ПОКАЗАТЕЛИ КАЧЕСТВА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 5Следующая ⇒

Электроэнергия — основа создания различных видов продукции, в том числе сельскохозяйственной, оказывает существенное влияние на экономические показатели производства и качество выпускаемых сельскохозяйственных товаров и изделий.

Качество электроэнергии проявляется через качество работы электроприемников.

Электроприемники и аппараты, присоединенные к электрическим сетям, предназначены для работы при номинальных параметрах частоты переменного тока, напряжения, синусоидальности формы кривой питающего напряжения, симметрии напряжений по фазам и др. Отклонение этих параметров от номинальных значений ухудшает показатели работы электроприемников и наносит серьезный ущерб сельскохозяйственным предприятиям.

В то же время качество электроэнергии на месте производства не гарантирует ее качество на месте потребления. Характер работы потребителей электроэнергии существенно влияет на параметры качества электроэнергии. Качество электроэнергии до и после включения потребителя в точке его присоединения может быть различно.

По сути, качество электроэнергии можно характеризовать термином «электромагнитная совместимость», под которым понимают способность оборудования нормально функционировать в его электромагнитной среде, не создавая недопустимых электромагнитных помех для другого оборудования, функционирующего в той же среде.

При соблюдении норм качества электроэнергии обеспечивается электромагнитная совместимость электрической сети СЭС и сети потребителей.

Такие показатели качества электроэнергии, как отклонение напряжения и частоты, искажение синусоидальности формы кривой напряжения, несимметрия и колебания напряжения, обусловлены режимами работы потребителей и энергоснабжающей организации, т. е. особенностями технологических процессов производства, передачи, распределения и потребления электроэнергии. Для этих показателей установлены допустимые значения.

Показатели провалов и импульсов напряжения, кратковременные перерывы электроснабжения, возникающие в электрических сетях в результате коммутационных процессов, грозовых и атмосферных явлений, работы средств защиты и автоматики и послеаварийных режимов, не нормируются в ГОСТе допустимыми численными значениями.

Такие параметры, как амплитуда, длительность, частота и другие, должны измеряться и накапливаться в виде статистических массивов для оценки вероятности появления кратковременных помех в конкретной электрической сети.

Установлено два вида норм качества электроэнергии: нормально допустимые и предельно допустимые.

Оценка соответствия показателей качества электроэнергии сети нормам проводится в течение минимального периода, равного 24 ч. Рекомендуемая общая продолжительность измерений показателей качества электроэнергии составляет 7 суток, включающих рабочие и выходные дни.

ГОСТом 13109 – 97 регламентированы следующие показатели качества электроэнергии в системах электроснабжения общего назначения, к которым отнесены системы внешнего и внутреннего электроснабжения сельскохозяйственных объектов:

установившееся отклонение напряжения δ U_y, %;

размах изменения напряжения δ U_t, %;

доза фликера, о. е.: кратковременная P_st; длительная P_Lt;

коэффициент искажения синусоидальности напряжения К_и, %;

коэффициент n-й гармонической составляющей напряжения K₍_U₎_n, %;

коэффициент несимметрии напряжений по обратной последовательности К₂_U, %;

коэффициент несимметрии напряжений по нулевой последовательности K₀_U, %;

отклонение частоты Δ f, Гц;

длительность провала напряжения Δ t_п, с;

импульсное напряжение U_имп, кВ (грозовое, коммутационное);

коэффициент временного перенапряжения к_пер_U, о. е.

В приложении А1 приведены нормы качества электроэнергии для перечисленных показателей.

Далее дан комментарий по каждому из показателей качества электроэнергии.

Установившееся отклонение напряжения (δ U_y, %) в нормальном установившемся режиме электрической системы определяют по формуле

(2.1)

где U_y — усредненное (среднеквадратическое) значение напряжения, В, кВ; U_H— номинальное междуфазное (фазное) напряжение, В, кВ.

Нормально допустимые и предельно допустимые значения δ U_y на выводах приемников электрической энергии равны соответственно ±5 и ±10 % от номинального напряжения электрической сети.

