Розділ проектної документації - якість електричної енергії. Вимоги до надійності електропостачання та якості електроенергії
Якість електроенергії
Даний розділ проекту розроблений на підставі «Інформаційного листа – приписи ІП-22/99» та відповідно до Закону Російської «Про захист прав споживачів» (ст. 7) та постановою Уряду Росії від 13 серпня 1997 р. №1013 електрична енергія є товаром та підлягає обов'язковій сертифікації за показниками якості, встановленими ГОСТ 131-9-97 «Норми якості електричної енергії в системах електропостачання загального призначення».Якість електроенергії відповідно до «Правил проведення сертифікації електричної енергії» повинна відповідати 6 основним пунктам:
1- відхилення напруги, що встановилося;
2 відхилення частоти;
3- коефіцієнт спотворення синусоїдальної форми кривої напруги;
4-коефіцієнт n-ної гармонійної складової напруги;
5 коефіцієнт несиметрії напруг по зворотній послідовності;
6-коефіцієнт несиметрії напруг за нульовою послідовністю.
Відхилення напругихарактеризується показником відхилення напруги, для якого встановлені наступні норми:
Нормально допустимі і гранично допустимі значення відхилення напруги на висновках приймачів електричної енергії рівні відповідно 5% і 10% від номінального напруги електричної мережі.
Нормально допустимі і гранично допустимі значення відхилення напруги в точках загального приєднання споживачів електричної енергії до електричних мереж напругою 0,38 кВ і більше повинні бути встановлені в договорах на користування електричної енергії між енергопостачальною організацією та споживачем.
Відхилення частоти напругихарактеризується показником відхилення, котрим встановлено такі нормы:
Нормально допустиме та гранично допустиме значення відхилення частоти дорівнюють 0,2 та 0,4 Гц відповідно.
Коефіцієнт спотворення синусоїдальностікривої напруги для нормального режиму становить 0,38 кВ -8%, для 6-10 кВ -5%, гранично допустимі значення відповідно 12% і 8%.
Коефіцієнт п-ної гармонійної складовоїнапруги в точках загального приєднання до електричних мереж з різною номінальною напругою наведено в таблиці 2 ГОСТ 13109-97.
Несиметрія напругхарактеризується такими показниками:
Коефіцієнтом несиметрії напруг по зворотній послідовності;
коефіцієнтом несиметрії напруги за нульовою послідовністю.
Нормально допустиме та гранично допустиме значення коефіцієнта несиметрії напруг по зворотній послідовності в точках загального приєднання до електричних мереж дорівнюють 2,0 та 4,0% відповідно.
Відповідно до ГОСТ 23875-88 під якістю електричної енергії розуміється ступінь відповідності параметрів електричної енергії їх встановленим значенням.
Під параметром розуміється величина, яка кількісно характеризує будь-яку властивість електричної енергії (наприклад, напруга, частоту, форму кривої напруги та ін.).
Різниця між поточним значенням параметра електричної енергії та його номінальним чи базовим значеннями називається відхиленням параметра електричної енергії. Як базове значення параметра можуть бути прийняті середнє робоче, розрахункове, граничне або обумовлене договором електропостачання.
Відхилення напруги (частоти) - це відхилення напруги (частоти) в режимі роботи системи електропостачання.
Відхилення напруги оцінюється у відсотках
Коливання напруги – серія поодиноких змін напруги у часі. Коливання напруги характеризуються розмахом зміни напруги та дозою флікера.
Розмахом коливання напруги називають величину, рівну різниці між найбільшим і найменшим значеннями напруги за певний інтервал часу в режимі роботи джерела, перетворювача електричної енергії або системи електропостачання, що встановився.
Флікер - суб'єктивне сприйняття людиною коливань світлового потоку штучних джерел освітлення, спричинених коливаннями напруги в електричній мережі.
Доза флікера – міра сприйнятливості людини впливу флікера за встановлений проміжок часу.
Під перенапругою в системі електропостачання розуміється перевищення напруги над найбільшою робочою напругою, встановленим для електрообладнання . Під тимчасовим перенапругою розуміється підвищення напруги в точці електричної мережі вище 1,1 U H OM , тривалістю більше 10 мc, що виникає у системах електропостачання при комутаціях
і коротких замикання.
Імпульс напруги - різка зміна напруги в точці електричної мережі з подальшим відновленням до початкового або близького до нього рівня за проміжок часу до кількох мілісекунд.
Провал напруги означає раптове значне зниження напруги (нижче 0,9 UНДМ) у системі електропостачання з подальшим його відновленням через проміжок часу від десяти мілісекунд до кількох десятків секунд.
Відповідно до ГОСТ 13109-97 нормально допускаються і гранично допускаються значення відхилення напруги, що встановилося, на висновках приймачів електричної енергії рівні відповідно +5% і +10% від номінального напруги електричної мережі.
Межі розмахів напруг, що допускаються, залежать від частоти повторення коливань напруг за хвилину і для коливань напруг, що мають форму меандру, змінюються від часток відсотка до 10 % від номінального.
Нормально допустимі та гранично допустимі значення відхилення частоти рівні відповідно +0,2 і +0,4 Гц.
Провал напруги характеризується показником тривалості провалу напруги. Гранично допускаемо значення тривалості провалу напруги в електричних мережах напруги до 20 кВ включно дорівнює 30 с.
Мал. 3.1 ілюструє деякі з наведених визначень.
Спотворення форми кривої змінної напруги (струму) - відмінність форми кривої змінної напруги (струму) від необхідної.
Коефіцієнт форми кривої змінної напруги (струму) - величина, що дорівнює відношенню діючого значення періодичної напруги (струму) до його середнього значення (за півперіоду).
Для синусоїди 
.
Коефіцієнт амплітуди кривої змінної напруги (струму) - величина, що дорівнює відношенню максимального за модулем за період значення напруги (струму) до чинного значення періодичної напруги (струму). (Для синусоїди 
).
Коефіцієнт спотворення синусоїдальності кривої напруги (струму) - один з основних показників якості електроенергії, що дорівнює відношенню діючого значення суми вищих гармонійних складових до діючого значення основної складової змінної напруги (струму):
% ,
де n- Порядковий номер гармонічної складової напруги. Другим показником несинусоїдальності є коефіцієнт n-ї гармонійної складової напруги:
,
%.
Значення коефіцієнта спотворення синусоїдальності кривої напруги, що нормально допускаються і гранично допускаються, складають відповідно в точках приєднання до електричних мереж:
з U НОМ = 0,38 кВ - 8 і 12%, с U НОМ = 6 -20 кВ - 5 і 8%, с U НОМ = 35 кВ - 4 і 6% , з U НОМ= 110 - 330 кВ - 2 і 3%. .
Для характеристики несиметрії напруг служать коефіцієнти несиметрії за зворотною та нульовою послідовностями.
Коефіцієнт несиметрії по зворотній послідовності дається міжфазних напруг, геометрична сума яких завжди дорівнює нулю. Він дорівнює відношенню, %,
,
% ,
де U 2 , U 1 - складові зворотної та прямої послідовностей при розкладанні за методом симетричних складових системи міжфазної напруги.
Коефіцієнт несиметрії за нульовою послідовністю визначається як
,
% .
Він дорівнює відсотковому відношенню складових нульової та прямої послідовностей при розкладанні за методом симетричних складових системи фазної напруги. Причому відомо, що співвідношення U 1 і U 1 Ф для пов'язаних систем фазної та міжфазної напруги має простий вигляд:
U 1
=
U 1 Ф .
Нормально допустимі і гранично допустимі значення коефіцієнта несиметрії напруг по зворотній послідовності в точках загального приєднання до електричних мереж рівні відповідно 2 і 4%.
Значення коефіцієнта несиметрії по нульовій послідовності, що нормально допускаються і гранично допускаються, в точках загального приєднання до чотирипровідних електричних мереж з номінальною напругою 0,38 кВ рівні відповідно 2 і 4 %.
Складові прямої та нульової послідовностей можуть бути введені за допомогою лінійного перетворення на основі матричного рівняння:
,
де 
,
;
;
а 3
= 1;
а 4 = а; 1+ а + а 2 = 0.
Тут 
і 
умовне позначення стовпцевих векторів фазних напруг і напруг, що входять до симетричних систем нульової, прямої та зворотної послідовностей, тобто.
= 
= 
.
Це означає, що системи фазних величин можуть бути складені із систем нульової ( 
,
,
),
прямий як збігається з основним порядком чергування фаз ( 
,а 2
,а
)
та зворотної послідовностей ( 
,
а
,
а 2 
).
Як основне прийнято чергування фаз, показане на рис. 3.2. Стрілка вказує, що слідом за досягненням позитивного максимуму напруги у фазі А повинен наступати позитивний максимум у фазі, а потім вже у фазі С. Порядок розташування фазних напруг у стовпцевому векторі фазних напруг відповідає основному порядку чергування фаз.
Якість електричної енергії
Вступ
електрична енергія напруга
Електрична енергія як товар використовується у всіх сферах життєдіяльності людини, має сукупність специфічних властивостей і бере участь безпосередньо при створенні інших видів продукції, впливаючи на їх якість. Поняття якості електроенергії (КЕ) відрізняється від поняття якості інших видів продукції. Кожен електроприймач призначений для роботи при певних параметрах електричної енергії: номінальній частоті, напрузі, струмі тощо, тому для нормальної його роботи має бути забезпечене необхідне КЕ. Таким чином, якість електричної енергії визначається сукупністю її характеристик, при яких електроприймачі можуть нормально працювати і виконувати закладені в них функції.
КЕ дома виробництва не гарантує її якості дома споживання. КЕ до та після включення ЕП у точці його приєднання до електричної мережі може бути по-різному. КЕ характеризують також терміном електромагнітна сумісність. Під електромагнітною сумісністю розуміють здатність ЕП нормально функціонувати в його електромагнітному середовищі (в електричній мережі, до якої він приєднаний), не створюючи неприпустимих електромагнітних перешкод для інших ЕП, що функціонують у тому середовищі.
Проблема електромагнітної сумісності промислових ЕП з мережею живлення гостро виникла у зв'язку з широким використанням потужних вентильних перетворювачів, дугових сталеплавильних печей, зварювальних установок, які при всій своїй економічності та технологічній ефективності надають негативний вплив на КЕ.
Побутові ЕП, як і промислові, також повинні мати електромагнітну сумісність з іншими ЕП, включеними до загальної електромережі, не знижувати ефективність їх роботи та не погіршувати ПКЕ.
