Свойства электрической энергии.
Показатели, наиболее вероятные причины и виновники ухудшения качества электрической энергии (КЭ)
Свойства электрической энергии
Показатель КЭ
Нормы КЭ
Причина снижения качества
Наиболее вероятные виновники ухудшения КЭ
Нормально допустимые
Предельно допустимые
1) Отклонение напряжения
Установившееся отклонение напряжения δUy (%)
±5
±10
Отклонение напряжения от номинальных значений происходит из-за суточных, сезонных и технологических изменений электрической нагрузки потребителя, а именно: изменения мощности компенсирующих устройств; регулирования напряжения генераторами электростанций и на подстанциях энергосистем; изменения схемы и параметров электрических сетей. Влияние: недонапряжение — ухудшение пуска, увеличение токов электродвигателей, нарушение изоляции, перегрузка регулируемых выпрямителей, преобразователей и стабилизаторов; перенапряжение — перерасход электроэнергии, повышение реактивной мощности двигателей, выпрямителей с фазовым регулированием, пробой регулируемых выпрямителей, преобразователей и стабилизаторов.
Энергоснабжающая организация
2) Колебания напряжения
Размах изменения напряжения δUt (%)
-
-
Колебания напряжения вызываются резким изменением нагрузки на рассматриваемом участке электрической сети, например, включением асинхронного двигателя с большой кратностью пускового тока, технологическими установками с быстропеременным режимом работы, сопровождающимися толчками активной и реактивной мощности (приводы реверсивных прокатных станов, дуговые сталеплавильные печи, сварочные аппараты и т.д.). Влияние:
увеличение потерь в сети, утомление зрения, снижение производительности, травматизм, снижение срока службы электронной аппаратуры, выход из строя конденсаторных батарей, неустойчивая работа систем возбуждения синхронных генераторов и двигателей, вибрация аппаратуры. Возможны отпадания контакторов.
Колебания напряжения характеризуются двумя показателями: размахом изменения напряжения и дозой фликера.
Предельно допустимое значение суммы отклонения напряжения и размаха напряжения в электрических сетях 0,38 кВ равно ± 10% от номинального напряжения. Доза фликера — это мера восприимчивости человека к воздействию колебаний светового потока, вызванных колебаниями напряжения в сети за определенный промежуток времени. ГОСТом устанавливаются две характеристики Рt: кратковременная (время наблюдения 10 мин.) и длительная (2 час.). Предельно допустимые значения Рt отражены в табл. 1.
Коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения KU (%)
-
-
В процессе выработки, преобразования, распределения и потребления электроэнергии имеют место искажения формы синусоидальных токов и напряжений. Источниками искажений являются синхронные генераторы электрических станций, силовые трансформаторы, работающие при повышенном значении магнитной индукции в сердечнике (при повышенном напряжении на их выводах), преобразовательные устройства переменного тока в постоянный и электроприемники с нелинейными вольтамперными характеристиками (или нелинейные нагрузки).
Искажения, создаваемые синхронными генераторами и силовыми трансформаторами, малы и не оказывают существенное влияние на систему электроснабжения и на работу электроприемников. Главной причиной искажений являются вентильные преобразователи, электродуговые сталеплавильные и рудотермические печи, установки дуговой и контактной сварки, преобразователи частоты, индукционные печи, ряд электронных технических средств (телевизоры, ПЭВМ), газоразрядные лампы и другие. Электронные приемники и газоразрядные лампы при работе создают невысокий уровень гармонических искажений, но так как таких электроприемников много, их общее влияние велико. Влияние:
рост потерь в электрических машинах, вибрации, нарушение работы автоматики защиты, увеличение погрешностей измерительной аппаратуры.
Несинусоидальность напряжения характеризуется следующими показателями: - коэффициентом искажения синусоидальности кривой напряжения Киск.n (табл. 2); - коэффициентом n-ой гармонической составляющей напряжения — Кu(n) (табл. 3)
Коэффициент несимметрии напряжений по обратной последовательности K2U (%) Коэффициент не-симметрии напряжений по нулевой последовательности K0U (%)
-
-
Наиболее распространенными источниками несимметрии напряжений в трехфазных системах электроснабжения являются такие потребители электрической энергии, симметричное многофазное исполнение которых или невозможно, или нецелесообразно по технико-экономическим соображениям. К таким установкам относятся индукционные и дуговые электрические печи, тяговые нагрузки железных дорог, тяговые подстанции троллейбусов и трамваев, электросварочные агрегаты, специальные однофазные нагрузки, осветительные установки и т.д. Влияние: дополнительный нагрев электродвигателей, увеличение суммарных потерь, перегрев нулевых проводников, возможность пожара, увеличение сопротивлений заземляющих устройств, увеличение пульсаций выпрямленных напряжений, нарушение управления тиристорных преобразователей, некачественная компенсация реактивной мощности конденсаторными установками. Несимметричные режимы напряжений в электрических сетях имеют место также в аварийных ситуациях при обрыве фазы, рабочего нуля или несимметричных коротких замыканиях. Несимметрия напряжений характеризуется следующими показателями: - коэффициентом несимметрии напряжений по обратной последовательности (К2u). Нормально допускаемое и предельно допускаемое значения К2u равны соответственно 2,0% и 4,0%. - коэффициентом несимметрии напряжений по нулевой последовательности (Коu). Нормированные значения Коu в точке общего присоединения к четырехпроводным электрическим сетям с номинальным напряжением 0,38 кВ также равны 2,0% и 4,0%.