Измерение установившегося отклонения напряжения δ U_y осуществляют для каждого i-го наблюдения за период времени, равный 24 ч. Измеряют значение напряжения, которое в электрических сетях однофазного тока определяют как действующее значение напряжения основной частоты U₍₁₎_i без учета высших гармонических составляющих напряжения, а в электрических сетях трехфазного тока – как действующее значение каждого междуфазного (фазного) напряжения основной частоты U₍₁₎_i, а также как действующее значение напряжения прямой последовательности основной частоты U₁₍₁₎_i вычисляемое по приближенной формуле

(2.2)

Напряжение U_y определяют как

(2.3)

где U_i — значение напряжения U₍₁₎_i или U₁₍₁₎_iв i-м наблюдении, кВ (число наблюдений за 1 мин. должно быть не менее 18).

Качество электроэнергии по установившемуся отклонению напряжения соответствует требованиям ГОСТа, если измеренные за каждую минуту в течение 24 ч значения находятся в интервале ±5 % в 95 % времени работы, а в остальные 5 % времени в предельно допустимых интервалах ±10 %.

Колебания напряжения характеризуются двумя основными показателями: размахом изменения напряжения δ U_t, % и дозой фликера P_tо. е.

Размах изменения напряжения, %,

, (2.4)

где U_i U_i₊₁ — значения следующих друг за другом экстремумов огибающей амплитудных значений напряжения, В, кВ (рис. 1.1.); U_H — номинальное напряжение, В, кВ.

При этом частота повторения измерений напряжения

(2.5)

где m — число изменений напряжения за время Т, принимаемое равным 10 мин;

t — длительность интервала изменения напряжения, мкс.

Рис. 1.1 – Отклонение и колебание напряжения

Предельно допустимые значения в зависимости от частоты повторения изменений напряжения или интервала между изменениями напряжения , равными значениям, определяемым по кривой 1(рис. 2.2), а для потребителей электроэнергии с лампами накаливания в помещениях, где требуется значительное зрительное напряжение, равны значениям, определяемым по кривой 2 (рис. 2.2).

По кривым (рис. 2.2) для измерения частоты изменений напряжения сравнивают фактический размах с нормированным значением .Если не превышает , то колебания напряжений соответствуют требованиям стандарта.

Рис. 2.2 – Допустимые значения размаха изменений напряжения:

1 —для обычных потребителей; 2 — для потребителей при повышенных требованиях к искусственному освещению.

Доза фликера — это интервальная характеристика колебаний напряжения, вызывающих у человека раздражение миганиями света, накапливающееся за установленный период времени, обусловлена резкопеременными нагрузками (сварочными аппаратами, электролизными установками, приводами реверсивных прокатных станов, дуговыми сталеплавильными печами и т. д.).

Кратковременная доза фликера Р_st, о. е., на интервале времени T_sh может быть рассчитана по формуле

(2.6)

Длительная доза фликера P_Lt, о. е., на интервале времени Т_L равном 2 ч,

(2.7)

Дозу фликера (кратковременную и длительную) измеряют фли-керметром при колебании напряжения любой формы за интервал времени T_sh,, равный 10 мин. При этом уровни фликера Р, %, измеряют для интегральных вероятностей, равных 0, 1; 0, 7; 1, 0; 1, 5; 2, 2; 3, 0; 4, 0; 6, 0; 8, 0; 10, 0; 13, 0; 17, 0; 30, 0; 50, 0; 80, 0

Дозу фликера считают соответствующей требованиям стандарта, если каждая кратковременная и длительная дозы, измеренные в течение 24 ч или определенные расчетом, не превышают допустимых значений. (Экспериментально установлено, что наиболее раздражающее действие миганиями света наступает при частоте мигания 8, 8 Гц при определенном размахе δ U_t. Длительность воздействия колебаний напряжения при этом равна 10 мин. Поэтому при расчете дозы фликера необходимо учитывать коэффициент q₁ размаха изменения напряжения при частоте 8, 8 Гц. Учет этого вклада q₁ проводят по данным приложенияА2

Несинусоидальность напряжения характеризуется наличием в напряжении кроме гармоники напряжения основной частоты U₍_t₎гармоник U_yдругих высших частот, кратных основной частоте (у= 2, 3, 4..., ∞ ), обычно определяемых разложением кривой фактического напряжения в ряд Фурье. Несинусоидальность напряжения характеризуется коэффициентом искажения синусоидальности кривой напряжения K_U (%) и коэффициентом n-й гармонической составляющей напряжения К_U₍_n₎ (%).