КЕ в промисловості оцінюється за техніко-економічними показниками, які враховують збитки внаслідок псування матеріалів та обладнання, розлади технологічного процесу, погіршення якості продукції, зниження продуктивності праці - так званий технологічний збиток. Крім того, існує й електромагнітний збиток від неякісної електроенергії, що характеризується збільшенням втрат електроенергії, виходом з ладу електротехнічного обладнання, порушенням роботи автоматики, телемеханіки, зв'язку, електронної техніки тощо.
КЕ тісно пов'язане з надійністю електропостачання, оскільки нормальним режимом електропостачання споживачів є такий режим, при якому споживачі отримують електроенергію безперебійно, у кількості, заздалегідь узгодженій з енергопостачальною організацією, та нормованої якості. Стаття 542 Цивільного кодексу РФ зобов'язує постачати електроенергію, якість якої відповідає вимогам державних стандартів та інших обов'язкових правил чи договорів енергопостачання.
Відповідно до Закону Російської Федерації «Про захист прав споживачів» (ст. 7) та постановою Уряду Росії від 13 серпня 1997 р. №1013 електрична енергія підлягає обов'язковій сертифікації за показниками якості електроенергії, встановленими ГОСТ 13109-97 «Норми якості електричної енергії системах електропостачання загального призначення». Це означає, що кожна енергопостачальна організація поряд з ліцензією на виробництво, передачу і розподіл електроенергії повинна отримати сертифікат, що засвідчує, що якість енергії, що поставляється нею, відповідає вимогам ГОСТ 13109-97.
1. Основні положення державного стандарту щодо якості електричної енергії
ГОСТ 13109-97 «Норми якості електричної енергії в системах електропостачання загального призначення» (далі ГОСТ) встановлює показники та норми якості електроенергії в електричних мережах систем електропостачання загального призначення змінного трифазного та однофазного струму частотою 50 Гц у точках, до яких приєднуються у власності різних споживачів електричної енергії, чи приймачі електричної енергії (точки загального приєднання). ДЕРЖСТАНДАРТ 13109-97 є міждержавним стандартом і діє в Російській Федерації з 1 січня 1999 р.
Норми КЕ, встановлені стандартом, є рівнями електромагнітної сумісності кондуктивних електромагнітних перешкод у системах електропостачання загального призначення. За дотримання встановлених норм КЕ забезпечується електромагнітна сумісність електричних мереж енергопостачальних організацій та електричних мереж споживачів електричної енергії або ЕП.
Стандартом не встановлюються вимоги до КЕ в електричних мережах спеціального призначення (контактних, тягових, зв'язків), пересувних установок (літаків, поїздів, суден) та ін.
Кондуктивна електромагнітна перешкода в системі електропостачання - електромагнітна перешкода, що розповсюджується елементами електричної мережі.
Точка загального приєднання - точка електричної мережі загального призначення, електрично найближча до мереж споживача, що розглядається, електричної енергії, до якої приєднані або можуть бути приєднані електричні мережі інших споживачів.
Стандартом не встановлюються норми КЕ для режимів, викликаних форс - мажорними обставинами (виключними погодними умовами, стихійними лихами та ін.).
ГОСТ 13109-97 є першим стандартом у галузі КЕ, де сказано, що встановлені норми підлягають включенню до технічних умов на приєднання споживачів та до договорів енергопостачання.
Споживачам, які є винуватцями погіршення КЕ, для забезпечення норм стандарту в точках загального приєднання допускається встановлювати в технічних умовах на приєднання та в договорах енергопостачання більш жорсткі норми (з меншими діапазонами зміни відповідних показників КЕ), ніж встановлені у стандарті.
Норми стандарту повинні застосовуватися при проектуванні та експлуатації електричних мереж, при встановленні рівнів перешкодостійкості ЕП та рівнів електромагнітних перешкод, що вносяться цими приймачами до електричної мережі, до якої вони приєднані.
2. Показники якості електричної енергії
Стандартом встановлюються такі показники якості електроенергії (ПКЕ):
Відхилення напруги;
розмах зміни напруги;
доза флікеру;
коефіцієнт n-ої гармонійної складової напруги;
відхилення частоти;
тривалість провалу напруги;
імпульсна напруга;
коефіцієнт тимчасової перенапруги.
При визначенні значень деяких ПКЕ стандартом запроваджуються такі допоміжні параметри електричної енергії:
Інтервал між змінами напруги;
глибина провалу напруги;
частота появи провалів напруги;
тривалість імпульсу за рівнем 0,5 його амплітуди;
тривалість тимчасового перенапруги.
Частина ПКЕ характеризує встановлені режими роботи електрообладнання енергопостачальної організації та споживачів ЕЕ та дає кількісну оцінку по КЕ особливостям технологічного процесу виробництва, передачі, розподілу та споживання ЕЕ. До цих ПКЕ відносяться: відхилення напруги, коефіцієнт спотворення синусоїдальності кривої напруги, коефіцієнт n-ої гармонійної складової напруги, коефіцієнт несиметрії напруг по зворотній послідовності, коефіцієнт несиметрії напруг по нульовій послідовності, відхилення частоти, розмах зміни напруги.
Оцінка всіх ПКЕ, що відносяться до напруги, проводиться за його значеннями, що діють.
Для характеристики вищезазначених показників стандартом встановлені чисельні нормально і гранично допустимі значення ПКЕ чи норми.
Інша частина ПКЕ характеризує короткочасні перешкоди, що виникають в електричній мережі в результаті комутаційних процесів, грозових атмосферних явищ, роботи засобів захисту та автоматики та після аварійних режимах. До них відносяться провали та імпульси напруги, короткочасні перенапруги. Для цих ПКЕ стандарт не встановлює допустимих чисельних значень. Для кількісної оцінки цих ПКЕ повинні вимірюватись амплітуда, тривалість, частота їх появи та інші характеристики, встановлені, але не нормовані стандартом. Статистична обробка даних дозволяє розрахувати узагальнені показники, що характеризують конкретну електричну мережу з погляду ймовірності появи короткочасних перешкод.
Для оцінки відповідності ПКЕ зазначеним нормам (за винятком тривалості провалу напруги, імпульсної напруги та коефіцієнта тимчасового перенапруги) стандартом встановлюється мінімальний розрахунковий період, що дорівнює 24 год.
У зв'язку з випадковим характером зміни електричних навантажень вимога дотримання норм КЕ протягом усього цього часу практично нереально, тому в стандарті встановлюється ймовірність перевищення норм КЕ. Виміряні ПКЕ не повинні виходити за нормально допустимі значення з ймовірністю 0,95 за встановлений стандартом розрахунковий період часу (це означає, що можна не зважати на окремі перевищення значень, що нормуються, якщо очікувана загальна їх тривалість складе менше 5% за встановлений період часу).
Інакше кажучи, КЕ за виміряним показником відповідає вимогам стандарту, якщо сумарна тривалість часу виходу нормально допустимі значення становить трохи більше 5% від встановленого періоду часу, тобто. 1 год 12 хв, а за гранично допустимі значення – 0% від цього періоду часу.
У стандарті вказані ймовірні винуватці погіршення КЕ. Відхилення частоти регулюється живильною енергосистемою і залежить тільки від неї. Окремі ЕП на промислових підприємствах (а тим паче у побуті) що неспроможні вплинути цей показник, оскільки потужність їх незрівнянно мала проти сумарною потужністю генераторів електростанцій енергосистеми. Коливання напруги, несиметрія і несинусоїдність напруги викликаються, в основному, роботою окремих потужних ЕП на промислових підприємствах, і тільки величина цих ПКЕ залежить від потужності живильної енергосистеми в точці підключення споживача. Відхилення напруги залежать як від рівня напруги, що подається енергосистемою на промислові підприємства, так і від окремих промислових ЕП, особливо з великим споживанням реактивної потужності. Тому питання КЕ слід розглядати у безпосередньому зв'язку з питаннями компенсації реактивної потужності. Тривалість провалу напруги, імпульсна напруга, коефіцієнт тимчасового перенапруги, як зазначалося, обумовлюються режимами роботи енергосистеми.
У таблиці 2.1. наведено властивості електричної енергії, показники їх характеризуючі та найімовірніші винуватці погіршення КЕ.
