новных ПКЭ, используемые в других нормативно-техниче­- ских документах.

Отклонение частоты одинаково для всей энергосистемы, так как значение частоты в данный момент определяется частотой вращения генераторов. В нормальных установив­- шихся режимах все генераторы имеют синхронную часто­- ту. Поэтому отклонение частоты — это общесистемный по­- казатель качества электроэнергии. Напряжения в различ­- ных точках сети имеют разные значения. Поэтому показа­- тели качества напряжения локальные, т. е. имеют разные значения в различных точках электрической сети.

В реальных режимах электрических сетей напряжения всегда отличаются от номинальных. Эту разницу характе- ризуют ряд ПКЭ: отклонение напряжения, размах измене­- ния напряжения, доза колебания напряжения и др.

Отклонение напряжения — это разность между действи- тельным значением напряжения U и его номинальным зна- чением для сети U_НОМ.

Если U и U_НОМ выражаются в вольтах или киловольтах, то отклонение напряжения в тех же единицах равно

V = U – U_НОМ.

Отклонение напряжения в процентах номинального

Размах изменения напряжения — это разность между амплитудными или действующими значениями напряже- ния до и после одиночного изменения напряжения.

Размах изменения напряжения, %, вычисляют по фор- муле

где U_i , U_i+1 — значения следующих друг за другом экст­- ремумов (или экстремума и горизонтального участка) оги- бающей амплитудных значений напряжения, В, кВ. Если друг за другом следуют наибольшее и наименьшее значе- ния U_MAX и U_MIN , то размах изменения напряжения, %, равен

Нормы на допустимые размахи изменения напряжения оп- ределены только на входах осветительных установок. Для остальных приемников электроэнергии размахи изменения напряжения не нормируются.

Коэффициент обратной последовательности напряже- ний — это показатель качества, определяющий несиммет- рию напряжений, %:

где U_{2 (1)} — действующее значение напряжения обратной последовательности основной частоты трехфазной системы напряжений, В, кВ.

Аналогично определяется коэффициент нулевой после­- довательности напряжений k_0U трехфазной четырехпровод- ной системы. Коэффициент k_0U определяется тем же выра­- жением, что и k_2U , только вместо U_{2 (1)} используется дейст- вующее значение нулевой последовательности основной частоты U₀₍₁₎.

Коэффициент несинусоидальности кривой напряжений

где U_ — действующее значение -й гармонической состав- ляющей напряжения, В, кВ;  – порядок гармонической составляющей напряжения; N – порядок последней из учитываемых гармонических составляющих напряжения.

При определении k_HCU допускается не учитывать гармо- нические составляющие порядка =40 и (или) составля­- ющие, значения которых меньше 0,3 %.

Допустимые значения ПКЭ нормируются следующим образом:

	нормальное	максимальное
Отклонение напряжения в электрической сети напряжением:
до 1 кВ 6-20 кВ 35 кВ и выше	+ 5	+ 10
	–	+ 10
	–	–
Коэффициент несинусоидальности, %, не бо- лее, в электрической сети напряжением:
до 1 кВ 6-20 кВ 35 кВ 110 кВ и выше	5	10
	4	8
	3	6
	2	4

Коэффициент гармонической составляющей напряжения нечетного (четного) порядка, °/о, не более, в электрической сети напряжением:
до 1 кВ 6-20 кВ 35 кВ 110 кВ и выше	–	6 (3)
	–	5 (2,5)
	–	4 (2)
	–	2 (1)
Коэффициент обратной последовательности напряжений, %, не более	2	4
Коэффициент нулевой последовательности напряжений, %, не более	2	4
Отклонение частоты , Гц	+ 0,2	+ 0,4

Влияние низкого качества электроэнергии на работу сетей и электрооборудования проявляется в увеличении по- терь электроэнергии; сокращении сроков службы оборудо­- вания; технологическом ущербе, состоящем в снижении производительности (недоотпуск продукции), ухудшении качества, а иногда и браке.

Влияние отклонений частоты рассмотрено в гл. 4.

Потери мощности в сети и в электрооборудовании из­- меняются в зависимости от значения напряжения. Напри- мер, нагрузочные потери, т. е. потери в продольной части схем замещения линий и трансформаторов, пропорциональ- ны квадрату тока и обратно пропорциональны квадрату напряжения [см. (В. 9)]. Потери холостого хода пропорци- ональны квадрату напряжения (см. гл. 2). Из сказанного следует, что регулирование напряжения изменяет потери мощности и электроэнергии.

Искажение симметрии и синусоидальности токов и на­- пряжений приводит к дополнительным потерям мощности в линиях, трансформаторах, вращающихся машинах и ба- тареях конденсаторов. Поэтому мероприятия по повыше- нию качества электроэнергии приводят к уменьшению по­- терь мощности и электроэнергии.

Влияние качества электроэнергии на сроки службы электрооборудования проявляется в основном в превыше- нии температуры проводников и изоляции над допусти­- мыми значениями, что приводит к их ускоренному старе­- нию [15]. Особенно сильно влияют положительные откло­- нения напряжения на уменьшение срока службы ламп накаливания. Высшие гармоники часто приводят к выходу из строя БК, особенно при возникновении резонанса.

Технологический ущерб определяется видом технологи- ческого процесса и выпускаемой продукции. Обычно тех­- нологический ущерб проявляется в снижении количества или качества выпускаемой продукции, в браке продукции и даже в нарушении технологических процессов. Снижение количества и качества продукции оценивается с помощью так называемых экономических характеристик, определяю­- щих зависимость изменения общей стоимости продукции от уровня подводимого напряжения. Экономические характе­- ристики экспериментально получают для каждого вида предприятия. Для разных видов предприятий они различны. Некоторые технологические процессы, например выращива- ние кристаллов в особых условиях, стекольное производст­- во, особенно чувствительны к качеству напряжения.

