Качество тока

Разнесение питания спокойной и резкопеременной нагрузок на разные трансформаторы или секции сборных шин.

Размах изменения напряжения δUt  на шинах спокойной нагрузки (– Q) снижается на 50...60 %.

„Минусы“ — возрастают потери при неполной загрузке трансформаторов.

Снижение сопротивления питающего участка сети.

При увеличении сечения проводников линии снижается R, а применение устройств продольной компенсации снижает суммарное X.

„Минусы“ — увеличиваются капитальные затраты, а применение продольной компенсации опасно повышением токов короткого замыкания при X→0.

На практике не обоснованно, но активно применяют последние два мероприятия.

1.3.1 Влияние несимметрии  напряжений на работу электрооборудования:

В электрических сетях возрастают потери электроэнергии от дополнительных потерь в нулевом проводе.

Однофазные, двухфазные потребители и разные фазы трёхфазных потребителей электроэнергии работают на различных не номинальных напряжениях, что вызывает те же последствия, как при отклонении напряжения.

В электродвигателях, кроме отрицательного влияния не несимметричных напряжений, возникают магнитные поля, вращающиеся встречно вращению ротора.

Общее влияние несимметрии напряжений на электрические машины, включая трансформаторы, выливается в значительное снижение срока их службы.

Например, при длительной работе с коэффициентом несимметрии по обратной последовательности K2U = 2...4 %, срок службы электрической машины снижается на 10...15 %, а если она работает при номинальной нагрузке, срок службы снижается вдвое.

Поэтому, ГОСТ 13109-97 устанавливает значения коэффициентов несимметрии напряжения по обратной (K2U) и нулевой (K0U) последовательностям, — нормально допустимое 2 % и предельно допустимое 4 %.

В качестве вероятного виновника несимметрии напряжений ГОСТ 13109-97 указывает потребителя с несимметричной нагрузкой.

 

1.3.2 Мероприятия  по снижению несимметрии напряжений:

Рисунок 1.3 – Трехфазная электрическая сеть

Равномерное распределение нагрузки по фазам.

Это наиболее эффективное мероприятие, но оно требует творческого подхода при проектировании электроустановок и решительности при эксплуатации.

Применение симметрирующих устройств.

Сопротивления в фазах симметрирующего устройства (СУ) подбираются таким образом, чтобы компенсировать ток обратной последовательности, генерируемый нагрузкой как источником искажения.

Применение симметрирующих устройств сопровождается дополнительными капитальными затратами на их приобретение и монтаж, затратами на обслуживание и эксплуатацию.

1.4.1 Влияние несинусоидальности  напряжения на работу электрооборудования:

Фронты несинусоидального напряжения воздействуют на изоляцию кабельных линий электропередач, — учащаются однофазные короткие замыкания на землю. Аналогично кабелю, пробиваются конденсаторы.

В электрических машинах, включая трансформаторы, возрастают суммарные потери.

Так, при коэффициенте искажения синусоидальной формы кривой напряжения KU = 10 % суммарные потери в сетях предприятий, крупных промышленных центров, сетях электрифицированного железнодорожного транспорта могут достигать 10...15 %.

Возрастает недоучёт электроэнергии, вследствие тормозящего воздействия на индукционные счётчики гармоник обратной последовательности.

Неправильно срабатывают устройства управления и защиты.

Выходят из строя компьютеры.

Функцию, описывающую несинусоидальную кривую напряжения, можно разложить в ряд Фурье синусоидальных (гармонических) составляющих, с частотой в n-раз превышающих частоту сети электроснабжения — частоту первой гармоники (f n=1 = 50 Гц,   f n=2 = 100 Гц,   f n=3 = 150 Гц ...).

В связи с различными особенностями генерации, распространения по сетям и влияния на работу оборудования, различают чётные и нечётные гармонические составляющие, а также составляющие прямой последовательности (1, 4, 7 и т.д.), обратной последовательности (2, 5, 8 и т.д.) и нулевой последовательности (гармоники кратные трём).

С повышением частоты (номера гармонической составляющей) амплитуда гармоники снижается.

ГОСТ 13109-97 требует оценивать весь ряд гармонических составляющих от 2-й до 40-й включительно.

1.4.2 Мероприятия  по снижению несинусоидальности  напряжения:

Аналогично мероприятиям по снижению колебаний напряжения:

Применение оборудования с улучшенными характеристиками:

„ненасыщающиеся“ трансформаторы;

преобразователи с высокой пульсностью и т.д.

Подключение к мощной системе электроснабжения.

Питание нелинейной нагрузки от отдельных трансформаторов или секций шин.

Снижение сопротивления питающего участка сети.

Применение фильтрокомпенсирующих устройств.

Рисунок 1.5 – Изображение системы электроснабжения с фильтрокомпенсирующими устройствами

L-С цепочка, включенная  в сеть, образует колебательный  контур, реактивное сопротивление  которого для токов определённой  частоты равно нулю. Подбором  величин L и С фильтр настраивается  на частоту гармоники тока  и замыкает её не пропуская  в сеть. Набор таких контуров, специально настроенных на генерируемые данной нелинейной нагрузкой высшие гармоники тока, и образует фильтрокомпенсирующее устройство (ФКУ), которое не пропускает в сеть гармоники тока и компенсирует протекание реактивной мощности по сети.