Таблиця 2.1. Властивості електричної енергії, показники та найімовірніші винуватці погіршення КЕ
Властивості електричної енергіїПоказник КЕНайбільш ймовірні винуватці погіршення КЕВідхилення напругиЕнергопостачальна організаціяКоливання напругиРозмах зміни напруги
Доза флікера Споживач зі змінним навантаженнямНесинусоїдність напругиКоефіцієнт спотворення синусоїдальності кривої напруги
Коефіцієнт n - ой гармонійної складової напруги Споживач з нелінійним навантаженням Несиметрія трифазної системи напруг Коефіцієнт несиметрії напруг по зворотній послідовності
Коефіцієнт несиметрії напруг за нульовою послідовністю Споживач з несиметричним навантаженням Відхилення частоти Відхилення частоти Енергопостачальна організаціяПровал напругиТривалість провалу напруги Енергопостачальна організаціяІмпульс напругиІмпульсна напруга Енергопостачальна організаціяТимчасова перенапругаКоефіцієнт тимчасового перенапруги Енергопостачальна організація Стандартом встановлюються способи розрахунку та методики визначення ПКЕ та допоміжних параметрів, вимоги до похибок вимірювань та інтервалів усереднення ПКЕ, які повинні реалізовуватись у приладах контролю КЕ при вимірюваннях показників та їх обробці. 3. Характеристика показників якості електроенергії
Відхилення напруги Відхилення напруги від номінальних значень відбуваються через добові, сезонні та технологічні зміни електричного навантаження споживачів; зміни потужності компенсуючих пристроїв; регулювання напруги генераторами електростанцій та на підстанціях енергосистем; зміни схеми та параметрів електричних мереж. Відхилення напруги визначається різницею між діючим U та номінальним значеннями напруги, В: Відхилення напруги, що сталося, дорівнює, %: де - значення напруги, що встановилося (діє) за інтервал усереднення (див. п. 3.8). В електричних мережах однофазного струму діюче значення напруги визначається як значення напруги основної частоти без урахування вищих гармонійних складових напруги, а в електричних мережах трифазного струму як діюче значення напруги прямої послідовності основної частоти. Стандартом унормуються відхилення напруги на висновках приймачів електричної енергії. Нормально допустимі і гранично допустимі значення відхилення напруги, що встановилися, рівні відповідно ±5 і ±10% від номінального значення напруги і в точках загального приєднання споживачів електричної енергії повинні бути встановлені в договорах енергопостачання для годин мінімуму і максимуму навантажень в енергосистемі з урахуванням необхідності виконання норм стандарту на висновки приймачів електричної енергії відповідно до нормативних документів. Коливання напруги Коливання напруги викликаються різкою зміною навантаження на ділянці електричної мережі, що розглядається, наприклад, включенням асинхронного двигуна з великою кратністю пускового струму, технологічними установками з швидкозмінним режимом роботи, що супроводжуються поштовхами активної і реактивної потужності - такими як, привід реверсивних прокатних станів, дугові стале апарати тощо. Коливання напруги характеризуються двома показниками: дозою флікера. Розмах зміни напруги обчислюють за формулою, % де, - значення наступних один за одним екстремумів (або екстремуму та горизонтальної ділянки) огинаючої середньоквадратичних значень напруги, відповідно до рис. 3.1. Мал. 3.1. Коливання напруги Частота повторення змін напруги, (1/с, 1/хв) визначається за виразом: де m – число змін напруги за час Т; Т - інтервал часу вимірювання, що приймається рівним 10 хв. Якщо дві зміни напруги відбуваються з інтервалом менше 30 мс, їх розглядають як одне. Інтервал часу між змінами напруги дорівнює: Оцінка допустимості розмахів зміни напруги (коливань напруги) здійснюється за допомогою кривих залежності допустимих розмахів коливань від частоти повторень змін напруги або інтервалу часу між наступними змінами напруги. КЕ у точці загального приєднання при періодичних коливаннях напруги, що мають форму меандра (прямокутну) (див. рис 3.2) вважають відповідним вимогам стандарту, якщо виміряне значення розмаху змін напруги не перевищує значень, що визначаються за кривими рис. 3.2 для відповідної частоти повторення змін напруги або інтервалу між змінами напруги. Мал. 3.2. Коливання напруги довільної форми (а) і мають форму меандру (б) Гранично допустиме значення суми відхилення напруги δUУ і розмаху змін напруги δUt в точках приєднання до електричних мереж напругою 0,38 кВ дорівнює ±10% від номінальної напруги. Доза флікера - це міра сприйнятливості людини до впливу коливань світлового потоку, викликаних коливаннями напруги в мережі живлення, за встановлений проміжок часу. Стандартом встановлюється короткочасна () та тривала доза флікера () (короткочасну визначають на інтервалі часу спостереження, що дорівнює 10 хв, тривалу на інтервалі - 2 год). Вихідними даними для розрахунку є рівні флікера, які вимірюються за допомогою флікерметра - приладу, в якому моделюється крива чутливості (амплітудно-частотна характеристика) органу зору людини. Нині у Російської Федерації почалася розробка флікерметрів контролю коливань напруги. КЕ за дозою флікера відповідає вимогам стандарту, якщо короткочасна та тривала дози флікера, визначені шляхом вимірювання протягом 24 год або розрахунку, не перевищують гранично допустимих значень: для короткочасної дози флікера – 1,38 та для тривалої – 1,0 (при коливаннях напруги з формою, що відрізняється від меандру). Гранично допустиме значення для короткочасної дози флікера в точках загального приєднання споживачів електроенергії, що мають лампи розжарювання в приміщеннях, де потрібна значна зорова напруга, дорівнює 1,0, а для тривалої - 0,74, при коливаннях напруги з формою, що відрізняється від меандра. Несинусоїдність напруги У процесі вироблення, перетворення, розподілу та споживання електроенергії мають місце спотворення форми синусоїдальних струмів та напруг. Джерелами спотворень є синхронні генератори електростанцій, силові трансформатори, що працюють при підвищених значеннях магнітної індукції в осерді (при підвищеній напрузі на їх висновках) перетворювальні пристрої змінного струму в постійний та ЕП з нелінійними вольт-амперними характеристиками (або нелінійні навантаження). Спотворення, створювані синхронними генераторами і силовими трансформаторами, малі і істотно впливають на систему електропостачання і роботу ЭП. Головною причиною спотворень є вентильні перетворювачі, електродугові сталеплавильні та руднотермічні печі, установки дугового та контактного зварювання, перетворювачі частоти, індукційні печі, ряд електронних технічних засобів (телевізійні приймачі, ПЕОМ), газорозрядні лампи та ін. роботі невисокий рівень гармонічних спотворень на виході, але загальна кількість таких ЕП велика. З курсу математики відомо, що будь-яку несинусоїдальну функцію (наприклад, див. рис. 3.3), що задовольняє умові Диріхле, можна представити у вигляді суми постійної величини і нескінченного ряду синусоїдальних величин з кратними частотами. Такі синусоїдальні складові називаються гармонійними складовими чи гармоніками. Синусоїдальна складова, період якої дорівнює періоду несинусоїдальної періодичної величини, називається основною або першою гармонікою. Інші складові синусоїди з частотами з другої по n-у називають вищими гармоніками. Мал. 3.3. Несинусоїдальність напруги Несинусоїдальність напруги характеризується такими показниками: · коефіцієнтом спотворення синусоїдальності кривої напруги; · коефіцієнтом n-ої гармонійної складової напруги. Коефіцієнт спотворення синусоїдальності кривої напруги визначається за виразом, % де - Чинне значення n-ої гармонійної складової напруги, В; - порядок гармонійної складової напруги, - порядок останньої з гармонійних складових напруги, що враховуються, стандартом встановлюється N = 40; Чинне значення напруги основної частоти, Ст. Допускається визначати за виразом, % де - номінальна напруга мережі, Ст. Коефіцієнт n-ої гармонійної складової напруги дорівнює % Допускається обчислювати за виразом, %SRC = publ_image/Image48.gif align = top (3.10) Для обчислення необхідно визначити рівень напруги окремих гармонік, що генеруються нелінійним навантаженням. Фазна напруга гармоніки в розрахунковій точці мережі знаходять вираз: де - Чинне значення фазного струму n - ой гармоніки; Напруга нелінійного навантаження (якщо розрахункова точка збігається з точкою приєднання нелінійного навантаження, то =); Номінальна напруга мережі; Потужність короткого замикання у точці приєднання нелінійного навантаження. Для розрахунку необхідно заздалегідь визначити струм відповідної гармоніки, який залежить не лише від електричних параметрів, а й від виду нелінійного навантаження. Нормально допустимі та гранично допустимі значення у точці загального приєднання до електричних мереж з різною номінальною напругою наведені у таблиці 3.1. Таблиця 3.1. Значення коефіцієнта спотворення синусоїдальності кривої напруги Нормально допустимі значення при , кВ Гранично допустимі значення при , кВ0,386 -2035110-3300,386 -2035110-3308,05,04,02,012,08,06,03,0 Несиметрія напруги Найбільш поширеними джерелами несиметрії напруг у трифазних системах електропостачання є такі споживачі електроенергії, симетричне багатофазне виконання яких або неможливе, або недоцільне з техніко-економічних міркувань. До таких установок належать індукційні та дугові електричні печі, тягові навантаження залізниць, виконані на змінному струмі, електрозварювальні агрегати, спеціальні однофазні навантаження, освітлювальні установки. Несиметричні режими напруги в електричних мережах мають місце також в аварійних ситуаціях - при обриві фази або несиметричних коротких замикання. Несиметрія напруг характеризується наявністю трифазної електричної мережі напруг зворотної чи нульової послідовностей, значно менших за величиною відповідних складових напруги прямої (основний) послідовності. Несиметрія трифазної системи напруг виникає в результаті накладання на систему прямої послідовності напруги системи зворотної послідовності, що призводить до змін абсолютних значень фазних і міжфазних напруг (рис. 3.4.). Мал. 3.4. Векторна діаграма напруг прямої та зворотної послідовності Крім несиметрії, що викликається напругою системи зворотної послідовності, може виникати несиметрія від накладання системи прямої послідовності напруг системи нульової послідовності. В результаті усунення нейтралі трифазної системи виникає несиметрія фазних напруг при збереженні симетричної системи міжфазної напруги (рис. 3.5.). Мал. 3.5. Векторна діаграма напруг прямої та нульової послідовності Несиметрія напруги характеризується такими показниками: · коефіцієнтом несиметрії напруг по зворотній послідовності; · коефіцієнтом несиметрії напруги за нульовою послідовністю. Коефіцієнт несиметрії напруг по зворотній послідовності дорівнює % де - Чинне значення напруги зворотної послідовності основної частоти трифазної системи напруги; Чинне значення напруги