Основные параметры качества электрической энергии

Электрическая энергия, вырабатываемая источником питания, должна иметь определенные качественные показатели, которые определяют надежность и экономичность работы электрических приемников. ГОСТ 13109-97.

Показателями качества электрической энергии являются:

а) для однофазной сети – отклонения и колебания напряжения и частоты и несинусоидальность формы кривой напряжения;

б) для трехфазной сети – показатели n, отклонения и колебания напряжения и частоты и несинусоидальноть формы кривой напряжения и дополнительное смещение нейтралей и несимметрия напряжения основной частоты.

Отклонение напряжения – это медленно протекающие изменения напряжения, возникающие из-за изменения режима работы ЦП или нагрузки.

1.Отклонение напряжения (установившееся) – разность между фактическим и номинальным напряжениями, которые выражаются в процентах: .

Отклонения напряжения:

Освещение жилых зданий:

Внутреннее рабочее освещение:

Асинхронные двигатели: (иногда +10)

При снижении U на 5% световой поток ламп накаливания снижается на 20%. Верхний предел установлен для сохранения срока службы ламп. У асинхронных двигателей предел установлен () для сохранения момента двигателя в пределах 0,9 – 1,05 от номинального и чтобы частота вращения не превышала .

Меры борьбы:

- продольная компенсация;

- поперечная компенсация;

- применение устройств РПН (регулировка под нагрузкой, на трансформаторах – дороги);

ПБВ (переключение без возбуждения).

Для основных электрических приемников – силовых и осветительных поддержание уровня U производится изменением коэффициента трансформации (на первичной стороне существует несколько дополнительных ответвлений).

2.Колебания напряжения – это кратковременное изменение напряжения, возникающее при нарушении нормального режима работы. Например, при включении мощного двигателя, при коротком замыкании, работа сварочного аппарата, дуговых печей и т.д. Колебания особенно сказываются на осветительных приборах, что сопровождается миганием ламп, снижением зрительного восприятия, а значит приводит к утомляемости и понижению производительности труда.

Допустимые колебания установлены ГОСТ’ом 13109-67 в зависимости от частоты их повторения , где

n – число колебаний в час,

t – средний за час интервал между колебаниями, мин.

Допускается: колебание напряжения освещения от 1,5% до 4% при частоте колебаний не более 10 раз в час, а при колебаниях более 4% - не более одного раза в час. Для установок с резко переменной нагрузкой (прокатные станки, экскаваторы и т.д.) колебания напряжения допускаются до 1,5% при любой частоте колебаний в час. Для остальных электроприемников колебания напряжения не нормируются, однако при снижении и более 15% от номинального может привести к отключению.

Меры борьбы:

- приближение электроприёмников с резкопеременной нагрузкой к наиболее мощным источником питания;

- выделение питания таких приёмников на отдельную линию;

- ограничение токов пуска и самопуска электродвигателей;

- питание освещения через отдельные трансформаторы;

- принудительный график работы электротехнических установок (сварка, печи);

– применение устройств продольной ёмкостной компенсации (УПК). Она обеспечивает мгновенное регулирование напряжения, предотвращая его сильные колебания. УПК последовательно включенные в линию конденсаторов компенсируют индуктивные сопротивления и потерю напряжения в линии.

 

3.Отклонение частоты – разность между фактическим и номинальным значением частоты (допускается в пределах Гц).

Колебания частоты – разность между наибольшими и наименьшими значениями основной частоты при скорости её изменения не менее 0,2 Гц/с. Допускаемы колебания не более 0,2Гц.

Основные причины колебания частоты: короткое замыкание в сети, а также периодически возникающие ударные нагрузки в электрических приемниках большой мощности.

Меры борьбы:

- применение специальных устройств автоматического регулирования возбуждения синхронного двигателя;

- установка продольно емкостной компенсации (УПК).

4.Несимметрия напряжения.

Связана с включением в трехфазную сеть однофазных нагрузок. Сопутствующими причинами являются различия параметров фаз на отдельных участках сети. Несимметрия трехфазной системы характеризуется коэффициентом несимметрии и допускается согласно стандарту = 2% в нормальном режиме и = 4 % в максимальном режиме.

При разложении системы напряжений на напряжения обратной, прямой и нулевой последовательности можно определить:

- коэффициент обратной последовательности:

;

- коэффициент нулевой последовательности:

;

U₂, U₀ можно определить по показаниям приборов.

Наличие обратной и нулевой последовательности резко снижает срок службы изоляции двигателей.

1 % нессиметрии увеличивает нессиметрию токов в обмотках на 7,9 %. Сопротивление обратной последовательности в 5-8 раз ниже сопротивления прямой последовательности.

При = 4% срок службы снижается в 2 раза.

Меры борьбы:

- применение симметрирующих устройств, состоящие из двух регулируемых батарей конденсаторов, включаемых в две фазы, и индуктивности, включаемые в третью фазу;

- симметрирование нагрузок (равномерное распределение нагрузок).

 

5.Несинусоидальность напряжения токов – результат нелинейности отдельных элементов в сети, создает искажения напряжений в сети; влияет на срок службы оборудования и вызывает сбои в работе связи и автоматики.

Источники:

- вентильные преобразователи;

- дуговые печи;

- ртутные лампы.

Коэффициент несинусоидальности:

, где

40 – гармоника;

Нормирование:

Uном	К	К	К	Гармоники
0,38						1,5
6-20							1,5

Меры борьбы:

- увеличение числа фаз;

- отделять от сети дополнительными реакторами или фильтрами потребителей, которые генерируют в сеть внешние гармоники и которые чувствительны к ним;

- разделять потребителей на отдельные секции: одна – источники внешних гармоник, другая – потребители, чувствительные к ним.

 

 

№ 76