Нормально допустимое значение коэффициента n-й гармонической составляющей напряжения определяют по данным из приложения А3.

Предельно допустимое значение коэффициента n-й гармонической составляющей напряжения

(2.8)

Измерения коэффициента n-й гармонической составляющей напряжения K_U₍_n₎_iпроводят для междуфазных (фазных) напряжений. Для каждого i-го наблюдения за период времени 24 ч определяют действующее значение напряжений л-й гармоники U₍_n₎_i(В, кВ) и вычисляют значение коэффициента л-й гармонической составляющей напряжения, %

(2.9)

где U₍_I₎_i — действующее значение напряжения основной частоты на i-м наблюдении (или номинальное, что приводит к относительной погрешности вычисления K_U₍_n₎_i, равной значению отклонения напряжения U₍_n₎_i от U_H).

Значение коэффициента n-й гармонической составляющей напряжения K_U₍_n₎, %, определяют как усредненную величину за N наблюдений (N> = 9) на интервале времени, равном 3 с

(2.10)

Измерение коэффициента искажения синусоидальности кривой напряжения К_U проводят для междуфазных (фазных) напряжений. Для каждого i-го наблюдения за установленный период времени определяют действующие значения гармонических составляющих напряжения в диапазоне гармоник от 2-й до 40-й (В, кВ) и вычисляют значение коэффициента искажения синусоидальности кривой напряжения К_Ui (%) как результат i-го наблюдения

(2.11)

где U₍_I₎_i – действующее значение междуфазного (фазного) напряжения основной частоты для i-го наблюдения, кВ.

Допускается: 1) не учитывать гармонические составляющие, значения которых менее 0, 1 %;

2) вычислять по формуле

(2.12)

при этом погрешность К_Ui равна разности между U₍_I₎_iи U_H.

Несимметрия напряжений характеризуется наличием в трехфазной электрической сети напряжений обратной или нулевой последовательности, значительно меньших, чем составляющие напряжения прямой (основной) последовательности.

Несимметрия напряжений характеризуется коэффициентом несимметрии по обратной последовательности К₂_U (%) и по нулевой последовательности K₀_U (%).

Нормально и предельно допустимые значения коэффициента несимметрии напряжений по обратной и нулевой последовательностям равны соответственно 2, 0 и 4, 0 %. Нулевую последовательность наблюдают в четырехпроводных электрических сетях напряжением 0, 38 кВ.

Коэффициент несимметрии напряжений по обратной последовательности К₂_Ui как результат i-го наблюдения, %,

(2.13)

где U₂₍_I₎_t, U₁₍₁₎_i—действующие значения напряжения обратной и прямой последовательностей основной частоты в /-м наблюдении, кВ.

Допускается определять U₂₍₁₎_t методом симметричных составляющих, а также по приближенной формуле

(2.14)

где U_нб(1)_i, U_НМ(1)_i — наибольшее и наименьшее действующие значения из трех междуфазных напряжений основной частоты в i-м наблюдении, кВ.

При определении К₂_Uiдопускается использовать значения номинального междуфазного напряжения U_н.мф

Коэффициент несимметрии напряжении по обратной последовательности К₂_U, %, определяют как результат усреднения T наблюдений (не менее 9) на интервале времени, равном 3 с

(2.15)

Для определения коэффициента несимметрии напряжения п о нулевой последовательности K₀_Ui измеряют одновременно действующие значения трех междуфазных и двухфазных напряжений основной частоты U_AB₍₁₎_i, U_BC₍₁₎_i, U_CA₍₁₎_i, U_A₍₁₎_i, U_b₍₁₎_i и определяют действующее значение напряжения нулевой последовательности основной частоты U₀₍₁₎_i в i-м наблюдении

(2.16)

Коэффициент несимметрии напряжения по нулевой последовательности, %,

(2.17)

где U₀₍₁₎_i – действующее значение напряжения нулевой последовательности основной частоты трехфазной системы напряжений в i-м наблюдении;

U₁₍₁₎_i — действующее значение междуфазного напряжения прямой последовательности основной частоты.