прямої послідовності основної частоти, Ст. Допускається обчислювати за виразом, %: де - номінальне значення міжфазної напруги мережі, Ст. Коефіцієнт несиметрії напруг за нульовою послідовністю дорівнює %: де - Чинне значення напруги нульової послідовності основної частоти трифазної системи напруги, В. Допускається обчислювати за формулою, % де - номінальне значення фазної напруги, Ст. Вимірювання коефіцієнта несиметрії напруги за нульовою послідовністю проводять у чотирипровідній мережі. Відносна похибка визначення за формулами (3.15) і (3.16) чисельно дорівнює значенню відхилень напруги від. Нормально допустиме та гранично допустиме значення коефіцієнта несиметрії напруг по зворотній послідовності в точці загального приєднання до електричних мереж дорівнюють 2,0 та 4,0%. Нормовані значення коефіцієнта несиметрії напруг за нульовою послідовністю в точці загального приєднання до чотирипровідних електричних мереж з номінальною напругою 0,38 кВ також дорівнюють 2,0 і 4,0%. Відхилення частоти Відхилення частоти - різниця між дійсним та номінальним значеннями частоти, Гц Стандартом встановлюються нормально та гранично допустимі значення відхилення частоти рівні ± 0,2 Гц та ± 0,4 Гц відповідно. Провал напруги До провалів напруги відноситься раптова значна зміна напруги в точці електричної мережі нижче рівня 0,9, за яким слідує відновлення напруги до початкового або близького до нього рівня через проміжок часу від десяти мілісекунд до декількох десятків секунд (рис. 3.6). Мал. 3.6. Провал напруги Характеристикою провалу напруги є його тривалість -, рівна: де - початковий і кінцевий моменти часу провалу напруги. Провал напруги характеризується також глибиною провалу напруги - різницею між номінальним значенням напруги та мінімальним чинним значенням напруги, вираженої в одиницях напруги або у відсотках від його номінального значення. Провал напруги обчислюється за виразами Гранично допустиме значення тривалості провалу напруги електричних мережах напругою до 20 кВ включно дорівнює 30 з. Тривалість автоматичного усунення провалу напруги в будь-якій точці приєднання до електричних мереж визначається витримками часу релейного захисту та автоматики. Імпульс напруги та тимчасова перенапруга Спотворення форми кривої напруги живлення може відбуватися за рахунок появи високочастотних імпульсів при комутаціях в мережі, роботі розрядників і т.д. Імпульс напруги - різка зміна напруги в точці електричної мережі, за яким слідує відновлення напруги до початкового або близького до нього рівня. Розмір спотворення напруги у своїй характеризується показником імпульсного напруги (рис. 3.7). Мал. 3.7. Параметри імпульсної напруги Імпульсна напруга у відносних одиницях дорівнює: де - значення імпульсної напруги, Ст. Амплітудою імпульсу називається максимальне миттєве значення імпульсу напруги. Тривалість імпульсу - це інтервал часу між початковим моментом імпульсу напруги та моментом відновлення миттєвого значення напруги до початкового або близького рівня. Показник – імпульсна напруга стандартом не нормується. Тимчасова перенапруга - підвищення напруги в точці електричної мережі вище 1,1 тривалістю більше 10 мс, що виникають у системах електропостачання при комутаціях або коротких замиканнях (рис. 3.8). Мал. 3.8. Тимчасова перенапруга Тимчасова перенапруга характеризується коефіцієнтом тимчасового перенапруги (): це величина, що дорівнює відношенню максимального значення амплітудних значень напруги, що огинає, за час існування тимчасового перенапруги до амплітуди номінальної напруги мережі. Тривалістю тимчасового перенапруги називається інтервал часу між початковим моментом виникнення тимчасового перенапруги та моментом його зникнення. Коефіцієнт тимчасового перенапруги стандартом також нормується. Значення коефіцієнта тимчасового перенапруги в точках приєднання електричної мережі загального призначення залежно від тривалості часових перенапруг не перевищують значень, наведених у таблиці 3.3. Таблиця 3.3. Залежність коефіцієнта тимчасового перенапруги від тривалості перенапруги Тривалості тимчасових перенапруг, зДо 1До 20До 60Коефіцієнт тимчасового перенапруги, о.е.1,471,311,15 У середньому протягом року у точці приєднання можливі близько 30 тимчасових перенапруг. При обриві нульового провідника в трифазних електричних мережах напругою до 1 кВ, що працюють із глухозаземленою нейтраллю, виникають тимчасові перенапруги між фазою та землею. Рівень таких перенапруг при значній несиметрії фазних навантажень може досягати значень міжфазної напруги, а тривалість кількох годин. Статистична оцінка показників якості електроенергії Зміни параметрів електричної мережі, потужності та характеру навантаження у часі є основною причиною зміни ПКЕ. Таким чином, ПКЕ - відхилення напруги, що встановилося, коефіцієнти, що характеризують несинусоїдність і несиметрію напруг, відхилення частоти, розмах зміни напруги та ін. - величини випадкові та їх вимірювання та обробка повинні базуватися на ймовірно-статистичних методах. Тому, як зазначалося, у стандарті встановлюються норми ПКЕ і обумовлюється необхідність їх виконання протягом 95% часу кожної доби (для нормально допустимих значень). Найбільш повну характеристику випадкових величин дають закони їх розподілу, що дозволяють знаходити ймовірність появи тих чи інших значень ПКЕ. Застосування імовірнісно-статистичних методів пояснимо на прикладі оцінки відхилень напруги. Досвід експлуатації показує наявність добових, тижневих та триваліших циклів зміни відхилень напруги в часі. Статистичні дані підтверджують, що найбільш точно закон розподілу відхилень напруги в електричних мережах може бути описаний за допомогою нормального закону розподілу, яким користуються в практиці контролю КЕ. Аналітичний опис нормального закону здійснюється за допомогою двох параметрів: математичного очікування випадкової величини та стандартного відхилення від середнього. Рівняння кривої розподілу відхилень напруги від номінального, що відповідає нормальному закону розподілу, має вигляд: Вираз (3.25) записано безперервного процесу зміни випадкової величини. Для спрощення приладів контролю КЕ безперервні випадкові величини, якими є ПКЕ, замінюються контролю дискретними послідовностями їх значень. Найбільш зручною формою подання інформації про зміни випадкової величини є гістограма. Гістограма - графічне уявлення статистичного ряду досліджуваного показника, зміна якого має випадковий характер (рис. 3.9.). При цьому весь діапазон відхилень напруги ділиться на інтервали рівної ширини (наприклад 1,25%). Кожному інтервалу дається назва - значення відхилень напруги, що відповідає середині інтервалу, і знаходиться ймовірність (частота) попадання відхилень напруги в цей інтервал де - Число попадань в i-й інтервал; Загальна кількість вимірів. Мал. 3.9. Гістограма відхилень напруги З гістограми дається відповідь: якої якості електроенергія у точці контролю. Така оцінка робиться за сумою значень попадання в інтервали, що укладаються в допустимий діапазон відхилень напруги. За допомогою гістограми знаходиться і можливість відхилень напруги за нормально допустимі значення. Це дозволяє судити про причини низької якості напруги в електричній мережі та вибрати заходи для її покращення. Для оцінки якості напруги широко застосовуються числові характеристики та, що визначаються з гістограми. Математичне очікування визначає середній рівень відхилень напруги в точці мережі, що розглядається, за контрольований період часу де k - Число інтервалів гістограми. Розсіювання відхилень напруги характеризується дисперсією. Вона дорівнює математичному очікуванню квадрата відхилень випадкової величини від її середнього значення і визначається виразом Параметр стандартним відхиленням і характеризує розсіювання гістограми, тобто. розкид відхилень напруги навколо математичного очікування. Для більшості гістограм відхилень напруги інтегральна ймовірність влучення в діапазон 4 становить 0,95. Це означає, що для задоволення вимог стандарту значення за результатами вимірювань не повинно перевищувати 1/4 ширини допустимого діапазону. Так, якщо допустимий діапазон відхилення напруги, необхідно, щоб не перевищувало 2,5%. Стандартом встановлюються способи та методики визначення ПКЕ та допоміжних параметрів, що реалізують положення математичної статистики та теорії ймовірностей. Для виміряних дискретних значень ПКЕ встановлюються інтервали усереднення, подані у таблиці 3.4. Таблиця 3.4. Інтервали усереднення результатів вимірювань показників КЕ Показник КЕІнтервал усереднення, що встановилося відхилення напруги Розмах зміни напруги Коефіцієнт несиметрії напруг по зворотній послідовності тимчасового перенапруження60 - - 3 3 3 3 20 - - - Для інтервалів усереднення різних ПКЕ стандартом встановлюється кількість спостереження (N) і, користуючись методикою, викладеною в стандарті, визначається той чи інший ПКЕ. Наприклад, обчислюють значення усередненої напруги у вольтах, як результат усереднення N спостережень напруг за інтервал часу 1 хв за формулою: де - значення напруги в i - му спостереженні, Ст. Число спостережень за 1 хв відповідно до стандарту повинно бути не менше 18. Обчислюють значення відхилення напруги, що встановилося, за формулою, % Накопичені за мінімальний розрахунковий період значення ПКЕ обробляються методами математичної статистики та визначаються ймовірність відповідності їх норм стандарту. Методики визначення ПКЕ, встановлені стандартом, реалізуються в апаратурних засобах контролю КЕ. Форма подання результатів обробки вимірювання також має відповідати вимогам стандарту. У таблиці 3.5 наведено зведені дані щодо норм ПКЕ. Таблиця 3.5. Норми якості електричної енергії Показник КЕ, од. вимірюванняНорми КЕННормально допустимігранично допустимі відхилення напруги, що встановилося, %± 5± 10Розмах зміни напруги, %Криві 1,2 на рис. 3.2 Доза флікера, відносить. од.: Короткочасна Тривала - 1,0; 0,74Коефіцієнт спотворення синусоїдальності кривої напруги, %По таблиці 1По таблиці 3.1Коефіцієнт n-ї гармонійної складової напруги, %По таблиці 2По таблиці 3.2Коефіцієнт несиметрії напруг по зворотній послідовності , %24Коефіцієнт несиметрії напруг за нульовою послідовністю , %24Відхилення частоти , Гц± 0,2± 0,4Тривалість провалу напруги , с-30Імпульсна напруга , кВ--Коефіцієнт тимчасового перенапруги , відносить. од.:-- 4. Вплив якості електроенергії на роботу електроприймачів
