3.3 Порядок предоставления льгот по оплате за электроэнергию населению.

Надбавки и скидки за компенсацию реактивной мощ­ности вводятся в связи с тем, что энергоснабжающая орга­низация задает электропотребителю оптимальную реактив­ную мощность, передачу которой энергосистема обеспечи­вает в часы максимума и минимума нагрузки энергосисте­мы.

Суммарная надбавка или скидка к тарифу на электрическую энергию для потребителей с присоединен­ной мощностью 750 кВ-А и выше состоит из двух слагае­мых:

1) надбавка за повышенное потребление реактивной мощности Qф₁ по сравнению с заданным энергоснабжаю­щей организацией оптимальным значением Qэ₁ в часы максимума активной нагрузки энергосистемы, определяемая по формуле, %,

Н₁ = 30 , (6)

где Рф—фактическое значение наибольшей получасовой активной мощности потребителя в часы наибольших актив­ных нагрузок энергосистемы за расчетный период.

Если фактическая РМ Qф₁ меньше заданной Qэ₁ то значение надбавки Н₁ принимается рав­ным нулю, а скидка не начисляется;

2) скидка или надбавка к тарифу, начисляемая за от­клонение Qф₂ режима работы компенсирующих устройств потребителя от заданного энергоснабжающей организацией значения Qэ2 в часы минимума активной нагрузки энерго­системы. В этом случае скидка или надбавка к тарифу оп­ределяется по формуле, %,

(7)

Положительное значение Н₂ означает надбавку, а отрицательное—скидку. Скидка и надбавка за компенсацию реактивной мощности в электроустановках потребителей исчисляются и с основной, и с дополнитель­ной ставок.

Для расчетов за электроэнергию по двухставочному та­рифу необходимо измерять совмещенный 30-минутный мак­симум нагрузки потребителя в часы максимума нагрузки энергосистемы. Это измерение должно проводиться по счетчикам, фиксирующим максимальную 30-минутную на­грузку, или по сумматору максимальной нагрузки.

4. Качество электроэнергии

4.1 Показатели качества электроэнергии и их нормирование

Качество электроэнергии нормируется ГОСТ 13109—67* «Нормы качества электроэнергии у ее приемников, присоединенных к электрическим сетям общего назначения». Стандарт устанавливает нормы каче­ства электроэнергии у электроприемников в нормальных и послеаварийных эксплуатационных режимах работы энергетических систем и стационарных электрических сетей общего назначения переменного тока 50 Гц и постоянного тока.

Стандарт не устанавливает нормы качества электро­энергии у приемников:

а) при питании приемников электроэнергии от электросетей специального назначения (например, контактных тяговых, сетей связи); от электросетей передвижных установок ( поездов, самолетов, судов); от сетей, присоединенных к авто­номно работающим маломощным (до 1000 кВт) источни­кам питания; от временных и от сетей, присоединенных к передвижным источникам питания, а также в цепях авто­номных установок (например, возбуждения синхронных машин, зарядки аккумуляторов, двигателя-генератора, управляемого преобразователя-двигателя и т. д.). Нормы качества электроэнергии у приемников, присоединенных к указанным сетям, должны устанавливаться договором ме­жду абонентом и электроснабжающей организацией и, когда это возможно, должны соответствовать нормам на­стоящего стандарта;

б) в аварийных режимах.

Применительно к промышленным электрическим сетям ГОСТ нормирует следующие показатели в сетях перемен­ного тока: отклонение частоты, колебания частоты, откло­нения напряжения, колебания напряжения (размах изме­нения напряжения), несимметрию напряжения, неуравнове­шенность напряжения, несинусоидальность напряжения.

Нормализация параметров качества электроэнергии в каждом отдельном случае должна решаться по-разному. Значения показателей качества электроэнергии долж­ны находиться в допустимых пределах с интегральной ве­роятностью 0,95 за установленный период времени. Значе­ния показателей качества, выходящие за допустимые пределы с интегральной вероятностью не более 0,05, должны в случае необходимости ограничиваться по величине и длительности по согласованию с Минэнерго РФ.

Следует отметить, что практически все показатели ка­чества электроэнергии по напряжению зависят от потреб­ляемой промышленными электроприемниками реактивной мощности. Поэтому вопросы качества электроэнергии не­обходимо рассматривать в непосредственной связи с воп­росами компенсации реактивной мощности.

Отклонение частоты — разность между действительным и номинальным значениями основной частоты, Гц,

Δƒ = ƒ – ƒном (1)

Согласно ГОСТ в нормальном режиме ра­боты энергосистемы допускаются Δƒ = ±0,1 Гц, временная работа энергосистемы с Δƒ = ±0,2 Гц (усредненные за 10 мин).