Коэффициент несимметрии напряжения по нулевой последовательности K₀_U вычисляют как усредненное значение N наблюдений K₀_Ui интервале времени 3 с

(2.18)

Отклонение частоты Δ f₁в электрической системе определяют по формуле

(2.19)

где f_уср — усредненное значение из N наблюдений (не менее 15) f_i на интервале времени 20 с, полученное по уравнению

, (2.20)

где f_H — номинальное значение частоты, Гц.

Показатель отклонения частоты считают соответствующим стандарту, если время выхода за нормально допустимые значения (0, 2 Гц) составляет не более 5 % времени работы электроприемника системы.

Снижение частоты происходит при дефиците мощности работающих в системе электростанций. В таком режиме отключают ряд потребителей с помощью системной автоматики — АЧР (автоматическая частотная разгрузка). При повышении частоты срабатывают регуляторы частоты.

Указанные нормы не распространяются на электроприемники, присоединенные к автономным электростанциям мощностью до 1000 кВт. Для них считают допустимыми отклонения частоты в пределах ±0, 5 Гц, а при мощности до 250 кВт — ±2 Гц.

Провал напряжения характеризуется внезапным изменением напряжения в точке электрической сети, за которым следует восстановление напряжения до первоначального или близкого к нему уровня через промежуток времени от нескольких периодов до нескольких десятков секунд (рис. 1.З.).

Провал напряжения характеризуется глубиной провала напряжения Δ U_п — разностью между номинальным и минимальным действующим значениями напряжения, выраженной в единицах напряжения или в процентах от его номинального значения.

Провал напряжения

(2.21)

(2.22)

Вторая характеристика провала напряжения – Δ t_п (длительностьпровала напряжения), с

, (2.23)

где t_нач — начальный момент провала напряжения, с; t_кон —конечный момент провала напряжения, определяемый моментом восстановления напряжения до первоначального или близкого уровня, с.

Рис. 2.3 – Провал напряжения (а) и импульс напряжения (б)

Предельно допустимое значение длительности провала напряжения в электрических сетях до 20 кВ включительно равно 30 с.

Измеряют длительность провала напряжения, фиксируя начальный момент времени резкого спада (с длительностью менее 10 см) среднеквадратичных значений напряжения (на каждом промежутке основной части) ниже уровня 0, 9U_H, а затем фиксируя конечный момент времени t_к восстановления среднеквадратичного значения напряжения до 0, 9 U_H.

Качество считают соответствующим, если наибольшее значение из измеренных (в течение года) длительностей провалов напряжения не превышает предельно допустимого.

Импульсное напряжение. Искажение формы кривой питающего напряжения может происходить при появлении высокочастотных импульсов в процессе коммутации в сети, работе разрядников и т. д. Искажение напряжения при этом обусловливается импульсным напряжением.

Импульсное напряжение в относительных единицах Δ U_имп в со-

ответствии с рисунком 1.4 вычисляют по уравнению

(2.24)

где U_имп– значение импульсного напряжения, В, кВ.

Временное перенапряжение характеризуется коэффициентом временного перенапряжения

(2.25)

где U_a₍_max₎ – максимальное из измеренных амплитудных значений напряжения, В, кВ

Значения импульсных напряжений для грозовых и коммутационных импульсов, возникающих в электрических сетях, приведены далее.

Δ t_пер_U, с До 1 До 20 До 60

К_пер_U, о.е. 1, 47 1, 31 1, 15

Значения коэффициента K_пер_Uв точках присоединения электрической сети общего назначения в зависимости от длительности временных перенапряжений Δ t_пер_U, как правило, не превышают приведенных значений. За год в среднем возможно около 30 временных перенапряжений.

⇐ Предыдущая 123 4 5 Следующая ⇒