrbu energijom prema pravilima iz čl. 547 Građanski zakonik Ruske Federacije. Istodobno, s obzirom da je pretplatnik i dalje koristio energiju neodgovarajuće kvalitete, mora je platiti, ali po razmjerno smanjenoj cijeni (klauzula 2, članak 542 Građanskog zakonika Ruske Federacije).

Očito, kršenja mogu biti obostrana i prema različitim PCE-ima. Krivac smanjenja koeficijenta učinkovitosti utvrđuje se sukladno Pravilniku o primjeni popusta i dodataka na tarife za kvalitetu električne energije.

Uputama o postupku plaćanja električne i toplinske energije u odjeljku 4 „Popusti (doplate) na tarifu za kvalitetu električne energije“ utvrđene su kazne za krivca za pogoršanje energetske učinkovitosti.

Mehanizam kazni utvrđen Uputama ne odnosi se na sve PCE-ove, već na one numeričke vrijednosti čije su norme u standardu:

stalno odstupanje napona;

faktor sinusoidnog izobličenja valnog napona;

koeficijent naponske asimetrije negativnog slijeda;

koeficijent asimetrije napona nulte sekvence;

odstupanje frekvencije;

raspon promjene napona.

Od navedenih PCE, koeficijent izobličenja sinusoidalnosti krivulje napona i koeficijenti harmonijskih komponenti napona odražavaju istu pojavu - nesinusoidalnost. Štoviše, odražava sve harmonike ukupno, te svaki od 40 harmonika posebno. Dakle, u Uputama se primjenjuju popusti (doplate) na temelju ukupnog učinka (koeficijenta), štoviše, potrebno je voditi računa da se popusti (doplate) za pojedine JKP zbrajaju. Stoga indikator nije uključen u Upute. Trajanje propada napona nije uračunato u popuste (doplate), budući da obujam sankcija za navedene PKE ovisi o ukupnom trajanju isporuke električne energije smanjene kvalitete mjesečno, a kod propada napona trajanje jedan dip se normalizira bez standardizacije njihove količine.

Popusti (doplate) na kvalitetu električne energije primjenjuju se u obračunima sa svim potrošačima.

Vrijednost popusta (doplate) ovisi o:

o broju PKE za koje se dogodi kršenje standarda na mjestu mjerenja električne energije tijekom obračunskog razdoblja;

o relativnom vremenu prekoračenja normalnih i maksimalno dopuštenih vrijednosti PCE na regulacijskoj točki električne energije tijekom obračunskog razdoblja.

Specifična vrijednost popusta (dodatka), ovisno o stupnju kršenja ovih čimbenika, može biti od 0,2 do 10% tarife električne energije.

Plaćanje po tarifi s popustom (nadoplatom) za EC vrši se za cjelokupnu količinu isporučene (utrošene) električne energije u obračunskom razdoblju. Ako je organizacija za opskrbu energijom kriva za kršenje, kazna se provodi u obliku popusta od tarife, ako je potrošač kriv - u obliku dodatne naknade.

Za neprihvatljiva odstupanja u naponu i frekvenciji, organizacija za opskrbu energijom podliježe jednostranoj odgovornosti. Za odstupanja napona, elektroopskrbna organizacija odgovara potrošaču ako pretplatnik ne prekorači tehničke granice potrošnje i proizvodnje jalove snage.

Odgovornost za kršenje standarda za četiri preostala PKE-a leži na osobi odgovornoj za propadanje KE-a. Krivac se utvrđuje na temelju usporedbe dopuštenog doprinosa uključenog u ugovor na vrijednost razmatrane PKE na kontrolnoj točki sa stvarnim doprinosom utvrđenim mjerenjima.

Književnost

1.GOST 13109-97 "Norme kvalitete električne energije u sustavima opskrbe električnom energijom opće namjene."

Smjernice za praćenje i analizu kvalitete električne energije u elektroenergetskim sustavima opće namjene (RD 34.15.501 - 88).

Zhezhelenko I.V. Pokazatelji kvalitete električne energije i njihova kontrola u industrijskim poduzećima. M.: Energoatomizdat, 1986. 168 str.

Ivanov V.S., Sokolov V.I. Načini potrošnje i kvaliteta električne energije u sustavima napajanja industrijskih poduzeća. M.: Energoatomizdat, 1987. 336 str.

Goryunov I.T., Mozgalev V.S., Dubinsky E.V., Bogdanov V.A., Kartashev I.I., Ponomarenko I.S. Osnovni principi izgradnje sustava za praćenje, analizu i upravljanje kvalitetom električne energije. Električne stanice, 1998, br.12.

Pravila za primjenu popusta i dodataka na tarife za kvalitetu električne energije (odobrio Glavgosenergonadzor 14. svibnja 1991.).

Petrov V.M., Shcherbakov E.F., Petrova M.V. O utjecaju kućanskih električnih prijamnika na rad pripadajućih električnih uređaja. Industrijska energetika, 1998., br.4.

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

Kudrin B.I., Prokopchik V.V. Napajanje industrijskih poduzeća. Minsk: Viša škola, 1988. 357 str.

Upute o postupku plaćanja električne i toplinske energije (registracijski broj 449 od 28. prosinca 1993. Ministarstva pravosuđa Ruske Federacije).

Golovkin P.I. Energetski sustav i potrošači električne energije M.: Energia, 1973. 168 str.

Mozgalev V.S., Bogdanov V.A., Kartashev I.I., Ponomarenko I.S., Syromyatnikov S.Yu. Procjena učinkovitosti kontrole kvalitete električne energije u EES-u. Električne stanice, 1999, br.1.