Частота вращения дви­гателей пропорциональна изменению частоты сети, а про­изводительность технологических линий зависит от часто­ты вращения двигателя. Регулирование частоты осуществляется мощными генераторами энергосистемы. Поддержание нормальной частоты в питающей се­ти, является технической проблемой, основной путь решения которой — опережающий ввод генерирующих мощностей с целью создания резервов мощности в энергосистеме.

Колебания частоты в ГОСТ норми­руются размахом колебания частоты — разностью между наибольшим ƒнб и наименьшим ƒнм значениями основной частоты за определенный промежуток времени, Гц:

δƒ = ƒнб - ƒнм, (2)

Под колебанием частоты понимаются ее изменения, происходящие со скоростью 0,2 Гц в секунду. Размах ко­лебаний частоты не должен превышать 0,2 Гц (эта норма не распространяется на период послеаварийного восстановления частоты).

При протекании тока нагрузки через сопротивление питающей сети вектор напряжения Uнг сдвигается по отношению к вектору напряжения при отсутствии этой нагрузки на угол δ. Этот сдвиг осуществляется в основном за счёт двух составляющих векторов j I_а x_Σ и I_р r_Σ

Исходя из векторной диаграммы, получаем

sin (3)

где I а и I р – активная и реактивная составляющие тока нагрузки;

x_Σ и r_Σ – суммарные индуктивное и активное сопротивления питающей системы;

Uном – номинальное напряжение на данной ступени напряжения.

Принимая r_Σ / x_Σ =0,03…0,1после преобразования получаем

где ΔP – изменение активной нагрузки; Sк - мощность КЗ в точке подключения нагрузки.

Изменения активной мощности не оказывали бы существенного влияния на колебания в питающей сети, если бы они не происходили достаточно быстро. Например, активная мощность, потребляемая тиристорными преобразователями главных приводов, изменяется от 0 до максимального значения за время менее 0,1 с. Поэтому колебания частоты могут достигать значительной величины.

Подставляя угол δ , получаем

Для удобства расчётов, учитывая, что ΔP/Sк в реальных системах внутризаводского электроснабжения не может быть более 0,2, с погрешностью менее 1% получаем

(4)

Исходя из допустимого значения колебаний напряжения (0,2 Гц), получаем допустимое значение набросов активной мощности ΔP < Δf ·2π Sк Δt = 1,256 Sк Δt

Допустимая скорость изменения активной мощности ΔP/Δt < 1,256 Sк

При проектировании СЭС с резкопеременными нагрузками производят проверочные расчёты колебаний частоты и в случае необходимости предусматривают мероприятия по увеличению Sк в точке питающей сети. Если этих мероприятий недостаточно, необходимо выделять резкопеременную нагрузку на отдельные трансформаторы или на отдельную обмотку трансформаторов с расщеплёнными вторичными обмотками.

Отклонение напряжения — разность между дей­ствительным и номинальным значениями напряжения, В:

V = U - Uном, (5)

В электрических сетях трехфазного тока действитель­ное напряжение определяется как напряжение прямой последовательности основной частоты.

Согласно ГОСТ:

- на зажимах приборов рабочего освещения, а также в прожекторных установках наружного освещения допускаются V = (-2,5 до +5% )Uном.

- в аварийном режиме сеть освещения V = -12,5% Uном

- на зажи­мах ЭД и аппаратов для их пуска и управления V = (-5 до + 10 %) Uном.

- на зажимах осталь­ных приемников электроэнергии, в том числе приемников электроэнергии животноводческих комплексов и птицефаб­рик V =±5%Uном.

- в послеаварийных режимах допуска­ется дополнительное отклонение напряжения на ±5%.

Колебания напряжения - это быстрое его изменение со скоростью более 1% в секунду. Согласно ГОСТ оцениваются:

а) размахом изменения напряжения - разностью меж­ду следующими друг за другом экстремумами огибающей действующих значений напряжения. Если огибающая дей­ствующих значений напряжения имеет горизонтальные участки, то размах изменения напряжения определяется как разность между соседними экстремумом и горизонтальным участком или как разность между соседними го­ризонтальными участками, В:

δV = Umax – Umin (6)

б)частотой изменения напряжения, 1/с, 1/мин, 1/ч,

F = m / Т, (7)

где m — количество изменения напряжения со скоростью изменения более 1 % в секунду за время Т;

в) интервалом между следующими друг за другом из­менениями напряжения Δt_k¡.

Если интервал времени между концом одного измене­ния и началом следующего, происходящего в том же на­правлении, менее 40 мс, то эти изменения рассматривают­ся как одно.