Відхилення ПКЕ від нормованих значень погіршують умови експлуатації електрообладнання енергопостачальних організацій та споживачів електроенергії, можуть призвести до значних збитків як у промисловості, так і в побутовому секторі, зумовлюють, як уже зазначалося, технологічні та електромагнітні збитки. Характерні типи електроприймачів Від електричних мереж систем електропостачання загального призначення живляться ЕП різного призначення, розглянемо промислові та побутові ЕП. Найбільш характерними типами ЕП, що широко застосовуються на підприємствах різних галузей промисловості, є електродвигуни та установки електричного освітлення. Значне поширення знаходять електротермічні установки, і навіть вентильні перетворювачі, службовці перетворення змінного струму в постійний. Постійний струм на промислових підприємствах застосовується для живлення двигунів постійного струму, електролізу, в гальванічних процесах, при деяких видах зварювання і т.д. Електродвигуни застосовуються у приводах різних виробничих механізмів. В установках, що не потребують регулювання частоти обертання в процесі роботи, застосовуються електроприводи змінного струму: асинхронні та синхронні електродвигуни. Встановлено найбільш економічну сферу застосування асинхронних та синхронних електродвигунів залежно від напруги. При напрузі до 1 кВ та потужності до 100 кВт економічніше застосовувати асинхронні двигуни, а понад 100 кВт – синхронні, при напрузі до 6 кВ та потужності до 300 кВт – асинхронні двигуни, а вище 300 кВт – синхронні, при напрузі 10 кВ та потужності до 400 кВт – асинхронні двигуни, вище 400 кВт – синхронні. Велике поширення асинхронних двигунів обумовлено їх простотою у виконанні та експлуатації та відносно невеликою вартістю. Синхронні двигуни мають ряд переваг у порівнянні з асинхронними двигунами: зазвичай використовуються як джерела реактивної потужності, їх крутний момент менше залежить від напруги на затискачах, у багатьох випадках вони мають більш високий ККД. У той же час синхронні двигуни є більш дорогими та складними у виготовленні та експлуатації. Установки електричного освітлення з лампами розжарювання, люмінесцентними, дуговими, ртутними, натрієвими, ксеноновими застосовуються на всіх підприємствах для внутрішнього та зовнішнього освітлення, потреб міського освітлення тощо. Електрозварювальні установки змінного струму дугового та контактного зварювання є однофазним нерівномірним і несинусоїдальним навантаженням з низьким коефіцієнтом потужності: 0,3 для дугового зварювання і 0,7 для контактного. Зварювальні трансформатори та апарати малої потужності підключаються до мережі 380/220, більш потужні - до мережі 6 - 10 кВ. Вентильні перетворювачі в силу специфіки їх регулювання є споживачами реактивної потужності (коефіцієнт потужності вентильних перетворювачів прокатних станів коливається від 0,3 до 0,8), що викликає значні відхилення напруги в мережі живлення; коефіцієнт несинусоїдності при роботі тиристорних перетворювачів прокатних станів може досягати значення більше 30% на стороні 10 кВ напруги живлення, на симетрію напруги в силу симетричності їх навантажень вентильні перетворювачі не впливають. Електрозварювальні установки можуть бути причиною порушення нормальних умов роботи для інших ЕП. Зокрема, зварювальні агрегати, потужність яких в даний час досягає 1500 кВт в одиниці, викликають значно більші коливання напруги в електричних мережах, ніж, наприклад, запуск асинхронних двигунів з короткозамкненим ротором. Крім того, ці коливання напруги відбуваються тривало і з широким діапазоном частот, у тому числі і в неприємному для установок електричного освітлення діапазоні (порядку 10 Гц). Електротермічні установки залежно від методу нагрівання діляться на групи: дугові печі, печі опору прямої та непрямої дії, електронні плавильні печі, вакуумні, шлакового переплаву, індукційні печі. Дана група ЕП також несприятливо впливає на мережу живлення, наприклад, дугові печі, які можуть мати потужність до 10 МВт, в даний час споруджуються як однофазні. Це призводить до порушення симетрії струмів та напруг (останнє відбувається у зв'язку з падіннями напруги на опорах мережі від струмів різних послідовностей). Крім того, дугові печі, як і вентильні установки, є нелінійними ЕП з малою інерційністю. Тому вони призводять до несинусоїдності струмів, а, отже, і напруги. Сучасне електричне навантаження квартири (котеджу) характеризується широким спектром побутових ЕП, які за їх призначенням та впливом на електричну мережу можна розділити на такі групи: пасивні споживачі активної потужності (лампи розжарювання, нагрівальні елементи прасок, плит, обігрівачів); ЕП з асинхронними двигунами, що працюють у трифазному режимі (привід ліфтів, насосів - у системі водопостачання та опалення та ін.); ЕП з асинхронними двигунами, що працюють в однофазному режимі (привід компресорів холодильників, пральних машин та ін.); ЕП з колекторними двигунами (привід пилососів, електродрилів та ін.); зварювальні агрегати змінного та постійного струму (для ремонтних робіт у майстерні та ін.); випрямні пристрої (для заряджання акумуляторів та ін.); радіоелектронна апаратура (телевізори, комп'ютерна техніка та ін.); високочастотні установки (печі НВЧ та ін.); лампи люмінесцентного освітлення. Вплив кожного окремо взятого побутового ЕП незначно, сукупність ЕП, що підключаються до шин 0,4 кВ трансформаторної підстанції, істотно впливає на мережу живлення. Вплив відхилень напруги Відхилення напруги мають значний вплив на роботу асинхронних двигунів (АТ), що є найбільш поширеними приймачами електроенергії в промисловості. Мал. 4.1. Механічна характеристика двигуна при номінальному (М1) та зниженому (М2) напругах При зміні напруги змінюється механічна характеристика АТ - залежність його моменту, що обертає М від ковзання s або частоти обертання (рис. 4.1). З достатньою точністю можна вважати, що момент двигуна, що обертає, пропорційний квадрату напруги на його висновках. При зниженні напруги зменшується момент, що обертає, і частота обертання ротора двигуна, так як збільшується його ковзання. Зниження частоти обертання залежить від закону зміни моменту опору Mc (на рис 4.1 Mc прийнятий постійним) і завантаження двигуна. Залежність частоти обертання ротора двигуна від напруги можна виразити: де – синхронна частота обертання; Коефіцієнт завантаження двигуна; Номінальні значення напруги та ковзання відповідно. З формули (4.1) видно, що при малих завантаженнях двигуна частота обертання ротора буде більшою за номінальну частоту обертання (при номінальному завантаженні двигуна). У разі зниження напруги не призводять до зменшення продуктивності технологічного устаткування, оскільки зниження частоти обертання двигунів нижче номінальної немає. Для двигунів, що працюють з повним навантаженням, зниження напруги призводить до зменшення частоти обертання. Якщо продуктивність механізмів залежить від частоти обертання двигуна, то на висновках таких двигунів рекомендується підтримувати напругу не нижчу за номінальну. При значному зниженні напруги на висновках двигунів, що працюють з повним навантаженням, момент опору механізму може перевищити момент, що обертає, що призводить до «перекидання» двигуна, тобто. для його зупинки. Щоб уникнути пошкоджень, двигун необхідно відключити від мережі. Зниження напруги погіршує і умови пуску двигуна, тому що при цьому зменшується його пусковий момент. Практичний інтерес представляє залежність споживаної двигуном активної та реактивної потужності від напруги на його висновках. У разі зниження напруги на затискачах двигуна реактивна потужність намагнічування зменшується (на 2 - 3% при зниженні напруги на 1%), при тій же потужності, що споживається, збільшується струм двигуна, що викликає перегрів ізоляції. Якщо двигун довго працює при зниженій напрузі, то через прискорене зношування ізоляції термін служби двигуна зменшується. Приблизно термін служби ізоляції Т можна визначити за такою формулою: де - термін служби ізоляції двигуна при номінальній напрузі та номінальному навантаженні; - коефіцієнт, що залежить від значення та знака відхилення напруги, а також від коефіцієнта завантаження двигуна і рівний: при - 0,2< <0; (4.3); при 0,2 ≥ > 0; (4.4) Тому з погляду нагріву двигуна більш небезпечні в межах, що розглядаються, негативні відхилення напруги. Зниження напруги призводить також до помітного зростання реактивної потужності, що втрачається в реактивних опорах розсіювання ліній, трансформаторів та АТ. Підвищення напруги на висновках двигуна призводить до збільшення споживаної ними реактивної потужності. При цьому питоме споживання реактивної потужності зростає із зменшенням коефіцієнта завантаження двигуна. В середньому на кожен відсоток підвищення напруги споживана реактивна потужність збільшується на 3% і більше (в основному за рахунок збільшення струму холостого ходу двигуна), що у свою чергу призводить до збільшення втрат активної потужності в елементах електричної мережі. Лампи розжарювання характеризуються номінальними параметрами: споживаною потужністю, світловим потоком, світловою віддачею (рівною відношенню випромінюваного лампою світлового потоку до її потужності) та середнім номінальним терміном служби. Ці показники значною мірою залежить від напруги на висновках ламп розжарювання. При відхиленнях напруги на 10% ці характеристики приблизно можна описати наступними емпіричними формулами: Мал. 4.2. Залежності характеристик ламп розжарювання від напруги: 1 – споживана потужність, 2 – світловий потік, 3 – світлова віддача, 4 – термін служби З кривих на рис. 4.2. видно, що зі зниженням напруги найбільше помітно падає світловий потік. При підвищенні напруги понад номінальну збільшується світловий потік F, потужність лампи P і світлова віддача h, але різко знижується термін служби ламп Т і в результаті вони швидко перегорають. У цьому має місце і перевитрата електроенергії. Зміни напруги призводять до відповідних змін світлового потоку та освітленості, що, зрештою, впливає на продуктивність праці та стомлюваність людини. Люмінесцентні лампи менш чутливі до відхилень напруги. При підвищенні напруги споживана потужність і світловий потік збільшуються, а при зниженні - зменшуються, але не настільки, як у ламп розжарювання. При зниженій напрузі умови запалювання люмінесцентних ламп погіршуються, тому термін їхньої служби, який визначається розпиленням оксидного покриття електродів, скорочується як при негативних, так і при позитивних відхиленнях напруги. При відхиленнях напруги на 10% термін служби люмінесцентних ламп у середньому знижується на 20 – 25%. Істотним недоліком люмінесцентних ламп є споживання ними реактивної потужності, яка зростає зі збільшенням напруги, що підводиться до них. Вентильні перетворювачі зазвичай мають систему автоматичного регулювання постійного струму шляхом фазового керування. У разі підвищення напруги в мережі кут регулювання автоматично збільшується, а при зниженні напруги зменшується. Підвищення напруги на 1% призводить до збільшення споживання реактивної потужності перетворювачем приблизно на 1-1,4%, що призводить до погіршення коефіцієнта потужності. У той самий час інші показники вентильних перетворювачів з підвищенням напруги поліпшуються, і тому вигідно підвищувати напругу з їхньої висновках не більше допустимих значень. Електричні печі чутливі до відхилень напруги. Зниження напруги електродугових печей, наприклад, на 7% призводить до подовження процесу плавлення