Аннотация
Качество электроэнергии - это принятые при производстве, передаче и распределении электроэнергии основные параметры энергосистемы, которые соответствуют определенным нормам. Низкое качество электроэнергии особенно плохо влияет на вращающиеся части электрических машин, и на рабочие процессы, в основу которых входит использование микропроцессоров. Также возможен выход из строя ПК и серверов, медицинского и другого оборудования, из-за сильного перепада напряжения и его изменения. Исследование качества электроэнергии позволит увеличить срок службы оборудования, экономить электроэнергию и т.п. В данной статье будут рассмотрены параметры качества электроэнергии.Общая постановка проблемы
На сегодняшний день существует ряд приборов, которые позволяют определять качество электроэнергии. Такие приборы называются анализаторами качества электроэнергии, например LPW-305, Fluke 435 II Basic, ПKK-57 и др.Качество электроэнергии определено в ГОСТ 32144-201З«Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения».
Отклонение напряжения
Отклонение напряжения характеризуется показателем установившегося отклонения текущего значения напряжения U от его номинального значения Uном :
Отклонение обусловлено изменением потерь напряжения, вызываемых изменением мощностей нагрузок. Отклонение напряжения нормируется на выводах приемников электроэнергии:
Отклонение напряжения сказывается и на скорости вращения асинхронных двигателей, а следовательно, и производительности (рис.1). Кроме того, от напряжения зависит реактивная мощность, которую потребляют двигатели (рис.2).
Колебания напряжения
Нестабильное напряжение с резким характером смещения, влияет нарост дефектной продукции. А виной этому служит изменение нагрузок оборудования и продолжительности работы. Высокая амплитуда колебаний порождает высокую вибрацию электродвигателей. При сильных колебаниях непреднамеренно отключаются магнитные пускатели.
Показатели, характеризующие колебания напряжения:
— размах изменения напряжения;
— доза фликера.
Размах изменения напряжения U вычисляют последующей формуле:
где Ui, Ui+1 — значения экстремумов следующих один за другим огибающей среднеквадратичных значений напряжения, в соответствии с рисунком 3.
Дозой фликера называется мера восприимчивости зрительного органа человека к колебаниям светового потока, причиной которых являются колебания напряжения. Стандарт устанавливает длительную (PLt)кратковременную дозу фликера (Pst). Исходными данными для расчёта являются уровни фликера, измеряемые с помощью фликерметра — прибора, моделирующего кривую чувствительности глаза человека.
Несинусоидальность напряжения
Синусоида напряжения искажается из-за присутствия в сети полупроводниковых преобразователей, которые, в свою очередь, искажают синусоиду тока. Также синусоида искажается силовыми трансформаторами, газоразрядными лампами, индукционными и дуговыми сталеплавильными печами, сварочными аппаратами, и офисным оборудованием.
Показатели несинусоидальности напряжения:
- коэффициент искажения синусоидальности напряжения;
- коэффициент n-ой гармонической составляющей напряжения.
Коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения Kи,%, -это отношение действующего значения высших гармоник к действующему значению первой гармоники
Несинусоидальность пагубно влияет на изоляцию КЛ, увеличиваются потери в оборудовании и электрических машинах, повышается возникновение токов КЗ.Для того чтобы предотвратить или снизить процесс несинусоидальности, необходимо использовать трансформаторы без насыщения и преобразователи частоты с высокой пульсностью и высокой мощностью. Применение фильтрокомпенсаторов.
Несимметрия напряжения
Несимметрия напряжения наблюдается в трёхфазных цепях из-за неравномерной загрузки фаз. При несимметрии повышается потери электрической энергии, появляются магнитные поля, направленные противоположно вращению ротора двигателя, а также снижается срок службы оборудования. Во избежание несимметрии приёмники необходимо подключать электроэнергии равномерно по фазам, а также использовать симметрирующие устройства.
Причиной несимметрии напряжений является наложение на систему прямой последовательности напряжений системы обратной последовательности. Изменяются значения линейных и фазных напряжений (рисунок 5).
Также несимметрия возникает от наложения на систему прямой последовательности напряжений системы нулевой последовательности. В результате смещения нейтрали возникает несимметрия фазных напряжений, но сохраняется симметрия линейных напряжений (рисунок 6).
Показатели несимметрии напряжения:
- коэффициент несимметрии напряжений по обратной последовательности;
- коэффициент несимметрии напряжений по нулевой последовательности.
Коэффициент несимметрии напряжений по обратной последовательности, %:
Коэффициент несимметрии напряжений по нулевой последовательности, %
Выводы
Хорошее качество электроэнергии полностью зависит от эффективности энергоснабжающего предприятия. Лишь поставщик имеет возможность увеличения высококачественных характеристик электроэнергии, владеет средствами по регулировке напряжения и частоты. Плохое качество электроэнергии приводит к дополнительным экономическим затратам, нарушаются технологии производства, происходит отказ оборудования.
Список литературы
- ГОСТ 23875-88 Качество электрической энергии. Термины и определения.
- ГОСТ 32144-2013 — Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения.
- Терентьев П.В. Исследование качества и повышение эффективности использования электроэнергии в электротехнических комплексах служебных и жилых зданиях: Дис... канд. техн. наук; 05.09.03; Нижний Новгород, 2014. — 347 с.
- Ковалёв В.З. Моделирование электротехнических комплексов и систем как совокупности взаимодействующих подсистем различной физической природы: Дис... докт. техн. наук / В.З. Ковалев. — Омск, 2000. — 312 с.
- Волкова В.А., Дюба Е.А., Семенова Е.К. Проблемы повышения эффективности использования электроэнергии в университетских комплексах. Электронный сборник материалов IV международной научно-практической конференции «Шестой технологический уклад: механизмы и перспективы развития» - Ханты-Мансийск: Изд-во Югорского гос. ун-та, 2015 —с. 60-62