При работе резкопеременных нагрузок наиболее заметное снижение качества электроэнергии проявляется в виде колебаний δV напряжения и отклонений V его от номинального значения. К таким потребителям относятся дуговые печи, сварочные аппараты и управляемые вентильные преобразователи. Для практических расчётов применяются формулы:

(8)

r_Σ - эквивалентное суммарное активное сопротивление; X_Σ- эквивалентное суммарное индуктивное сопротивление; Iа- активная и Iр- реактивная составляющие тока нагрузки

Разница между отклонениями и колебаниями напряжения состоит только в скорости изменения напряжения. Любое изменение нагрузки также приводит к изменению напряжения

(9)

где Р и Q – активная и реактивная мощность преобразователя;

Sк- мощность КЗ на шинах питания.

Как видно из формулы, отклонения напряжения определяются изменением реактивной мощности. Изменение активной мощности в промышленных сетях мало влияет на напряжение из-за соотношения активного и реактивного сопротивлений питающей системы. Для ориентировочных расчётов можно принять (10)

Допустимые значения размахов изменений напряжения (колебаний напряжения) определяются по кривой ГОСТ 13109—67* в зависимости от частоты их повторения или интервала между следующими друг за другом изменениями напряжения.

Эквивалентные колебания напряжения для практических расчётов считаются допустимыми, если они не превышают 1%.

Согласно ГОСТ контроль колебаний напря­жения в промышленных сетях должен осуществляться в эл сетях с дуговыми сталеплавильными печами в течение 30 мин в период наибольших нагрузок (период расплавления), в электросетях с установками электродуговой и контактной электросварки в течение 30 мин, в сетях с обжимными прокатными станами в течение 10—12 циклов прокатки, во всех остальных случа­ях в течение суток.

Несимметрия и неуравновешенность напряжения

Несимметрия напряжения в питающей сети связана с ростом числа и мощности несимметричных нагрузок, т. е. таких потребителей электроэнергии, симметричное многофазное исполнение которых или невозможно, или нецелесообразно по технико-экономическим соображениям.

Согласно ГОСТ несимметрия и не­уравновешенность напряжения характеризуются коэффи­циентами несимметрии и неуравновешенности напряжения.

Коэффициент несимметрии напряжения ε₂ — отношение напряжения обратной последовательности основной часто­ты, определяемого разложением на симметричные состав­ляющие системы линейных напряжений, к номинальному напряжению, %:

ε ₂ = (U₂ / U ном)100 (11)

Значение коэффициента несимметрии - в пределах до 2 % длительно допустимо на зажимах любого трехфазного несимметричного приемника электроэнергии.

Коэффициент неуравновешенности напряжений ε_о — от­ношение напряжений нулевой последовательности основной частоты к номинальному фазному напряжению, %:

ε_о = (U₀/Uном)100 (12)

В трехфазной распределительной сети с однофазными осветительными и бытовыми приемниками электроэнергии значение коэффициента неуравновешенности напряжения не должно превышать значений, при которых (с учетом других влияющих факторов) действующие значения напряжений не выходят за допустимые пределы.

Контроль коэффициента несимметрии, согласно ГОСТ 1.4109—67*, осуществляется в сетях с однофазными элект­ропечами, работающими в «спокойном» режиме (печи со­противления и др.) , в сетях с однофазными нагрузками, работающими в резкопеременном режиме (электродуговые сталеплавильные печи, тяговые нагрузки и т. д.) в течение 1 ч в период наибольших нагрузок, во всех остальных случаях в течение суток.

Контроль неуравновешенности напряжения осуществляется в течение суток.

Несинусоидальность напряжения

Согласно ГОСТ несинусоидальность напряжения характеризуется коэффициентом несинусоидальности.

Коэффициент несинусоидальности напряжения К_нс — отношение действующего значения гармонического содержания несинусоидального напряжения к напряжению основной частоты, %:

(13)

где Uv — действующее значение напряжения v-й гармоники;

п — номер последней из учитываемых гармоник.

В соответствии с ГОСТ значение коэффициента несинусоидальности напряжения в пределах от 2 до 5 % длительно допустимо на зажимах любого приемника электроэнергии, в некоторых случаях может быть допущена несинусоидальность от 4 до 10 %.

В соответствии с ГОСТ контроль несинусо­идальности напряжения должен осуществляться в сетях с электродуговыми сталеплавильными печа­ми и в установках электродуговой и кон­тактной сварки в течение 30 мин в период наибольших нагрузок, в сетях с обжимным прокатными станами в течение 10—12 циклов прокатки, во всех остальных случаях в течение суток.

Несинусоидальность напряжения вызывается работой ЭП с нелинейными сопротивлениями.

К числу таких ЭП относят­ся: ртутновыпрямительные и тиристорные преобразователи; люминесцентные лампы с балластными сопротивлениями; силовые трансформаторы (кривые их намагничивающих токов несинусои­дальны); мощные магнитные усилители (МУ) и др.

Перечисленные источники генерируют, в основном, нечетные гармоники канонических порядков.