Нарушение технологических процессов происходит из- за неправильной работы систем автоматики. Системы ав­- томатического управления содержат много электронных элементов, чувствительных к качеству электроэнергии.

Основным показателем качества электроэнергии, опре­- деляющим технологический ущерб и потери электроэнергии в промышленных и городских сетях, является отклонение напряжения. Экономический ущерб из-за низкого качества напряжения для ряда производств имеет существенное значение. Понижение напряжения приводит к резкому сни­- жению светоотдачи ламп, нестабильность напряжения в городских сетях приводит к массовому использованию стабилизаторов напряжения.

Показатели качества электроэнергии можно записать в порядке уменьшения их влияния на потери мощности и срок службы оборудования, а также на снижение коли­- чества и качества продукции следующим образом: 1) от­- клонение напряжения и частоты; 2) несимметрия напряже­- ния и тока; 3) несинусоидальность кривых напряжений и токов; 4) размах изменения напряжения. В порядке сни­- жения степени влияния на нарушение технологических процессов указанные показатели качества можно записать в последовательности 3, 4, 2, 1 [15].

5.2. Методы регулирования напряжения

Напряжение сети постоянно меняется вместе с измене­- нием нагрузки, режима работы источника питания, сопро- тивлений цепи. Отклонения напряжения не всегда нахо­- дятся в интервалах допустимых значений. Причинами этого являются: а) потери напряжения, вызываемые то­- ками нагрузки, протекающими по элементам сети; б) не­- правильный выбор сечений токоведущих элементов и мощ­- ности силовых трансформаторов; в) неправильно построен­- ные схемы сетей.

Контроль за отклонениями напряжения проводится тремя способами: 1) по уровню – ведется путем сравнения реальных отклонений напряжения с допустимыми значе- ниями; 2) по месту в электрической системе – ведется в определенных точках сети, например в начале или конце линии, на районной подстанции; 3) по длительности суще­- ствования отклонения напряжения.

Регулированием напряжения называют процесс изме­- нения уровней напряжения в характерных точках элект- рической системы с помощью специальных технических средств. Исторически развитие методов и способов регули­- рования напряжения и реактивной мощности происходило от низших иерархических уровней управления энергоси­- стемами к высшим. В частности, вначале использовалось регулирование напряжения в центрах питания распредели­- тельных сетей — на районных подстанциях, где изменени- ем коэффициента трансформации поддерживалось напря- жение у потребителей при изменении режима их работы. Регулирование напряжения вначале применялось также непосредственно у потребителей и на энергообъектах (электростанциях, подстанциях).

Эти способы регулирования напряжения сохранились и до настоящего времени и применяются на низших иерар­- хических уровнях автоматизированной системы диспетчер- ского управления (АСДУ). С точки зрения высших уров- ней АСДУ это локальные способы регулирования. Автома- тизированная система диспетчерского управления высших уровней осуществляет координацию работы локальных си­- тем регулирования и оптимизацию режима энергосисте- мы в целом (см. гл. 12,13).

Локальное регулирование напряжения может быть централизованным, т. е. проводиться в центре питания (ЦП), и местным, т. е. проводиться непосредственно у по­- требителей.

Местное регулирование напряжения можно подразде-

лить на групповое и индивидуальное. Групповое регулиро- вание осуществляется для группы потребителей, а индиви­- дуальное — в основном в специальных целях.

В зависимости от характера изменения нагрузки в каж­- дом из указанных типов регулирования напряжения мож­- но выделить несколько подтипов. Так, например, в центра- лизованном регулировании напряжения можно выделить три подтипа: стабилизация напряжения; двухступенчатое регулирование напряжения; встречное регулирование на­- пряжения.

Стабилизация применяется для потребителей с практи­- чески неизменной нагрузкой, например для трехсменных предприятий, где уровень напряжения необходимо поддер- живать постоянным. Суточный график нагрузки таких по- требителей приведен на рис. 5.1, а. Для потребителей с яр-

Рис. 5.1. Графики нагрузки:

а — неизменный; б — двухступенчатый; а — многоступенчатый

ко выраженной двухступенчатостью графика нагрузки (рис. 5.1, б), например для односменных предприятий, применяют двухступенчатое регулирование напряжения. При этом поддерживаются два уровня напряжения в тече­- ние суток в соответствии с графиком нагрузки. В случае переменной в течение суток нагрузки (рис. 5.1, в) осущест­- вляется так называемое встречное регулирование. Для каж­- дого значения нагрузки будут иметь свое значение и потери напряжения, следовательно, и само напряжение будет из­- меняться с изменением нагрузки. Чтобы отклонения напря­- жения не выходили за рамки допустимых значений, надо регулировать напряжение, например в зависимости от то- ка нагрузки.

Нагрузка меняется не только в течение суток, но и в те­- чение всего года. Например, наибольшая в течение года на­- грузка бывает в период осенне-зимнего максимума, наи- меньшая — в летний период. Встречное регулирование со­- стоит в изменении напряжения в зависимости не только от суточных, но также и от сезонных изменений нагрузки в те- чение года. Оно предполагает поддержание повышенного напряжения на шинах электрических станций и подстанций в период наибольшей нагрузки и его снижение до номиналь­- ного в период наименьшей нагрузки (см. § 5.3).