сталі в 1,5 рази. Підвищення напруги вище 5% призводить до перевитрати електроенергії. Відхилення напруги негативно впливають на роботу електрозварювальних машин: наприклад, для машин точкового зварювання при зміні напруги на 15% виходить 100% брак продукції. Вплив коливань напруги До ЕП, надзвичайно чутливих до коливань напруги відносяться освітлювальні прилади, особливо лампи розжарювання та електронна техніка: Стандартом визначається вплив коливань напруги на освітлювальні установки, що впливають зір людини. Миготіння джерел освітлення (флікер-ефект) викликає неприємний психологічний ефект, стомлення зору та організму в цілому. Це веде до зниження продуктивності праці, а часом і до травматизму. Найбільш сильний вплив на око людини блимають із частотою 3 - 10 Гц, тому допустимі коливання напруги в цьому діапазоні мінімальні - менше 0,5%. При однакових коливаннях напруги негативний вплив ламп розжарювання проявляється значно більшою мірою, ніж газорозрядних ламп. Коливання напруги більше 10% може призвести до згасання газорозрядних ламп. Запалювання в залежності від типу ламп відбувається через кілька секунд і навіть хвилин. Коливання напруги порушують нормальну роботу та зменшують термін служби електронної апаратури: радіоприймачів, телевізорів, телефонно-телеграфного зв'язку, комп'ютерної техніки, рентгенівських установок, радіостанцій, телевізійних станцій тощо. При значних коливаннях напруги (понад 15%) можуть бути порушені умови нормальної роботи електродвигунів, можливе відпадання контактів магнітних пускачів з відповідним відключенням працюючих двигунів. Коливання напруги з розмахом 10-15% можуть призвести до виходу з ладу батарей конденсаторів, а також вентильних перетворювачів. Вплив коливань напруги деякі приймачі електроенергії вивчені ще недостатньо. Це ускладнює техніко-економічний аналіз при проектуванні та експлуатації систем електропостачання із різко змінними навантаженнями. Вплив несиметрії напружень Несиметрія напруг, як зазначалося, викликається найчастіше наявністю несиметричної навантаження. Несиметричні струми навантаження, що протікають елементами системи електропостачання, викликають у них несиметричні падіння напруги. Внаслідок цього на висновках ЕП виникає несиметрична система напруг. Відхилення напруги у ЕП перевантаженої фази можуть перевищити нормально допустимі значення, у той час як відхилення напруги у ЕП інших фаз будуть перебувати в межах, що нормуються. Крім погіршення режиму напруги у ЕП при несиметричному режимі суттєво погіршуються умови роботи як самих ЕП, так і всіх елементів мережі, знижується надійність роботи електрообладнання та системи електропостачання загалом. Якісно відрізняється дія несиметричного режиму порівняно із симетричним для таких поширених трифазних ЕП, як асинхронні двигуни. Особливе значення їм має напруга зворотної послідовності. Опір зворотної послідовності електродвигунів приблизно дорівнює опору загальмованого двигуна і, отже, в 5 - 8 разів менше опору прямої послідовності. Тому навіть невелика несиметрія напруги викликає значні струми зворотної послідовності. Струми зворотної послідовності накладаються на струми прямої послідовності і викликають додатковий нагрівання статора і ротора (особливо масивних частин ротора), що призводить до прискореного старіння ізоляції і зменшення потужності двигуна (зменшення к.п.д. двигуна). Так, термін служби повністю завантаженого асинхронного двигуна, що працює при несиметрії напруги 4%, скорочується вдвічі. При несиметрії напруги 5% потужність двигуна зменшується на 5 - 10%. При несиметрії напруги мережі в синхронних машинах поряд з виникненням додаткових втрат активної потужності та нагріванням статора і ротора можуть виникнути небезпечні вібрації в результаті появи знакозмінних крутних моментів і тангенціальних сил, що пульсують з подвійною частотою мережі. При значній несиметрії вібрація може бути небезпечною, а особливо при недостатній міцності та наявності дефектів зварних з'єднань. При несиметрії струмів, яка не перевищує 30%, небезпечні перенапруги в елементах конструкцій, як правило, не виникають. Правила технічної експлуатації електричних мереж і станцій РФ вказують, що «тривала робота генераторів і синхронних компенсаторів при нерівних струмах фаз допускається, якщо різниця струмів вбирається у 10% номінального струму статора для турбогенераторів і 20% для гидрогенераторов. При цьому струми у фазах не повинні перевищувати номінальних значень. Якщо ці умови не виконуються, необхідно вживати спеціальних заходів щодо зменшення несиметрії». У разі наявності струмів зворотної та нульової послідовності збільшуються сумарні струми в окремих фазах елементів мережі, що призводить до збільшення втрат активної потужності і може бути неприпустимим з точки зору нагрівання. Струми нульової послідовності протікають постійно через заземлювачі. При цьому додатково висушується та збільшується опір заземлювальних пристроїв. Це може бути неприпустимим з точки зору роботи релейного захисту, а також через посилення впливу на низькочастотні установки зв'язку та пристрої залізничного блокування. Несиметрія напруги значно погіршує режими багатофазних вентильних випрямлячів: значно збільшується пульсація випрямленої напруги, погіршуються умови роботи системи імпульсно-фазового управління тиристорних перетворювачів. Конденсаторні установки при несиметрії напруги нерівномірно завантажуються реактивною потужністю по фазах, що унеможливлює повне використання встановленої конденсаторної потужності. Крім того, конденсаторні установки в цьому випадку посилюють вже існуючу несиметрію, так як видача реактивної потужності в мережу у фазі з найменшою напругою буде меншою, ніж в інших фазах (пропорційно квадрату напруги на конденсаторній установці). Несиметрія напруг значно впливає і на однофазні ЕП, якщо фазна напруга нерівна, то, наприклад, лампи розжарювання, підключені до фази з більш високою напругою, мають більший світловий потік, але значно менший термін служби порівняно з лампами, підключеними до фази з меншою напругою . Несиметрія напруг ускладнює роботу релейного захисту, веде до помилок під час роботи лічильників електроенергії тощо. Вплив несинусоїдності напруги ЕП з нелінійними вольт-амперними характеристиками споживають з мережі несинусоїдальні струми при підведенні до їх затискачів синусоїдальної напруги. Струми вищих гармонік, проходячи елементами мережі, створюють падіння напруги в опорах цих елементів і, накладаючись на основну синусоїду напруги, призводять до спотворень форми кривої напруги у вузлах електричної мережі. У зв'язку з цим ЕП із нелінійною вольт-амперною характеристикою часто називають джерелами вищих гармонік. Найбільш серйозні порушення КЕ в електричній мережі мають місце під час роботи потужних керованих вентильних перетворювачів. При цьому порядок вищих гармонійних складових струму та напруги в мережі визначається за формулою де m - число фаз випрямлення; - Послідовний ряд натуральних чисел (0,1,2 ...). Залежно від схеми випрямлення вентильні перетворювачі генерують у мережу такі гармоніки струму: при 6-фазній схемі - до 19 порядку; за 12-фазної схеми - до 25-го порядку включно. Коефіцієнт спотворення синусоїдальності кривої напруги в мережах з електродуговими сталеплавильними та руднотермічними печами визначається в основному 2, 3, 4, 5, 7 гармоніками. Коефіцієнт спотворення синусоїдальності кривої напруги установок дугового та контактного зварювання визначається в основному 5, 7, 11, 13 гармоніками. Струми 3-ї та 5-ї гармонік газорозрядних ламп складають 10 і 3% від струму 1-ї гармоніки. Ці струми збігаються по фазі у відповідних лінійних проводах мережі і, складаючись у нульовому дроті мережі 380/220, обумовлюють струм у ньому, майже рівний струму у фазному проводі. Решту гармоніків для газорозрядних ламп можна знехтувати. Дослідження кривої струму намагнічування трансформаторів, включених у мережу синусоїдальної напруги, показали, що при тристрижневому сердечнику та з'єднаннях обмоток U/U; та /U; в електричній мережі є всі непарні гармоніки, зокрема гармоніки, кратні трьом. Гармоніки, кратні трьом, обумовлені несиметрією струмів, що намагнічують, по фазах: Діюче значення струму, що намагнічує, трансформатора: Струми намагнічування утворюють системи струмів прямої та зворотної послідовності, які за абсолютною величиною однакові для гармонік, кратних трьом. Для інших непарних гармонік струми зворотної послідовності складають близько 0,25 струмів прямої послідовності. Якщо на введення трансформаторів подається несинусоїдальна напруга, виникають додаткові складові вищих гармонік струму. Трансформатори ГПП дають 5 гармонію невеликої величини. В цілому несинусоїдальні режими мають ті ж недоліки, що і несиметричні. Вищі гармоніки струму і напруги викликають додаткові втрати активної потужності у всіх елементах системи електропостачання: лініях електропередачі, трансформаторах, електричних машинах, статичних конденсаторах, оскільки опори цих елементів залежать від частоти. Так, наприклад, ємнісний опір конденсаторів, що встановлюються з метою компенсації реактивної потужності, з підвищенням частоти напруги, що підводиться, зменшується. Тому, якщо в напрузі мережі живлення є вищі гармоніки, то опір конденсаторів на цих гармоніках виявляється значно нижче, ніж на частоті 50 Гц. Через це в конденсаторах, призначених для компенсації реактивної потужності, навіть невелика напруга вищих гармонік може спричинити значні струми гармонік. На підприємствах із великою питомою вагою нелінійних навантажень батареї конденсаторів працюють погано. Вони або відключаються захистом від перевантаження струмом або за короткий термін виходять з ладу через спучування банок (або прискореного старіння ізоляції). Відомі випадки, коли на підприємствах з розвиненою кабельною мережею напругою 6 -10 кВ батареї конденсаторів виявляються в режимі резонансу струмів (або близьких до цього режиму) на частоті будь-якої гармоніки, що призводить до небезпечного перевантаження їх по струму. Вищі гармоніки викликають: · прискорене старіння ізоляції електричних машин, трансформаторів, кабелів; · погіршення коефіцієнта потужності ЕП; · погіршення або порушення роботи пристроїв автоматики, телемеханіки, комп'ютерної техніки та інших пристроїв з елементами електроніки; · похибки вимірювань індукційних лічильників електроенергії, що призводять до неповного обліку споживаної електроенергії; · порушення роботи самих вентильних перетворювачів за високого рівня вищих гармонійних складових. · Наявність вищих гармонік несприятливо позначається на роботі як електроустаткування споживачів, а й електронних пристроях в енергосистемах. · Для деяких установок (система імпульсно-фазового керування вентильними перетворювачами, комплектні пристрої автоматики та ін.) допустимі значення окремих гармонік струму (напруги) вказуються виробником у паспорті виробу. · Крива напруги, що підводиться до