Качество электроэнергии

2

3 Отклонение напряжения определяется разностью между действующим U и номинальным Uном значениями напряжения, В или, % Установившееся отклонение напряжения δUy равно, %: где Uy установившееся (действующее) значение напряжения за интервал усреднения

Технологические установки: При снижении напряжения существенно ухудшается технологический процесс, увеличивается его длительность. При повышении напряжения снижается срок службы оборудования, повышается вероятность аварий. Освещение: Снижается срок службы ламп освещения, так при величине напряжения 1,1·Uном срок службы ламп накаливания снижается в 4 раза. 4

Колебания напряжения характеризуются двумя показателями : - размахом изменения напряжения; - дозой фликера (-мерцание). Размах изменения напряжения Ut вычисляют по формуле, % где Ui, Ui+1 значения следующих один за другим экстремумов (или экстремума и горизонтального участка) огибающей среднеквадратичных значений напряжения 5

6 U Быстрые флуктуации напряжения (фликер)

Отклонения напряжения, усугублённые резко переменным характером, ещё более снижают эффективность работы и срок службы оборудования. Способствуют отключению автоматических систем управления и повреждению оборудования. Колебания амплитуды и, в большей мере, фазы напряжения вызывают вибрации электродвигателя, приводимых механизмов и систем. В частности, это ведёт к снижению усталостной прочности аппаратов и снижению срока их службы. 7

8

9 Характеристикой провала напряжения является его длительность - Δtn, равная: где tн и tv - начальный и конечный моменты времени провала напряжения. Провал напряжения характеризуется также глубиной провала напряжения δUп. Провал напряжения вычисляется по выражениям или, %

Технологические установки: При провалах напряжения может произойти срыв технологического процесса. Электропривод: При снижении напряжения на зажимах асинхронного электродвигателя на 15 % момент снижается на 25 %. Двигатель может не запуститься или остановиться. 10

11

12 U Характеризуется параметрами: - амплитуда импульса - максимальное мгновенное значение импульса напряжения; - длительность импульса - интервал времени между начальным моментом импульса напряжения и моментом восстановления мгновенного значения напряжения до первоначального уровня;

13 Наличие гармоник в питающем напряжении U Гармоника высокого порядка (>10) Третья гармоника

14 Несинусоидальность напряжения характеризуется следующими показателями : - коэффициентом искажения синусоидальности кривой напряжения; - коэффициентом n-ой гармонической составляющей напряжения. Коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения KU определяется по выражению, % где U(n) действующее значение n-ой гармонической составляющей напряжения, В; U(1) действующее значение напряжения основной частоты, В. Коэффициент n -ой гармонической составляющей напряжения равен, % Для вычисления K U необходимо определить уровень напряжения отдельных гармоник, генерируемых нелинейной нагрузкой.

Фронты несинусоидального напряжения воздействуют на изоляцию линий электропередач - учащаются однофазные короткие замыкания на землю. В электрических машинах, включая трансформаторы, возрастают суммарные потери. Так, при коэффициенте искажения синусоидальной формы кривой напряжения KU = 10 % суммарные потери в сетях предприятий, крупных промышленных центров, сетях электрифицированного железнодорожного транспорта могут достигать %. Возрастает недоучёт электроэнергии, вследствие тормозящего воздействия на индукционные счётчики гармоник обратной последовательности. 15

16 U Несимметрия напряжений характеризуется следующими показателями: - коэффициентом несимметрии напряжений по обратной последовательности; - коэффициентом несимметрии напряжений по нулевой последовательности.

Возрастают потери электроэнергии в сетях от дополнительных потерь в нулевом проводе. Однофазные, двухфазные потребители и разные фазы трёхфазных потребителей электроэнергии работают на различных не номинальных напряжениях, что вызывает те же последствия, как при отклонении напряжения. В электродвигателях, кроме отрицательного влияния несимметричных напряжений, возникают магнитные поля, вращающиеся встречно вращению ротора. Общее влияние несимметрии напряжений на электрические машины, включая трансформаторы, выливается в значительное снижение срока их службы. Например, при длительной работе с коэффициентом несимметрии по обратной последовательности K 2U = %, срок службы электрической машины снижается на %, а если она работает при номинальной нагрузке, срок службы снижается вдвое. 17

18 f = f y - f ном, f y – усредненное значение частоты

19 Виновники ухудшения качества электроэнергии

Отклонение напряжения в той или иной точке сети происходит под воздействием медленного изменения нагрузки в соответствии с её графиком - изменения режимов работы приемников электроэнергии и изменения режимов питающей энергосистемы. Колебание напряжения При работе электроприемников с резкопеременной ударной нагрузкой в электросети возникают резкие изменения потребляемой мощности, что вызывает изменения напряжения сети. 20

Отклонения и колебания частоты Нарушение баланса между мощностью, вырабатываемой генератором электростанции или энергосистемы, и мощностью требуемой промышленными предприятиями, приводит к изменению частоты тока электросети. Основной причиной возникновения колебаний частоты являются мощные приемники электроэнергии с резкопеременной активной нагрузкой (тиристорные преобразователи главных приводов прокатных станов). Активная мощность этих приемников изменяется от нуля до максимального значения за время менее 0,1 с, вследствие чего колебания частоты могут достигать больших значений. 21

Несинусоидальность формы кривой напряжения и тока Значительное распространение получили нагрузки, вольтамперные характеристики которых нелинейный. K их числу относятся : - тиристорные преобразователи, - установки дуговой и контактной сварки, - электродуговые сталеплавильные и руднотермические печи, - газоразрядные лампы и др. Эти нагрузки потребляют из сети ток, кривая которого оказывается несинусоидальной, в результате возникают нелинейныйе искажения кривой напряжения сети или, несинусоидальные режимы. 22

Импульс напряжения Импульсные перенапряжения возникают при грозовых явлениях и при коммутациях оборудования (трансформаторы, двигатели, конденсаторы, кабели), в том числе при отключении токов КЗ. 23 Виновники ухудшения качества электроэнергии

ГОСТом установлена периодичность контроля качества электроэнергии - один раз в два года для всех ПКЭ, и два раза в год для отклонения напряжения. Местом контроля качества электрической энергии являются точки общего присоединения потребителей к сетям общего назначения. В них выполняют измерения энергоснабжающие организации. Потребители проводят измерения в собственных сетях в местах ближайших к этим точкам. Контроль качества электрической энергии подразумевает оценку соответствия показателей установленным нормам, а дальнейший анализ качества электроэнергии - определение стороны, виновной в ухудшении этих показателей. 24

Большинство процессов, протекающих в электрических сетях - быстротекущие, поэтому все нормируемые показатели качества электрической энергии не могут быть измерены напрямую - их необходимо рассчитывать, а окончательное заключение можно дать только по статистически обработанным результатам. Поэтому, для определения показателей качества электрической энергии, необходимо выполнить большой объём измерений с высокой скоростью и одновременной математической и статистической обработкой измеренных значений. Наибольший поток измерений необходим для определения несинусоидальности напряжения. Для определения всех гармоник до 40-й включительно и в пределах допустимых погрешностей, требуется выполнять измерения мгновенных значений трёх междуфазных напряжений 256 раз за период (3·256·50 = в секунду). 25

Контролировать качество электрической энергии следует с применением сертифицированных приборов, обеспечивающих измерение и расчёт всех параметров, необходимых для определения и анализа качества электрической энергии. 26

27

28

1. Качество электроэнергии. Показатели качества электроэнергии и их влияние на потребителей электроэнергии. 2. Виновники ухудшения качества электроэнергии. Контроль качества электроэнергии. 29

30