4.6 Снижение влияния импульсного напряжения

Наиболее губительное влияние импульсное напряжение оказывает на маломощную радиоэлектронную аппаратуру, в частности, ЭВМ [19 – 21].

Уже при разработке указанной аппаратуры закладываются схемно-конструктивные способы борьбы с внешними импульсными помехами, которые сводятся к заземлению элементов аппаратуры, экранированию (например, к соединению металлического корпуса устройства с «землей» блока питания), резервированию питания.

В качестве внешних элементов аппаратуры используются сетевые фильтры, которые представляют собой Г-, Т- и П-образные LC-звенья: дроссели имеют продольное включение в разрыв фазных и нулевого проводов, а конденсаторы - поперечное. В сетевых фильтрах используются малогабаритные режекторные дроссели индуктивностью 1 - 2 мГн и конденсаторы емкостью 0,03 – 0,1 мкФ.

При групповом питании радиоэлектронной аппаратуры рекомендуется также применять электромеханические системы бесперебойного питания, описанные в работе [48]. Указанные системы обеспечивают гальваническую развязку аппаратуры с питающей промышленной сетью, что полностью исключает влияние импульсных помех. Построены они на основе системы генератор - двигатель (Г-Д). Двигатель, приводящий во вращение генератор переменного тока, включается в сеть СЭС, имеющей импульсные помехи. За счет довольно большой механической инерции двигателя импульсные помехи, имеющие малые длительность и мощность, мало влияют на его скорость – они практически полностью «съедаются» системой Г-Д, которая в других случаях считается давно устаревшей.

При мощности системы в несколько кВт она обеспечивает питание большого количества радиоэлектронной аппаратуры.

Для обеспечения надежного питания мощных потребителей электроэнергии при наличии в электрических сетях кратковременных перенапряжений и провалов напряжения в энергосистемах целесообразно использовать быстродействующие устройства для бесперебойного электропитания потребителей большой мощности, описанные в [49 – 51].

Глава пятая

Измерение показателей качества электроэнергии

1. Краткий обзор известных методов и средств контроля показателей качества электроэнергии

Случайный характер изменений напряжения в электрических сетях предъявляет особые требования к выбору количественных критериев оценки его качества, которые должны иметь вероятностно-статистический характер.

Впервые вероятностно-статистический подход при выборе критериев оценки качества напряжения был сделан французскими учеными Ailleret P. и Gaussens P., которые предложили оценивать качество напряжения по среднему квадрату его отклонения от номинального уровня, взвешенному по времени [52] и по энергии [53].

В нашей стране эти интегральные критерии были развиты и внедрены в практику работами профессора Веникова В.А., Солдаткиной Л.А., Архипова Н.К. [54 – 56].

Методическими указаниями Минэнерго СССР РД 34.15.501-88 и 153-34.0-15.501-00 по контролю и анализу качества электрической энергии (как и в более ранних аналогичных работах [42, 57]), а также в соответствии с требованиями ГОСТ 13109-97 [1] предполагается статистический анализ контролируемых ПКЭ.

Единственным прибором такого рода был выпускавшийся Рижским опытным заводом ПО "Союзэнергоавтоматика" статистический анализатор качества напряжения САКН (авторы Баркан Я.Д. и Маркушевич Н.С.), предназначенный для измерения гистограммы отклонений напряжения [7, 58, 59].

Недостатки анализатора САКН  низкая надежность, большие вес и погрешность, ограниченное число каналов и малая емкость канальных счетчиков, неудобство в эксплуатации  обусловлены устаревшей электромеханической базой.

К преимуществам следует отнести то, что это был первый прибор для контроля основного ПКЭ – отклонений напряжения, причем он был первым прибором для контроля качества электроэнергии не только в нашей стране (работы [58, 59] опубликованы в 1964 году, а заявки на изобретения по этим публикациям поданы в 1962 году), но и в мире, поскольку публикации о приборах для контроля другого ПКЭ (о фликерметрах) появились позже: [60] – в 1963 году (автор Zinguzi T.), [61] – в 1966 году (автор Kimura H.), а [62] – в 1982 году (структура фликерметра, рекомендуемая комитетом по электромагнитной совместимости ТК-77 Международной электротехнической комиссии – МЭК).

САКН имел возможность запоминать статистическую информацию, которая сохранялась при отключении напряжения питания анализатора.

Всего Рижским опытным заводом ПО "Союзэнергоавтоматика" было выпущено около 1000 приборов САКН.

