Характеристика основных показателей качества электроэнергии

Электроэнергия как товар обладает целым рядом специфических свойств. Она непосредственно используется при создании других видов продукции и оказывает существенное влияние на экономические показатели производства и качество выпускаемых изделий. Понятие качества электрической энергии отличается от понятия качества других товаров, так как качество электроэнергии проявляется через качество работы электроприемников.

Известно, что наиболее эффективное функционирование оборудования электрических сетей, систем электроснабжения и большинства электроприемников имеет место при номинальном напряжении (однофазном или симметричном трехфазном) синусоидальной формы и номинальной частоты. На электрических станциях электроэнергия производится с параметрами, близкими к номинальным. Изменение параметров электроэнергии происходит в результате ее передачи по элементам электрических сетей и в процессе потребления различными электроприемниками, в первую очередь, обладающими нелинейными, несимметричными и резкопеременными характеристиками (полупроводниковые преобразователи большой мощности, дуговые сталеплавильные печи, сварочное оборудование, главные приводы прокатных станов и т.п.).

Таким образом, качество электроэнергии характеризуется параметрами режима (напряжением и частотой) в узлах электрической системы. Отклонение этих параметров от идеальных (в зависимости от характера, интенсивности и продолжительности) оказывает неблагоприятное воздействие на силовые электроустановки, системы автоматики, телемеханики и релейной защиты, что приводит к снижению надежности электроснабжения, увеличению потерь электроэнергии, ухудшению качества и снижению количества выпускаемой продукции. Все это обусловливает возникновение проблемы качества электроэнергии и необходимость введения системы показателей для количественной оценки качества электроэнергии.

Основным нормативным документом является ГОСТ 13109-97 [1], в нем сформулированы требования к качеству электроэнергии в электрических сетях общего назначения. Он введен в России с 1999 года, взамен ранее существующего ГОСТ 13109-87.

В соответствии с этим ГОСТ 13109-97 часть показателей качества электроэнергии характеризует помехи, вносимые установившимся режимом работы сети энергосистемы и потребителей, т.е. вызванные особенностями технологического процесса производства, передачи, распределения и потребления электроэнергии. К ним относятся отклонения напряжения и частоты, искажения синусоидальности формы кривой напряжения, несимметрия и колебания напряжения. Для их нормирования ГОСТ 13109-97 установлены допустимые значения.

Другая часть показателей характеризует кратковременные помехи, возникающие в электрической сети в результате коммуникационных процессов, грозовых и атмосферных явлений, работы средств защиты и автоматики и послеаварийных режимов. К ним относятся провалы и импульсы напряжения, кратковременные перерывы электроснабжения. Для этих показателей качества электроэнергии допустимых численных значений ГОСТ 13109-97 не устанавливает. Однако такие параметры этих показателей, как амплитуда, длительность, частость и др., должны измеряться и составлять статистические массивы данных, характеризующие конкретную электрическую сеть в отношении вероятности появления кратковременных помех.

Всего ГОСТ 13109-97 устанавливает 11 показателей качества электроэнергии:

1) отклонение частоты ;

2) установившееся отклонение напряжения ;

3) размах изменения напряжения ;

4) доза фликера ;

5) коэффициент искажения синусоидальности кривой междуфазного (фазного) напряжения ;

6) коэффициент п -й гармонической составляющей напряжения ;

7) коэффициент несимметрии напряжения по обратной последовательности ;

8) коэффициент несимметрии напряжения по нулевой последовательности ;

9) длительность провала напряжения ;

10) импульсное напряжения

11) коэффициент временного перенапряжения

Первые два показателя характеризуют медленные изменения напряжения и частоты, третий и четвертый – колебания напряжения, т.е. быстрые изменения напряжения, пятый и шестой – синусоидальность формы кривой напряжения, седьмой и восьмой – несимметрию трехфазной системы напряжения, а остальные показатели – кратковременные помехи, связанные с коммутационными и грозовыми процессами.

Для первых восьми показателей качества электроэнергии в ГОСТ 13109-97 введены допустимые нормативные значения, причем установлены два вида норм: нормально допустимые и предельно допустимые. Измеренные или расчетные значения показателей качества электроэнергии не должны превышать предельно допустимые нормы, а значения тех же показателей, определяемые с вероятностью 95 %, не должны превышать нормально допустимые значения.

Оценка соответствия показателей качества электроэнергии указанным нормам должна проводиться в течение расчетного периода, равного 24 часам. Допускается оценивать качество электроэнергии по суммарной продолжительности времени выхода показателей за допустимые значения. При этом в течение 95 % времени суток (22,8 ч) показатели качества не должны выходить за пределы нормально допустимых значений и в течение всего времени суток не должны превышать предельных значений.

При изучении вопросов качества электроэнергии наибольшее внимание следует уделить первым восьми показателям, т.е. отклонениям напряжения и частоты, колебанию напряжения, искажению синусоидальности формы кривой напряжения и несимметрии напряжения. В первую очередь, необходимо ознакомиться с положениями ГОСТ 13109-97, где приведены нормативные значения показателей качества электроэнергии.

В методических указаниях рассмотрены задачи, в которых проводятся расчеты основных показателей качества электроэнергии (, , , ).