Основные параметры качества электрической энергии

Электрическая энергия, вырабатываемая источником питания, должна иметь определенные качественные показатели, которые определяют надежность и экономичность работы электрических приемников. ГОСТ 13109-97.

Показателями качества электрической энергии являются:

а) для однофазной сети – отклонения и колебания напряжения и частоты и несинусоидальность формы кривой напряжения;

б) для трехфазной сети – показатели n, отклонения и колебания напряжения и частоты и несинусоидальноть формы кривой напряжения и дополнительное смещение нейтралей и несимметрия напряжения основной частоты.

Отклонение напряжения – это медленно протекающие изменения напряжения, возникающие из-за изменения режима работы ЦП или нагрузки.

1.Отклонение напряжения(установившееся) – разность между фактическими номинальнымнапряжениями, которые выражаются в процентах:.

Отклонения напряжения:

Освещение жилых зданий:

Внутреннее рабочее освещение:

Асинхронные двигатели: (иногда +10)

При снижении Uна 5% световой поток ламп накаливания снижается на 20%. Верхний предел установлен для сохранения срока службы ламп. У асинхронных двигателей предел установлен () для сохранения момента двигателя в пределах 0,9 – 1,05 от номинального и чтобы частота вращения не превышала.

Меры борьбы:

- продольная компенсация;

- поперечная компенсация;

- применение устройств РПН (регулировка под нагрузкой, на трансформаторах – дороги);

ПБВ (переключение без возбуждения).

Для основных электрических приемников – силовых и осветительных поддержание уровня Uпроизводится изменением коэффициента трансформации (на первичной стороне существует несколько дополнительных ответвлений).

2.Колебания напряжения– это кратковременное изменение напряжения, возникающее при нарушении нормального режима работы. Например, при включении мощного двигателя, при коротком замыкании, работа сварочного аппарата, дуговых печей и т.д. Колебания особенно сказываются на осветительных приборах, что сопровождается миганием ламп, снижением зрительного восприятия, а значит приводит к утомляемости и понижению производительности труда.

Допустимые колебания установлены ГОСТ’ом 13109-67 в зависимости от частоты их повторения , где

n– число колебаний в час,

t– средний за час интервал между колебаниями, мин.

Допускается: колебание напряжения освещения от 1,5% до 4% при частоте колебаний не более 10 раз в час, а при колебаниях более 4% - не более одного раза в час. Для установок с резко переменной нагрузкой (прокатные станки, экскаваторы и т.д.) колебания напряжения допускаются до 1,5% при любой частоте колебаний в час. Для остальных электроприемников колебания напряжения не нормируются, однако при снижении и более 15% от номинального может привести к отключению.

Меры борьбы:

- приближение электроприёмников с резкопеременной нагрузкой к наиболее мощным источником питания;

- выделение питания таких приёмников на отдельную линию;

- ограничение токов пуска и самопуска электродвигателей;

- питание освещения через отдельные трансформаторы;

- принудительный график работы электротехнических установок (сварка, печи);

– применение устройств продольной ёмкостной компенсации (УПК). Она обеспечивает мгновенное регулирование напряжения, предотвращая его сильные колебания. УПК последовательно включенные в линию конденсаторов компенсируют индуктивные сопротивления и потерю напряжения в линии.

3.Отклонение частоты– разность между фактическим и номинальным значением частоты (допускается в пределахГц).

Колебания частоты – разность между наибольшими и наименьшими значениями основной частоты при скорости её изменения не менее 0,2 Гц/с. Допускаемы колебания не более 0,2Гц.

Основные причины колебания частоты: короткое замыкание в сети, а также периодически возникающие ударные нагрузки в электрических приемниках большой мощности.

Меры борьбы:

- применение специальных устройств автоматического регулирования возбуждения синхронного двигателя;

- установка продольно емкостной компенсации (УПК).

4.Несимметрия напряжения.

Связана с включением в трехфазную сеть однофазных нагрузок. Сопутствующими причинами являются различия параметров фаз на отдельных участках сети. Несимметрия трехфазной системы характеризуется коэффициентом несимметрии и допускается согласно стандарту = 2% в нормальном режиме и= 4 % в максимальном режиме.

При разложении системы напряжений на напряжения обратной, прямой и нулевой последовательности можно определить:

- коэффициент обратной последовательности:

;

- коэффициент нулевой последовательности:

;

U₂,U₀можно определить по показаниям приборов.

Наличие обратной и нулевой последовательности резко снижает срок службы изоляции двигателей.

1 % нессиметрии увеличивает нессиметрию токов в обмотках на 7,9 %. Сопротивление обратной последовательности в 5-8 раз ниже сопротивления прямой последовательности.

При = 4% срок службы снижается в 2 раза.

Меры борьбы:

- применение симметрирующих устройств, состоящие из двух регулируемых батарей конденсаторов, включаемых в две фазы, и индуктивности, включаемые в третью фазу;

- симметрирование нагрузок (равномерное распределение нагрузок).

5.Несинусоидальность напряжения токов– результат нелинейности отдельных элементов в сети, создает искажения напряжений в сети; влияет на срок службы оборудования и вызывает сбои в работе связи и автоматики.

Источники:

- вентильные преобразователи;

- дуговые печи;

- ртутные лампы.

Коэффициент несинусоидальности:

, где

40 – гармоника;

Нормирование:

Uном	К	К	К	Гармоники
				5	7	3	9	2
0,38	8	12		6	5	5	1,5	2
6-20	5	8		4	3	3	1	1,5

Меры борьбы:

- увеличение числа фаз;

- отделять от сети дополнительными реакторами или фильтрами потребителей, которые генерируют в сеть внешние гармоники и которые чувствительны к ним;

- разделять потребителей на отдельные секции: одна – источники внешних гармоник, другая – потребители, чувствительные к ним.

№ 76