Выпущенные Житомирским ПО "Электроизмеритель" измерители отклонений напряжения Ф4330 и 43203, несимметрии 43204 и несинусои-дальности 43250 в сочетании с измерителем статистических характеристик 43401 позволяют получать статистические распределения отклонений напряжения, коэффициентов нулевой и обратной последовательности, несинусоидальности кривой напряжения, n-ной гармонической составляющей.

Недостатками этих приборов являются большие размеры, вес, стои-мость, что в основном обусловлено многомодульным исполнением приборов для контроля ПКЭ и неудачно выбранной элементной базой – микропроцессоры 559 серии ЭСЛ, потребляющие большой ток.

Громоздкость прибора Ф4330 также объясняется использованием в нем трансформаторного преобразователя числа фаз (ТПЧФ) [63]. Приборы 43203 и 43204 за счет использования в их схемах аналоговых активно-емкостных фильтров симметричных составляющих имеют значительную погрешность при отклонениях и колебаниях частоты контролируемого напряжения.

К преимуществам перечисленных приборов следует отнести то, что в них была заложена возможность [30] установления финансовой ответственности энергоснабжающей организации в виде скидок к стоимости за поставку электроэнергии пониженного качества, предусмотренной Правилами пользования электроэнергией [64] и прейскурантом цен на электроэнергию [5] путем приближенного учета расхода электроэнергии при различных уровнях ПКЭ.

Всего Житомирским ПО "Электроизмеритель" было выпущено не-сколько тысяч приборов.

Более точное определение расхода электроэнергии при ее различном качестве возможно с помощью устройства [65], которое содержит в каждом из трех каналов электромеханический счетчик электроэнергии, измерительный орган (электромеханическое реле напряжения), элементы запуска и запрета, временные устройства (в которые входят синхронные двигатели, для подсчета числа оборотов которых используются счетные механизмы от электросчетчиков). Один из каналов устройства интегрирует электроэнергию, израсходованную при допустимых отклонениях напряжения, а второй и третий – определяют расход электроэнергии и суммарное время пребывания отклонений, соответственно, при уровнях напряжения выше и ниже границ допустимого уровня. Однако это устройство имеет такие существенные недостатки, как низкая надежность, невысокая точность, чрезмерная громоздкость, большие размеры и массу (14 кг при 3-канальном исполнении). Для реализации предписаний [5] устройство должно быть изготовлено многоканальным, что привело бы к еще большему возрастанию его размеров и веса.

Вариант такого анализатора, реализованный в 16-канальном портативном исполнении на интегральных микросхемах, описан в [66]. Структура анализатора позволяет реализовать систему скидок и надбавок к стоимости электроэнергии за её качество в современной трактовке [6, 67].

При отсутствии специальных приборов для контроля отклонений на-пряжения допускается [57] использовать самопишущие вольтметры Н-390. В [68, 69] описываются модификации преобразователей переменного напряжения в постоянное (ППНП), пропорциональное отклонениям напряжения сети, через который самопишущие вольтметры могут подключаться к контролируемой сети. Особенностями метода контроля по регистрограммам записей ПКЭ являются: большая трудоемкость из-за необходимости обработки записей вручную; значительная стоимость из-за затрат на бумагу; низкая точность, обусловленная погрешностью измерительной аппаратуры, а также дополнительной погрешностью, вносимой персоналом при ручной обработке записей и регистрограмм; низкая оперативность.

По данным Главтехуправления Минэнерго СССР потребность только в анализаторах отклонений напряжения по отрасли в 1985 году составляла 16 тыс. шт. С учетом других отраслей народного хозяйства РФ общую потребность в приборах для контроля качества электроэнергии в настоящее время можно оценить в 50 – 100 тыс. шт. (по общему числу крупных и средних предприятий, которые могут использовать приборы для контроля ПКЭ в своих СЭС).

В настоящее время потребность в приборах для контроля ПКЭ ещё выше в связи с необходимостью повсеместного проведения энергоаудита предприятий и других объектов.

В соответствии с постановлением Правительства РФ № 1013 от 13.08.97 г. электроэнергия подлежит сертификации по ее качеству. Приказом Минтопэнерго РФ № 126 от 15.04.98 г. установлен порядок сертификации электроснабжающих организаций.

Несмотря на большое количество конкурирующих организаций, а также с учетом большой потребности в приборах для контроля ПКЭ в народном хозяйстве России, разработка и серийный выпуск указанных приборов в настоящее время остаются актуальными задачами.