ЕП, не повинна містити вищих гармонік в режимі роботи електромережі, що встановився. Слід підкреслити, що в умовах роботи ЕП, несинусоїдність напруги проявляється спільно з діями інших факторів, що впливають, і тому необхідно розглядати всю сукупність факторів спільно. Вплив відхилення частоти Жорсткі вимоги стандарту до відхилень частоти напруги обумовлені значним впливом частоти на режими роботи електрообладнання, хід технологічних процесів виробництва і, як наслідок, техніко-економічні показники роботи промислових підприємств. Електромагнітна складова шкоди обумовлена збільшенням втрат активної потужності в електричних мережах та зростанням споживання активної та реактивної потужностей. Відомо, зниження частоти на 1% збільшує втрати в електричних мережах на 2%. Технологічна складова шкоди спричинена в основному недовипуском промисловими підприємствами своєї продукції та вартістю додаткового часу роботи підприємства для виконання завдання. Згідно з експертними оцінками значення технологічного збитку на порядок вище електромагнітного. Аналіз роботи підприємств з безперервним циклом виробництва показав, більшість основних технологічних ліній обладнано механізмами з постійним і вентиляторним моментами опорів, які приводами служать асинхронні двигуни. Частота обертання роторів двигунів пропорційна до зміни частоти мережі, а продуктивність технологічних ліній залежить від частоти обертання двигуна. Ступінь впливу частоти на продуктивність ряду механізмів може бути виражена через споживану ними активну потужність: де a - коефіцієнт пропорційності, що залежить від типу механізму; - частота мережі; - показник ступеня. Залежно від значень показника ступеня n, ЕП можна розбити на такі групи: 1.механізми з постійним моментом опору - поршневі насоси, компресори, металорізальні верстати та ін; їм n=1; 2.механізми з вентиляторним моментом опору - відцентрові насоси, вентилятори, димососи та ін; їм n=3; на ТЕС, КЕС, АЕС зазвичай це двигуни насосів поживної води, циркуляційних насосів, димових вентилятів, маслонасосів і т.д. .механізми, для яких n=3,5-4 - відцентрові насоси, що працюють з великим статичним напором (протидавленням), наприклад, поживні котельні насоси. ЕП 2-ї та 3-ї груп, найбільш схильні до впливу частоти, мають регулювальні можливості, завдяки яким споживана ними потужність з мережі залишається практично незмінною. Найбільш чутливі до зниження частоти двигуни потреб електростанцій. Зниження частоти призводить до зменшення їх продуктивності, що супроводжується зниженням потужності генераторів, що розташовується, і подальшим дефіцитом активної потужності і зниженням частоти (має місце лавина частоти). Такі ЕП, як лампи розжарювання, печі опору, електричні дугові печі на зміну частоти практично не реагують. Відхилення частоти негативно впливають на роботу електронної техніки: відхилення частоти більше +0,1 Гц призводить до яскравих і геометричних фонових спотворень телевізійного зображення, зміни частоти від 49,9 до 49,5 Гц спричиняє майже чотириразове збільшення допустимого розмаху телевізійного сигналу до фонової. перешкоді. Зміна частоти до 49,5 Гц вимагає суттєвого посилення вимог щодо сигнал / фонова перешкода у всіх ланках телевізійного тракту - від обладнання апаратно-студійного комплексу до телевізійного приймача, виконання яких пов'язане зі значними матеріальними витратами. Крім цього, знижена частота в електричній мережі впливає і на термін служби обладнання, що містить елементи зі сталлю (електродвигуни, трансформатори, реактори зі сталевим магнітопроводом), за рахунок збільшення струму намагнічування в таких апаратах та додаткового нагрівання сталевих сердечників. Для запобігання загальносистемним аваріям, викликаним зниженням частоти передбачаються спеціальні пристрої автоматичного частотного розвантаження (АЧР), що відключають частину менш відповідальних споживачів. Після ліквідації дефіциту потужності, наприклад, після включення резервних джерел, спеціальні пристрої частотного автоматичного повторного включення (ЧАПВ) включають відключених споживачів і нормальна робота системи відновлюється. Підтримка нормальної частоти, що відповідає вимогам стандарту, є технічним, а не науковим завданням, основний шлях вирішення якого - введення генеруючих потужностей з метою створення резервів потужності в мережах енергопостачальних організацій. Вплив електромагнітних перешкод У системах електропостачання загального призначення знайшли широке застосування електронні та мікроелектронні системи управління, мікропроцесори та ЕОМ, що призвело до зниження рівня перешкодостійкості систем управління ЕП та різкого зростання кількості їх відмов. Основною причиною відмов є вплив електромагнітних перехідних перешкод, що виникають при електромагнітних перехідних процесах як у мережах енергосистем, так і в міських та промислових електричних мережах. Тривалість перебігу перехідних процесів становить від кількох періодів струму промислової частоти за кілька секунд, а ефективна смуга частот перешкод може досягати десятків мегагерц. Електромагнітні перехідні перешкоди, що супроводжуються провалами напруги, виникають переважно при однофазних коротких замикання повітряних ліній внаслідок перекриття ізоляції. Ці ушкодження або самоліквідуються, або усуваються при короткочасному відключенні з наступним автоматичним повторним включенням (АПВ). Крім того, причиною виникнення провалів напруги є міжфазні замикання, що виникають в результаті атмосферних явищ, а також відключення ліній живлення і конденсаторів. Кількість провалів напруги з глибиною до 20% сягає розподільних мережах 55 - 60%. Понад 60% зупинок механізмів посідає провали напруги з глибиною понад 20%. Причиною виникнення електромагнітних перехідних перешкод у системах електропостачання загального призначення можуть бути перенапруги, що виникають при однофазних замиканнях на землю, при комутаціях батарей конденсаторів і резонансних фільтрів, при відключенні ненавантажених кабельних ліній і трансформаторів, при іншій комутації контактів вимикачів роботи електричної мережі внаслідок різних причин, що призводять до ферорезонансних явищ. Сприйнятливість електронного обладнання та ЕОМ до перенапруг залежить як від АЧХ ЕП, так і від АЧХ електромагнітних перешкод. Збільшення потужності енергосистем та кількості повітряних ліній, що застосовуються для підвищення надійності електропостачання промислових підприємств, призводить до зниження надійності функціонування складних електронних систем управління та зростання кількості відмов на заваді чутливих ЕП. Як зазначалося, при значеннях всіх ПКЕ по напрузі, відмінних від нормованих, відбувається прискорене старіння ізоляції електрообладнання, у результаті зростає інтенсивність потоків відмов з часом. Так, при несинусоїдності кривої напруги мережі навіть при резонансному налаштуванні дугогасних апаратів, через місце замикання на землю проходить струм вищих гармонік, і може відбутися пропалювання кабелю в місці першого пошкодження. В цьому випадку можливе виникнення, як показує досвід експлуатації, одночасно двох і більше аварій через перенапруги. При низькому КЕ має місце взаємозалежність відмов елементів, наприклад, коли негативний вплив нелінійних, несиметричних та ударних навантажень компенсовано за допомогою відповідних коригувальних пристроїв при відключенні того чи іншого пристрою. Так, вихід з ладу швидкодіючого статичного компенсатора викликає появу несиметрії, коливань і гармонік напруги, які раніше компенсувалися, що, своєю чергою, загрожує виникненням помилкових спрацьовувань релейних захистів, аварійним виходом з ладу деяких видів електрообладнання та іншими аналогічними негативними наслідками. Збої в каналах передачі інформації за силовими ланцюгами за наявності гармонік призводять до подачі неправильних команд на керування комутаційною апаратурою. Таким чином, КЕ істотно впливає на надійність електропостачання, оскільки аварійність у мережах з низьким КЕ вища, ніж у випадку, коли ПКЕ перебувають у допустимих межах. 5. Контроль якості електричної енергії
.1 Основні завдання та види контролю якості електроенергії
Основними завданнями контролю КЕ є: Перевірка виконання вимог стандарту щодо експлуатаційного контролю ПКЕ в електричних мережах загального призначення; Перевірка відповідності дійсних значень ПКЕ на межі поділу мережі за балансовою належністю до значень, зафіксованих у договорі енергопостачання; Розробка технічних умов приєднання споживача у частині КЭ; Перевірка виконання договірних умов у частині КЕ з визначенням допустимого розрахункового та фактичного вкладів споживача у погіршення КЕ; Розробка технічних та організаційних заходів щодо забезпечення КЕ; визначення знижок (надбавок) до тарифів на ЕЕ за її якість; Сертифікація електричної енергії; Пошук «винуватця» спотворень ПКЕ. Залежно від цілей, які вирішуються при контролі та аналізі КЕ, вимірювання ПКЕ можуть мати чотири форми: · діагностичний контроль; · інспекційний контроль; · оперативний контроль; · комерційний облік. Діагностичний контроль КЕ - основною метою діагностичного контролю на межі поділу електричних мереж споживача та енергопостачальної організації є виявлення «винуватця» погіршення КЕ, визначення допустимого вкладу в порушення вимог стандарту щодо кожного ПКЕ, включення їх до договору енергопостачання, нормалізація КЕ. Діагностичний контроль повинен здійснюватися при видачі та перевірці виконання технічних умов на приєднання споживача до електричної мережі, при контролі договірних умов на електропостачання, а також у випадках, коли необхідно визначити пайовий внесок у погіршення КЕ групи споживачів, приєднаних до загального центру харчування. Діагностичний контроль має бути періодичним та передбачати короткочасні (не більше одного тижня) вимірювання ПКЕ. При діагностичному контролі вимірюють як нормовані, так і ненормовані ПКЕ, а також струми та їх гармонійні та симетричні складові та відповідні потоки потужності. Якщо результати діагностичного контролю КЕ підтверджують «винність» споживача у порушенні норм КЕ, то основним завданням енергопостачальної організації разом із споживачем є розробка та оцінка можливостей та термінів виконання заходів щодо нормалізації КЕ. На період до реалізації цих заходів на межі поділу електричних мереж споживача та енергопостачальної організації слід застосовувати оперативний контроль та комерційний облік КЕ. На наступних етапах діагностичних вимірювань КЕ контрольними точками мають бути шини районних підстанцій, до яких підключені кабельні лінії споживачів. Ці точки становлять інтерес для контролю правильності роботи пристроїв РПН трансформаторів, для збору статистики і фіксації провалів напруги і тимчасових перенапруг в електричній мережі. Тим самим контролюється робота вже існуючих засобів забезпечення КЕ: синхронних компенсаторів, батарей статичних конденсаторів та трансформаторів із пристроями РПН, що забезпечують задані діапазони