Качество электроэнергии

 

Электроприборы и оборудование предназначены для работы в определённой электромагнитной среде. Электромагнитной средой принято считать систему электроснабжения и присоединенные к ней электрические аппараты и оборудование, связанные конструктивно и создающие в той или иной мере помехи, отрицательно влияющие на работу друг друга. При возможности нормальной работы оборудования в существующей электромагнитной среде говорят об электромагнитной совместимости технических средств.

Единые требования к электромагнитной среде закрепляют стандартами, что позволяет создавать оборудование и гарантировать его работоспособность в условиях соответствующих этим требованиям. Стандарты устанавливают допустимые уровни помех в электрической сети, которые характеризуют качество электроэнергии (КЭ). Они называются показателями качества электроэнергии (ПКЭ).

В 1967 г. в СССР впервые в мировой практике был утвержден ГОСТ, определяющий значения показателей качества электрической энергии (ГОСТ 13109-67 «Нормы качества электрической энергии у её приёмников, присоединённых к электрическим сетям общего назначения»).

В настоящее время показатели качества электрической энергии, методы их оценки и нормы определяет Межгосударственный стандарт «Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения» (ГОСТ 13109-97).

Отклонение напряженияхарактеризуется показателем установившегося отклонения напряжения, для которого установлены следующие нормы: нормально допустимые и предельно допустимые значения установившегося отклонения напряжения Uу на выводах приемников электрической энергии равны соответственно 5 и 10% от номинального напряжения электрической сети по ГОСТ 721-77 и ГОСТ 21128-83.

Причинами несоответствий по установившемуся отклонению напряжения DUу могут быть:

1. неверно выбранный коэффициент трансформации трансформатора 6—10/0,4 кВ или не проведенное своевременно сезонное переключение отпаек этих трансформаторов;

2. разнородность нагрузок линий 0,38 кВ и несовместимость требований потребителей к DUу на шинах 0,4 кВ трансформаторов 6—10/0,4 кВ;

3. значительная несимметрия фазных нагрузок в сетях 0,4 кВ;

4. значительные потери напряжения в распределительной сети, превышающие предельные значения;

5. отсутствие трансформаторов с регулированием напряжения под нагрузкой (РПН) в центре питания (ЦП) распределительной сети;

6. отсутствие автоматического регулятора напряжения (АРН) в ЦП или его не использование;

7. некорректная работа АРН или неправильно выбранный закон регулирования напряжения

8. разнородность нагрузок распределительных линий 6—10 кВ и несовместимость требований потребителей всей распределительной сети к DUу на шинах ЦП;

9. ошибки в планировании диспетчерских графиков спроса и предложения в реактивной мощности;

10. отсутствие договорных отношений или некорректно определенные договорные условия по допустимому диапазону DUу;

11. неверно заданные уставки регулирующих устройств на генераторах, повышающих трансформаторах и автотрансформаторах связи, отсутствие или недостаточное использование специальных устройств в межсистемных линиях и питающих сетях энергосистем, регулирующих реактивную мощность (синхронных компенсаторов, батарей статических компенсаторов и шунтирующих реакторов), пониженная пропускная способность питающих сетей и др.;

12. превышение потребителем разрешенной ему мощности или нарушение договорных условий с ЭСО по использованию специальных средств, регулирующих реактивную мощность (батарей статических конденсаторов, синхронных двигателей).

Влияние отклонения напряжения на:

1. технологические установки:

при снижении напряжения существенно ухудшается технологический процесс, увеличивается его длительность. Следовательно, увеличивается себестоимость производства;

при повышении напряжения снижается срок службы оборудования, повышается вероятность аварий;

при значительных отклонениях напряжения происходит срыв технологического процесса;

2. освещение:

снижается срок службы ламп освещения, так при величине напряжения 1,1·Uном срок службы ламп накаливания снижается в 4 раза;

при величине напряжения 0,9·Uном снижается световой поток ламп накаливания на 40 % и люминесцентных ламп на 15%;

при величине напряжения менее 0,9·Uном люминесцентные лампы мерцают, а при 0,8·Uном просто не загораются;

3. электропривод:

при снижении напряжения на зажимах асинхронного электродвигателя на 15 % момент снижается на 25%. Двигатель может не запуститься или остановиться;

при снижении напряжения увеличивается потребляемый от сети ток, что влечёт разогрев обмоток и снижение срока службы двигателя. При длительной работе на напряжении 0,9·Uном срок службы двигателя снижается вдвое;

при повышении напряжения на 1% увеличивается потребляемая двигателем реактивная мощность на 3—7%. Снижается эффективность работы привода и сети.

Обобщённый узел нагрузки электрических сетей (нагрузка в среднем) составляет:

1. 10% специфическая нагрузка;

2. 30% освещение и прочее;

3. 60% асинхронные электродвигатели.

Обеспечить эти требования можно двумя способами: снижением потерь напряжения и регулированием напряжения.

 

.

 

Снижение потерь напряжения (ΔU) достигается:

1. Выбором сечения проводников линий электропередач (≡ R) по условиям потерь напряжения.

2. Применением продольной емкостной компенсации реактивного сопротивления линии (X). Однако, это опасно повышением токов короткого замыкания при X→0.

3. Компенсацией реактивной мощности (Q) для снижения ее передачи по электросетям, с помощью конденсаторных установок и синхронных электродвигателей, работающих в режиме перевозбуждения. Кроме снижения потерь напряжения, это является неплохим мероприятием энергосбережения, снижающим общие потери электроэнергии в сетях.

Регулирование напряжения U:

1. В центре питания регулирование напряжения (UЦП) осуществляется с помощью трансформаторов, оснащённых устройством автоматического регулирования коэффициента трансформации в зависимости от величины нагрузки (регулирование под нагрузкой — РПН). Такими устройствами оснащены 10% трансформаторов. Диапазон регулирования ± 16% с дискретностью 1,78%.

2. Напряжение может регулироваться на промежуточных трансформаторных подстанциях (UТП) с помощью трансформаторов, оснащённых устройством переключения отпаек на обмотках с различными коэффициентами трансформации (переключение без возбуждения — ПБВ, т. е. с отключением от сети). Диапазон регулирования ± 5% с дискретностью 2,5%.

Колебания напряжения — быстро изменяющиеся отклонения напряжения длительностью от полупериода до нескольких секунд.

Колебания напряжения характеризуются следующими показателями:

1. размахом изменения напряжения;

2. дозой фликера.