Потребитель с несимметричной нагрузкой
5) Отклонение частоты
Отклонение часто- ты Δf (Гц)
±0,2
±0,4
Отклонения частоты разность между действительным и номинальным значениями частоты: Δf = f — fном. Влияние:
снижение производительности электроприводов, снижение сроков службы электрических машин, искажения телевизионного изображения.
Стандартом устанавливаются нормально и предельно допустимые значения отклонения частоты, равные ?0,2 Гц и ?0,4 Гц соответственно.
Энергоснабжающая организация
6) Провал напряжения
Длительность провала напряжения Δtn (с)
-
30
К провалам напряжения относится внезапное значительное изменение напряжения ниже уровня 0,9 Uном, за которым следует восстановление напряжения до первоначального или близкого к нему уровня через промежуток времени от десяти миллисекунд до нескольких секунд. Причина — электромагнитные переходные процессы при коротких замыканиях, коммутации электрооборудования, обрыв нулевого провода. Влияние: отключение оборудования при провалах, выход из строя при ухудшающихся условиях работы, пробои и выход из строя оборудования, возможно поражение электрическим током персонала на защищенных установках. Характеристикой провала напряжения является его длительность и глубина провала. Предельно допустимое значение длительности провала напряжения в электрических сетях до 20 кВ включительно равна 30 сек
Энергоснабжающая организация
7) Импульс напряжения
Импульсное напряжение Uимп (кВ)
-
-
Импульс напряжения, резкое изменение напряжения в точке электрической сети, за которым следует восстановление напряжения до первоначального или близкого к нему уровня. Величина искажения напряжения при этом характеризуется показателем импульсного напряжения в вольтах, киловольтах и длительностью фронта импульса не более 5 мс. Величина импульсного напряжения стандартом не нормируется, но по статистике для грозовых и коммутационных импульсов величина напряжения при их длительности 0,5 амплитуды (1000-5000 мкс) может достигать: в сети 0,38 кВ — 4,5 кВ; в сети 6 кВ — 27 кВ; в сети 35 кВ — 148 кВ.
В помещениях, располагающих лампами накаливания, где требуется значительное зрительное напряжение
1,0
0,74
Таблица 2
Нормально допустимое значение при Uном, (кВ)
Предельно допустимое значение при Uном, (кВ)
0.38
6-20
35
110-330
0.38
6-20
35
110-330
8.0
5.0
4.0
2.0
12.0
8.0
6.0
3.0
Таблица 3
Нечетные гармоники, не кратные 3, при Uном, (кВ)
Нечетные гармоники, не кратные 3, при Uном, (кВ)
Четные гармоники при Uном, (кВ)
n — гармоники
0,38
6-20
35
110-330
n — гармоники
0,38
6-20
35
110-330
n — гармоники
0,38
6-20
35
110-330
5
6.0
4.0
3.0
1.5
3
5.0
3.0
3.0
1.5
2
2.0
1.5
1.0
0.5
7
5.0
3.0
2.5
1.0
9
1.5
1.0
1.0
0.4
4
1.0
0.7
0.5
0.3
11
3.5
2.0
2.0
1.0
9
15
0.3
0.3
0.3
0.2
1.0
0.7
0.5
0.3
13
3.0
2.0
1.5
0.7
21
0.2
0.2
0.2
0.2
8
0.5
0.3
0.3
0.2
17
2.0
1.5
1.0
0.5
>21
0.2
0.2
0.2
0.2
10
0.5
0.3
0.3
0.2
19
1.5
1.0
1.0
0.4
-
-
-
-
-
12
0.2
0.2
0.2
0.2
23
1.5
1.0
1.0
0.4
-
-
-
-
-
>12
0.2
0.2
0.2
0.2
>25
1.5
1.0
1.0
0.4
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
Литература: 1. ГОСТ 13109-97 «Нормы качества электроэнергии в системах электроснабжения общего назначения»; 2. Журнал «РОСТЕХНАДЗОР. Наш регион», республика Башкортостан, г. Уфа