1.5 Отклонение частоты

Отклонение фактической частоты переменного напряжения (fф) от номинального значения (fном) в установившемся режиме работы системы электроснабжения.

Снижение частоты происходит при дефиците мощности работающих в системе электростанций.

Для устранения этих явлений, необходимо ремонтировать или модернизировать существующие и строить новые электростанции. А пока их нет, активно применяется радикальная мера — автоматическая частотная разгрузка (АЧР), то есть отключение части потребителей при снижении частоты (гильотина, — как средство от головной боли). Это ещё называют веерными отключениями.

Для потребителя важно знать, в какую очередь отключат его оборудование от сети при таком развитии событий (указывается при заключении договора электроснабжения), аргументированно требовать изменения очерёдности или иметь собственные резервные генерирующие мощности.

Повышение частоты происходит при резком сбросе нагрузки в системе электроснабжения, — ситуация аварийная и действие ГОСТ 13109-97 на неё не распространяется, а в установившемся режиме работы сети такое событие весьма редкое.

Следующие явления возникают в любой сети и зачастую являются случайными событиями. ГОСТ 13109-97 не нормирует эти явления, но их статистика по конкретной сети может помочь потребителю принимать решения по обеспечению бесперебойности электроснабжения собственного оборудования тем или иным способом.

1.6 Временное перенапряжение 

Внезапное и значительное повышение напряжения (более 110 % Uном) длительностью более 10 миллисекунд.

Временные перенапряжения возникают при коммутациях оборудования (коммутационные, кратковременные) и при коротких замыканиях на землю (длительные).

Коммутационные перенапряжения возникают при разгрузке протяжённых линий электропередач высокого напряжения.

Длительные перенапряжения возникают в сетях с компенсированной нейтралью и четырёхпроводных сетях при обрыве нейтрального провода, а в сетях с изолированной нейтралью при однофазном КЗ на землю (в сетях 6-10-35 кВ в таком режиме допускается длительная работа).

В этих случаях, напряжение неповреждённых фаз относительно земли (фазное напряжение) может вырасти до величины междуфазного (линейного) напряжения.

1.7 Импульсное  перенапряжение

Резкое повышение напряжения длительностью менее 10 миллисекунд.

Рисунок 1.6 – Графическое изображение импульсного перенапряжения

Импульсные перенапряжения возникают при грозовых явлениях и при коммутациях оборудования (трансформаторы, двигатели, конденсаторы, кабели), в том числе при отключении токов КЗ.

Величина импульса перенапряжения зависит от многих условий, но всегда значительна и может достигать многих сотен тысяч вольт.

ГОСТ 13109-97 приводит справочные значения импульсного перенапряжения при коммутациях для разных типов сетей.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 АВТОМАТИЗИРОВАННОЕ  УПРАВЛЕНИЕ  КАЧЕСТВОМ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

Изменение отношения к проблемам КЭ как со стороны энергоснабжающих организаций, так и стороны электропотребителей приводит в настоящее время к ужесточению требований к КЭ, а следовательно, к его контролю на соответствие нормам ГОСТ 13109-97. Контроль КЭ обеспечивается современными средствами измерении  и является основой составляющей автоматизации управления КЭ.

Автоматизированное управление КЭ как совокупность методических и технических требований должно предусматривать решение с помощью средств измерения таких задач, как выбор точек контроля КЭ, выполнение расчетов показателей КЭ (ПКЭ), расчет допустимых вкладов потребителей, измерение фактических вкладов потребителей и потоков искажения и регистрация их виновников, метрологическое обеспечение контроля КЭ, установленного договорами электроснабжения и техническими условиями на присоединение, и сертификация электроэнергии.

Управление КЭ должно рассматриваться как общесистемная задача, решаемая в рамках единой методологии, поддерживаемой нормативно- правовой базой и техническими средствами. С этих позиций наиболее актуальной следует считать разработку моделей для оценки КЭ в системе, инструментальных методов управления виновника ухудшения КЭ с целью определения его влияния на КЭ, инструментального метода расчета за электроэнергию с учетом ее качества.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЛИТЕРАТУРА

Гост 13109-97. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения. М. Изд-во стандартов. 1998.

Карташев И.И., Пономоренко И.С., Ярославский В.Н., Требования к средствам измерения показателей качества электроэнергии // Электричество.2000.№4.С.11-17.

Анализ результатов проведенных измерений при контроле КЭ в электрических сетях 0.4-10 кВ / И.И. Карташев, И.С. Понаморенко, В.Н. Тульский, Р.Г. Шамонов //Сборник докладов Первой научно-практической конференции «Метрология электрических измерений в электроэнергетике».

 М.: АО «ВНИИЭ», 2001.С,227-234.

4. Сатати С.С. Разработка  методики расчетной оценки качества   электроэнергии в ЭЭС (на примере  Кении). Дисс…канд. техн. наук. МЭИ. М., 2000.

5. Способ инструментального  выявления источников искажения  напряжения и определения их  влияния на качество электроэнергии. / И.И. Карташев, И.С. Понаморенкр, С.Ю. Сыромятников, Л.Л.Гук // Электричество.2001.№3.С.2-7.