1.1 Основные и дополнительные показатели качества электроэнергии

ГОСТ 13109-99 устанавливает показатели и нормы качества электрической энергии (КЭ) в электрических сетях систем электро­снабжения общего назначения переменного трехфазного и одно­фазного тока частотой 50 Гц в точках, к которым присоединяются электрические сети, находящиеся в собственности различных по­требителей, или приемники электрической энергии (точки общего присоединения - ТОП).

Этот ГОСТ устанавливает 11 основных показателей качества электроэнергии (ПКЭ):

1) отклонение частоты δf;

2) установившееся отклонение напряжения δU_у;

3) размах изменения напряжения δU₁

4) дозу фликера (мерцания или колебания) Р_t;

5) коэффициент искажения синусоидальности кривой напряже­ния К_U

6) коэффициент п-й гармонической составляющей напряжения К_U(n)

7) коэффициент несимметрии напряжений по обратной последовательности К_2U',

8) коэффициент несимметрии напряжений по нулевой последо­вательности К_0U;

9) глубину и длительность провала напряжения δU_n , ∆t_n;

10) импульсное напряжение U_имп;

11) коэффициент временного перенапряжения К_лерU.

При определении значений некоторых показателей КЭ исполь­зуют следующие вспомогательные параметры электрической энер­гии:

1) частоту повторения изменений напряжения F_δUt

2) интервал между изменениями напряжения ∆_{ti, ti + 1}

3) глубину провала напряжения δU_n;

4) частота появления провалов напряжения F_n.

5) длительность импульса по уровню 0,5 его амплитуды ∆t_имп0,5;

6) длительность временного перенапряжения ∆t_пер U

Установлены два вида норм ПКЭ: нормально допустимые (норм.) и предельно допустимые (пред.)

1.2. Отклонение частоты и причины его возникновения

Отклонение частоты в электрической системе, Гц, характеризу­ет разность между действительным и номинальным значениями частоты переменного тока в системе электроснабжения и опре­деляется по выражению

δf = f - f_ном (1)

Допустимые нормы по отклонению частоты составляют

δf_норм= ± 0,2 Гц,        δf_пред =± 0,4 Гц

Частота переменного тока в электрической системе определяет­ся скоростью вращения генераторов электростанций. Номинальное значение частоты в ЕЭС России 50 Гц в электрической системе мо­жет быть обеспечено при условии наличия резерва активной мощ­ности. В каждый момент времени в электрической системе должно забыть обеспечено равенство (баланс) между мощностью генераторов электростанций и мощностью, потребляемой нагрузкой с учетом потерь мощности на передачу в электрической сети . Ввод резервной мощности возможен в системе за счет допол­нительного расхода энергоносителя турбин электростанций.

1.3. Отклонение напряжения

Отклонение напряжения характеризуется показателем установив­шегося отклонения текущего значения напряжения С/ от номиналь­ного значения С/_ном:

 (2)

Отклонение напряжения обусловлено изменением потерь напря­жения (см. гл. 12), вызываемых изменением мощностей нагрузок. Отклонение напряжения нормируется на выводах приемников элек­трической энергии:

 (3)

1.4. Колебания напряжения

Колебания напряжения характеризуются размахом изменения напряжения δU₁, , частотой повторения изменений напряжения F_δUt, ин­тервалом между изменениями напряжения ∆_{ti, ti + 1} , дозой фликера Р_t.

Источниками колебаний напряжения являются потребители элек­троэнергии с резкопеременным графиком потребления мощности (особенно реактивной). К ним относятся: дуговые сталеплавильные печи, электросварка, поршневые компрессоры и ряд других. При рез­ком возрастании нагрузки происходит резкое увеличение потерь на­пряжения в ветвях сети, питающих эту нагрузку. В результате резко уменьшается напряжение на приемном узле ветви. При резком умень­шении нагрузки происходит уменьшение потерь напряжения и, сле­довательно, увеличение напряжения на приемном узле ветви. 

Отмечается, что в электрических сетях распространение колеба­ний напряжения происходит в направлении к шинам низкого на­пряжения практически без затухания, а к шинам высокого напря­жения - с затуханием по амплитуде. Этот эффект проявляется в зависимости от мощности короткого замыкания S_КЗ._СИСТ системы. При распространении колебаний напряжения в любом направле­нии их частотный спектр сохраняется.

Размах изменения напряжения -  разность между сле­дующими друг за другом действующих значений напряжения лю­бой формы, т. е. между следующими друг за другом максимальным и минимальным значениями огибающей действующих значений на­пряжения.

Огибающая действующих (среднеквадратичных) значений напря­жения - ступенчатая временная функция, образованная действую­щими значениями напряжения, определенными на каждом полупе­риоде напряжения основной частоты.

Если огибающая действующих значений напряжения имеет го­ризонтальные участки (при спокойном графике нагрузки), то раз­мах изменения напряжения определяется как разность между соседними экстремумом (максимумом  или минимумом ) и горизонтальным участком или как разность между соседними го­ризонтальными участками (рис.1).

Длительность изменения напряжения - интервал времени от начала одиночного изменения напряжения до его конечного зна­чения (см. рис. 1).

Рис. 1. Колебания напряжения (пять размахов изменений напряжения)

Ф л и к е р (мерцание) - субъективное восприятие человеком ко­лебаний светового потока искусственных источников освещения, вызванных колебаниями напряжения в электрической сети, питаю­щей эти источники.

Доза фликера - мера восприимчивости человека к воз­действию фликера за установленный промежуток времени, т. е. ин­тегральная характеристика колебаний напряжения, вызывающих у человека накапливающееся за установленный период времени раз­дражение мерцаниями (миганиями) светового потока.

Дозу фликера напряжения в процентах в квадрате вычисляют по выражению

Время восприятия фликера - минимальное время для субъектив­ного восприятия человеком фликера, вызванного колебаниями на­пряжения.

Электромагнитная совместимость (ЭМС) технических средств — способность технических средств одновременно функционировать в реальных условиях эксплуатации с требуемым качеством при воздействии на них непреднамеренных электромагнитных помех и не создавать недопустимых электромагнитных помех другим техническим средствам.

В реальных условиях в месте расположения электрооборудования действует большое число различного рода излучений, учёт которых возможен при помощи методов теории вероятностей и математической статистики. Обеспечение нормальной работы совместно работающих технических средств является целью ЭМС как научной проблемы. Предметом же изучения можно считать выявление закономерностей мешающего взаимодействия совместно работающих технических средств, на базе которых формируются рекомендации для достижения цели.