4.2.1. Системы электроснабжения

В систему электроснабжения входят: понижающие подстанции, электрические сети напряжением до и выше 1000 В, электроприемники.

Составляется схема электроснабжения организации. Схема составляется от точки раздела с энергоснабжающей организацией до электроприемников. На схеме электроснабжения намечаются точки, в которых необходимо провести замеры. Такими точками являются вводы в организацию и вводы в отдельные здания организации.

4.2.1.1. Измерительная аппаратура

Для измерений могут быть использованы имеющиеся в системах электроснабжения измерительные приборы или приборы организации, проводящей обследование.

Измерительная аппаратура должна удовлетворять следующим общим требованиям:

– все приборы должны быть поверены и иметь аттестацию органов Госстандарта;

– погрешность измерения параметров должна составлять не более [3, 4, 5]:

по расходам электроэнергии 1,5 %;

по измерению токов 5 %;

по показателям качества электроэнергии:

отклонение напряжения  0,5 %;

доза фликера  5 %.

4.2.1.2. Методика измерений

Измеряются следующие параметры:

1) расходы активной и реактивной энергии через каждый час в течение суток;

2) показатели качества электрической энергии (отклонения, колебания напряжения) в течение суток;

3) токи нагрузки электрических сетей, трансформаторов и электроприемников;

4) время включения и выключения электроприемников в течение суток.

Токи нагрузки электрических сетей, трансформаторов и электроприемников записываются в течение часа в период максимума нагрузки. Расходы активной и реактивной нагрузки записываются на вводах в организацию и вводах отдельных зданий организации. Показатели качества электрической энергии записываются на вводах в здания.

Исследование графиков нагрузки

В системах электроснабжения существует три вида нагрузок: по току (I), по активной (Р) и реактивной (Q) мощности. Кривая изменения нагрузки во времени I(t), P(t) или Q(t) называется графиком нагрузки. Различаются индивидуальные и групповые графики нагрузки. Индивидуальные графики нагрузки создаются отдельными электроприемниками, а групповые – группой электроприемников. В процессе энергоаудита необходима запись как индивидуальных, так и групповых графиков нагрузки. Запись индивидуальных графиков нагрузки позволяет определить загрузку электроприемников, их использование по времени, tg электроприемников. Запись групповых графиков позволяет определить характер изменения нагрузки в течение суток, коэффициент использования, средние и максимальные значения нагрузок, среднесуточный tg и ряд других показателей, необходимых для анализа эффективности использования электроэнергии.

Основными приборами, которые могут использоваться для исследования графиков нагрузки, являются: стрелочные и цифровые амперметры, ваттметры и варметры, электрические счетчики, информационно-измерительные системы. Выбор того или иного типа прибора зависит от скорости изменения графиков нагрузки, т.е. определяется обеспечиваемой частотой дискретизации исследуемого графика во времени. Ее возможное наибольшее значение полностью определяется методом регистрации данных в используемой аппаратуре. Так, стрелочные показывающие приборы имеют время установления показаний 4 с плюс время записи результата наблюдателем (~ 2 с), поэтому период дискретизации в этом случае t  6 c. Т. е. данные приборы могут применяться для исследования графиков нагрузки электроприемников с длительным, спокойным режимом работы (насосы, вентиляторы, компрессоры и т.д.). Кроме этого, они имеют низкий класс точности. При использовании цифровых приборов и записи результатов наблюдателем t  2 c. При использовании для регистрации микропроцессоров и ЭВМ период дискретизации может изменяться от 30 мкс до 4 ч, погрешность измерения не превышает 1 %.

Для получения статистических характеристик исследуемых графиков нагрузки записанные графики следует обработать методом квантования по времени. При этом график I(t) [P(t)] преобразуется в дискретную последовательность I(t_i) в i-й момент времени (рис. 4.1):

(4.4)

где T_p – длительность записи графика нагрузки.

Данные уравнений (4.4) используются для определения статистических характеристик графиков нагрузок – среднего значения тока I_ср (или мощности):

(4.5)

Рис. 4.1. График нагрузки потребителя электроэнергии

При больших объемах записей графиков нагрузки и большом объеме их обработки в процессе энергоаудита весьма желательно использование специальных анализаторов электропотребления. В Российской Федерации получили распространение анализаторы СIRCUTOR (Испания) типов: AR.4M; AR.5; C79 и SYNERGY Ltd (Великобритания) типа РС5, «ЭРИС». Данные приборы имеют сертификат Госстандарта РФ.

