logo search
Электроснабжение промышленных предприятий и гра

Качество электрической энергии. Параметры, характирезующие качество электрической энергии

Приемники электрической энергии и аппараты, присоединенные к электрическим сетям, предназначены для работы при определенных номинальных параметрах: номинальная частота переменного тока, номинальное напряжение, номинальный ток. Долгое время основными режимными параметрами, определяющие качество электрической энергии, считались значение частоты в электрической системе и уровни напряжения в узлах сети. Однако по мере внедрения в технологические производственные процессы электро потребителями, обладающие нелинейными ВАХ все чаще приходилось учитывать возможные нарушения симметрии, синусоидальности формы кривой напряжения в трехфазных цепях. Показатели, связанные с напряжением являются местными (локальными), имеющие различные значения в точках сети. Частота сети является общесистемным (глобальным) параметром качества электрической энергии. Качество электрической энергии нормируется ГОСТ 13109-99.

ГОСТ 13109-99 устанавливает показатели и нормы качества электрической энергии (КЭ) в электрических сетях систем электроснабжения общего назначения переменного трехфазного и однофазного тока частотой 50 Гц в точках, к которым присоединяются электрические сети, находящиеся в собственности различных потребителей, или приемники электрической энергии (точки общего присоединения – ТОП).

Этот ГОСТ устанавливает 11 основных показателей качества электроэнергии (ПКЭ):

  1. Отклонение частоты f;

  2. Установившееся отклонение напряжения Uу;

  3. Размах изменения напряжения Ut;

  4. Дозу фликера (мерцания или колебания) Pt;

  5. Коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения KUU.

  6. Коэффициент n-ой гармонической составляющей напряжения КU(n);

  7. Коэффициент несиметрии напряжений по обратной последовательности К2U;

  8. Коэффициент несиметрии напряжений по нулевой последовательности К0U;

  9. Глубину и длительность провала напряжения Un, tn;

  10. Коэффициент временного перенапряжения КПЕРU;

  11. Импульсное напряжение Uимп.

Расшифровка параметров:

  1. Отклонение частоты – это разность между действительным значением частоты (f) и номинальным значением частоты (fном): f= f–fном.

Допустимые нормы:

fном= 0,2 Гц; fпред= 0,4 Гц

fном – номинальная частота

fпред – предельная частота.

  1. Установившееся отклонение напряжения – это отклонение текущего значения напряжения от номинального значения:

Допустимые отклонения (силовая нагрузка):

Uу.норм=  5% и Uу.пред=  10%.

  1. Колебания напряжения.

Источником колений напряжений является потребители электроэнергии с резкопеременными графиком потребления мощности (особенно реактивной). К ним относятся: угловые сталеплавильные печи, электросварка, поршневые компрессоры и ряд других.

Колебаня напряжения характирезуются размахом изменения напряжения U1, частотой повторения изменений напряжения FU, интервалом между изменениями напряжения ti,i+1, дозой фликера.

U1= Umax–Umin;

Фликер (мерцание) – субъективное восприятие человеком колебаний светового потока искусственных источников освещения, вызванных колебаниями напряжений в электрической сети, питающей эти источники. Доза фликера Р1 – мера восприимчивости человека к воздействию фликера за установленный промежуток времени, то есть интегральная характеристика колебаний напряжения, вызывающих у человека накапливающееся за установленный период времени раздражение мерцаниями (миганиями) светового потока.

  1. Несинусоидальность напряжения.

Несинусоидальность напряжения появляется потому, что в кривой напряжения, помимо гармоники основной частоты U(1)=Uном, имеют место гармоники U(n) других высших частот, кратных основной частоте (n=2, 3, 4, …, ∞). Гармоники (Un) обычно определяются разложением кривой фактического напряжения в ряд фурье.

Причиной возникновения несинусоидальности напряжения является наличие потребителей электроэнергии с нелинойной ВАХ (тиристорные преобразователи электрической энергии).

Несинусоидальность напряжения характирезуется:

– коэффициентом искажения синусоидальности кривой напряжения:

Предельно допустимое значение при Uном, кВ.

0,38/12,0 – Uном=0,38 кВ; Ки=12%

Нормальное допустимое значение при Uном, кВ.

0,38= Uном

0,8=Ки

– коэффициент n-ой гармоничной составляющей напряжения

– предельно допустимое значение коэффициента n-ой гармонической составляющей, которую вычисляют по формуле: КU(n)пред=1,5∙ КU(n)норм, где КU(n)норм – нормальное допустимое значение коэффициента гармонической составляющей напряжения.

  1. Несиметрия напряжения.

Несиметрия трехфазной системы напряжений появляется при наличии в трехфазной электрической сети напряжения обратной и нулевой последовательности. Основной причиной возникновения несиметрии напряжения являются потребители с несиметричными потреблением мощности по фазам. Характирезуется коэффициентами несиметрии обратной последовательности K2U %;

Коэффициент симетрии нулевой последовательности:

Допустимые значения этих показателей следующие: в нормальном режиме К2 Uнорм=K0Uнорм=2%; предельно допустимые нормы: К2Uпред=К0Uпред=4%.

  1. Провал напряжения.

Провал напряжения – внезапное значительное снижение напряжения в точке электрической сети ниже 0,9Uном, за которым следует восстановление напряжения до первоначального или близкого к нему уровня через промежуток времени от десяти миллисекунд до нескольких десятков секунд

или

Длительность провала напряжения tn – интервал времени между начальным временем tн и моментом востановления до перовначального значения t= tн– tк. Глубина провала напряжения может изменятся от 10 до 100%, длительность – от сотых до нескольких десятых секунды (в некоторых случаях – секунды).

  1. Импульсное напряжение.

Искажение формы кривой питающего напряжения может происходить за счет появления высокочастотных импульсов при коммутациях сети, работе разрядников и т.д.

Импульс напряжения – резкое изменение напряжения в точке электрической сети, за которым следует восстановление напряжения до первоначального или близкого к нему уровня за промежуток времени до нескольких миллисекунд, то есть меньше полупериода.

Импульсное напряжение характеризуется: амплитудой импульса Uимп – максимальное мгновенное значение импульса напряжения; длительностью импульса – интервал времени между начальным моментом импульса напряжения и моментом восстановления мгновенного значения напряжения до первоначального.

Основным способом защиты от импульсных напряжений является использование ограничителей напряжения (ОПН) на основе металлооксидных соединений.

  1. Временное перенапряжение – повышение напряжения в точке электрической сети выше 1,1 Uном продолжительностью более 10 миллисекунд, возникших в системах электроснабжения при коммутациях или коротких замыканиях.