Длительность записи графиков нагрузки зависит от цели обследования. Для получения характеристик отдельных электроприемников следует записать 10–20 циклов их работы. Основными характеристиками работы электроприемников являются: коэффициент загрузки k₃, коэффициент включения k_в и tg. Эти характеристики определяются по выражениям

; (4.6)

; (4.7)

, (4.8)

где Р_св.в, Q_св.в – средняя за время включения активная и реактивная нагрузки;

t_в – время включения электроприемника;

t_ц – время цикла работы электроприемника.

Групповые графики нагрузки должны записываться как минимум двое суток: одни сутки рабочий день и одни сутки выходной день. Если в течение недели ритм работы обследуемого объекта меняется, то необходима недельная запись графиков нагрузки. По групповым графикам определяются следующие характеристики:

1. суточный максимум активной и реактивной нагрузки (Р_м и Q_м);

2. коэффициент мощности в период максимума нагрузки

; (4.9)

3. суточный расход активной и реактивной энергии (W_сут, V_сут);

4. средневзвешенный за сутки коэффициент мощности

; (4.10)

5. средние за сутки активная и реактивная мощности (Р_ср.сут, Q_ср.сут)

; (4.11)

. (4.12)

Исследование показателей качества электроэнергии

Получаемая потребителями электрическая энергия наряду с количественными показателями (напряжение, мощность, количество) должна отвечать и ряду качественных показателей. Качество электрической энергии должно соответствовать требованиям ГОСТ 13109-97.

Основными показателями качества электроэнергии для бюджетных организаций являются отклонения и колебания напряжения.

Отклонение напряжения (U_у)

, (4.13)

где U_у – усредненное значение напряжения (В, кВ) в интервале времени 1 мин;

U_ном – номинальное напряжение;

, (4.14)

где U_i – значение напряжения U_(1)i (В, кВ) в i-м наблюдении; N – число наблюдений. Число наблюдений за 1 мин должно быть не менее 18.

В соответствии с [5] отклонения напряжения на выводах электроприемников не должны превышать  10 % от U_ном в течение суток измерения, причем 95 % времени суток отклонения напряжения должны находиться в пределах  5 % от U_ном.

Допускаемые и предельно допускаемые значения установившегося отклонения напряжения в точках общего присоединения потребителей электрической энергии к электрическим сетям должны быть установлены в договорах на пользование электрической энергией между электроснабжающей организацией и потребителем с учетом необходимости выполнения норм настоящего стандарта на выводах электроприемников.

Колебания напряжения (U_t). Колебания напряжения характеризуются показателями: размахом изменения напряжения; дозой фликера.

Предельно допускаемые значения размаха изменений напряжения (U_t) в точках общего присоединения к электрическим сетям при периодических колебаниях напряжения определяются по рис. 4.2: кривая 1 – на входах осветительных установок с лампами накаливания в помещениях, где требуется значительное зрительное напряжение, и в точках электрических сетей, к которым присоединяют потребителей с такими установками; кривая 2 – на входах осветительных установок с газоразрядными и лампами накаливания в остальных помещениях, в том числе в жилых зданиях, и в точках электрических сетей, к которым присоединяют потребителей с такими установками.

Кривые рис. 4.2 могут давать большую погрешность, если размахи изменения напряжения отличаются от периодических, поэтому оценку допустимости колебаний при энергоаудите лучше проводить по дозе фликера. Доза фликера – это интегральная характеристика колебаний напряжения, вызывающих у человека накапливающееся за установленный период времени раздражение миганиями света. Дозу фликера определяют по прибору фликерметру на интервале времени равном 10 мин.

Пределы допускаемых погрешностей измерения показателей качества электроэнергии следующие:

1) отклонения напряжения: абсолютная погрешность  0,5 %;

2) размах изменения напряжения: относительная погрешность  8 %;

3) доза фликера: относительная погрешность  5 %.

Рис. 4.2. Допустимые размахи напряжения;

F – частота изменений напряжения; t_д – интервал времени между размахами

При энергоаудите показателей качества электроэнергии более предпочтительны переносные портативные анализаторы электропотребления типов AR.4M, AR.5. При отсутствии фликерметров можно определять допустимость колебаний по кривым рис. 4.2. Для этого надо каким-либо прибором (самопишущим вольтметром или осциллографом) произвести замеры размахов изменения напряжения U_t i за 10 мин. Допустимость колебаний определяется выражением

, (4.15)

где n – число размахов на интервале измерения Т = 10 мин; t_Дi –минимально допустимый интервал времени между размахами амплитудой U_t i , определяемый по нижней шкале рис. 4.2.