відхилень напруги, а також робота засобів захисту та автоматики в електричній мережі. Інспекційний контроль КЕ здійснюється органами сертифікації для отримання інформації про стан сертифікованої електроенергії в електричних мережах енергопостачальної організації, про дотримання умов та правил застосування сертифікату, з метою підтвердження того, що КЕ протягом часу дії сертифіката продовжує відповідати встановленим вимогам. Оперативний контроль КЕ - необхідний умовах експлуатації в точках електричної мережі, де є й у найближчій перспективі неможливо усунути спотворення напруги. Оперативний контроль необхідний у точках приєднання тягових підстанцій залізничного та міського електрифікованого транспорту, підстанцій підприємств, що мають ЕП з нелінійними характеристиками. Результати оперативного контролю мають надходити каналами зв'язку на диспетчерські пункти електричної мережі енергопостачальної організації та системи електропостачання промислового підприємства. Комерційний облік ПКЕ - повинен здійснюватися на межі поділу електричних мереж споживача та енергопостачальної організації та за результатами його визначаються знижки (надбавки) до тарифів на електроенергію за її якість. Правової та методичної базою забезпечення комерційного обліку КЕ в електричних мережах є Цивільний кодекс Російської Федерації (ГК РФ), ч. 2, ГОСТ 13109 - 97, Інструкція про порядок розрахунків за електричну та теплову енергію (№449 від 28 грудня 1993 р. Мін'юсту РФ ). Комерційний облік КЕ повинен безперервно здійснюватися в точках обліку електроенергії, що споживається, як засіб економічного впливу на винуватця погіршення КЕ. Для цих цілей повинні застосовуватися прилади, що поєднують функції обліку електроенергії та вимірювання її якості. Наявність в одному приладі функцій обліку електроенергії та контролю ПКЕ дозволить поєднати оперативний контроль та комерційний облік КЕ, при цьому можуть застосовуватись загальні канали зв'язку та засоби обробки, відображення та документування інформації АСКОЕ. Прилади комерційного обліку КЕ повинні реєструвати відносний час перевищення нормально та гранично допустимих значень ПКЕ у точці контролю електроенергії за розрахунковий період, що визначають надбавки до тарифів для винуватців погіршення КЕ. .2 Вимоги стандарту контролю якості електроенергії
Контроль за дотриманням вимог стандарту енергопостачальними організаціями та споживачами електричної енергії повинні здійснювати органи нагляду та акредитовані випробувальні лабораторії КЕ. Контроль КЕ у точках загального приєднання споживачів електричної енергії до систем загального призначення проводять енергопостачальні організації (точки контролю обираються відповідно до нормативних документів). Періодичність вимірів ПКЕ: для відхилення напруги - не рідше двох разів на рік залежно від сезонної зміни навантажень у розподільній мережі центру живлення, а за наявності автоматичного зустрічного регулювання напруги в центрі живлення не рідше одного разу на рік; для інших ПКЕ - не рідше одного разу на два роки при незмінності схеми мережі та її елементів та незначній зміні характеру електричних навантажень споживача, що погіршує КЕ. Споживачі електроенергії, що погіршують КЕ, повинні проводити контроль у точках власних мереж, найближчих до точок загального приєднання зазначених мереж до електричної мережі загального призначення, а також на висновках приймачів електричної енергії, що спотворюють КЕ. Періодичність контролю КЕ встановлює споживач електричної енергії за погодженням з енергопостачальною організацією. Контроль КЕ, що відпускається тяговими підстанціями змінного струму електричні мережі напругою 6 - 35 кВ, слід проводити: · для електричних мереж 6 - 35 кВ, що знаходяться у віданні енергосистем, у точках приєднання цих мереж до тягових підстанцій; · для електричних мереж 6 - 35 кВ, що не перебувають у віданні енергосистем, у точках обраних за погодженням між тяговими підстанціями та споживачами електроенергії, а для нових тягових підстанцій, що знову будуються та реконструюються (з заміною трансформаторів) - у точках приєднання споживачів електричної енергії до цих сет. 5.3 Знижки та надбавки до тарифу за якість електроенергії
У п. 1 ст. 542 ч. 2 ЦК України встановлюється: «якість подається енергопостачальною організацією енергії має відповідати вимогам, встановленим державними стандартами та іншими обов'язковими правилами, або передбаченим договором енергопостачання». Для забезпечення норм стандарту в точках загального приєднання допускається встановлювати в договорах енергопостачання зі споживачами - «винуватцями» погіршення КЕ, більш жорсткі норми (з меншими діапазонами зміни відповідних показників КЕ), ніж встановлені у стандарті, які споживачі зобов'язані підтримувати на межі розділу балансової належності електричних мереж. У разі порушення енергопостачальною організацією вимог, які пред'являються до КЕ, абонент має право доводити розмір збитків та стягувати його з енергопостачальної організації за правилами ст. 547 ЦК України. Разом з тим, враховуючи, що абонент все-таки використав енергію неналежної якості, він має сплатити її, але за пропорційно зменшеною ціною (п. 2. ст. 542 ЦК України). Очевидно, що порушення можуть бути взаємними та з різних ПКЕ. Сторона, винна у зниженні КЕ, визначається відповідно до Правил застосування знижок та надбавок до тарифів за якість електроенергії. Інструкція про порядок розрахунків за електричну та теплову енергію у розділі 4 "Знижки (надбавки) до тарифу за якість електроенергії" встановлює штрафні санкції до винуватця погіршення КЕ. Механізм штрафних санкцій, встановлених Інструкцією, поширюється не на всі ПКЕ, а на ті чисельні значення, норми яких є в стандарті: відхилення напруги, що встановилося; коефіцієнт спотворення синусоїдальності кривої напруги; коефіцієнт несиметрії напруг по зворотній послідовності; коефіцієнт несиметрії напруг за нульовою послідовністю; відхилення частоти; розмах зміни напруги. З перерахованих ПКЕ коефіцієнт спотворення синусоїдальності кривої напруги та коефіцієнти гармонійних складових напруги відображають те саме явище - несинусоїдність. Причому відображає всі гармоніки в сумі, а – кожну з 40 гармонік окремо. Тому в Інструкції застосовують знижки (надбавки) за сумарним впливом (коефіцієнтом), до того ж треба взяти до уваги, що знижки (надбавки) за окремими ПКЕ складаються. Тому показник до Інструкції не включено. Не включена в знижки (надбавки) і тривалість провалу напруги, оскільки обсяг санкцій за перерахованими ПКЕ залежить від сумарної тривалості відпуску електричної енергії зниженої якості протягом місяця, а частини провалів напруги нормується тривалість одного провалу без нормування їх кількості. Знижки за якість електричної енергії застосовуються при розрахунках з усіма споживачами. Значення знижки залежить від: від числа ПКЕ, якими відбувається порушення норм стандарту в точці обліку електричної енергії протягом розрахункового періоду; від відносного часу перевищення нормально та гранично допустимих значень ПКЕ у точці контролю електроенергії протягом розрахункового періоду. Конкретне значення знижки (надбавки) в залежності від ступеня порушення зазначених факторів може бути від 0,2 до 10% тарифу на електроенергію. Оплата за тарифом зі знижкою (надбавкою) за КЕ провадиться за весь обсяг електричної енергії, відпущеної (спожитої) у розрахунковий період. Якщо в порушенні винна енергопостачальна організація, штрафна санкція реалізується у вигляді знижки з тарифу, якщо винний споживач – у вигляді надбавки. За неприпустимі відхилення напруги та частоти передбачено односторонню відповідальність енергопостачальної організації. За відхилення напруги енергопостачальна організація відповідає перед споживачем у разі, якщо абонент вбирається у технічних меж споживання і генерації реактивної потужності. Відповідальність за порушення норм щодо чотирьох інших ПКЕ покладається на винуватця погіршення КЕ. Винуватець визначається на основі зіставлення включеного в договір допустимого вкладу в значення ПКЕ, що розглядається, в точці контролю з фактичним вкладом, що визначається шляхом вимірювань. Література
1.ГОСТ 13109-97 "Норми якості електричної енергії в системах електропостачання загального призначення". Методичні вказівки щодо контролю та аналізу якості електроенергії в системах електропостачання загального призначення (РД 34.15.501 - 88). Жежеленко І.В. Показники якості електроенергії та їх контроль на промислових підприємствах. М.: Вища школа, 1986. 168 с. Іванов В.С., Соколов В.І. Режими споживання та якість електроенергії систем електропостачання промислових підприємств. М.: Вища школа, 1987. 336 с. Горюнов І.Т., Мозгалєв В.С., Дубинський Є.В., Богданов В.А., Карташев І.І., Пономаренко І.С. Основні принципи побудови системи контролю, аналізу та управління якістю електроенергії. Електричні станції, 1998 №12. Правила застосування знижок та надбавок до тарифів за якість електроенергії (затверджені Головдерженергонаглядом 14 травня 1991 р.). Петров В.М., Щербаков Є.Ф., Петрова М.В. Про вплив побутових електроприймачів на роботу суміжних електротехнічних пристроїв. Промислова енергетика, 1998 №4. Левін М.С., Мурадян А.Є., Сирих Н.М. Якість електроенергії у мережах сільських районів. М: Енергія, 1975. 224 с. Кудрін Б.І., Прокопчик В.В. Електропостачання промислових підприємств. Мінськ.: Вища школа, 1988. 357 з. Інструкція про порядок розрахунків за електричну та теплову енергію (реєстр. №449 від 28 грудня 1993 р. Мін'юсту РФ). Головкін П.І. Енергосистема та споживачі електричної енергії М.: Енергія, 1973. 168 с. Мозгалєв В.С., Богданов В.А., Карташев І.І., Пономаренко І.С., Сиромятников С.Ю. Оцінка ефективності контролю за якістю електроенергії в ЕЕС. Електричні станції, 1999 №1.
Найшвидше було б зателефонувати в мережі і з'ясувати, що саме їм треба.
Особисто я хз, що потрібно зробити, але спробую припустити:
Варіант перший: існує ГОСТ 32144-2013(набув чинності 01.07.2014) "Норми якості електричної енергії в системах електропостачання загального призначення" там Ви знайдете норми якості та допустимі відхилення і сам термін:
3.1.38 якість електричної енергії (КЕ): Ступінь відповідності характеристик електричної енергії у цій точці електричної системи сукупності нормованих показників КЕ.
Власне якщо ви провели всі розрахунки і у Вас немає споживачів, які погіршують якість електроенергії, то в розділі "Забезпечити якість електроенергії" просто вкажіть дані розрахунки та відсутність необхідності встановлення "пристроїв компенсації та регулювання реактивної потужності в електричних мережах".
Варіант другий: до постанови (№861 від 27.12.2004) у додатку про те, що повинні містити ТУ: "Технічні умови для приєднання до електричних мереж (для фізичних осіб з метою технологічного приєднання енергоприймальних пристроїв, максимальна потужність яких становить до 15 кВт включно) (з урахуванням раніше приєднаних у цій точці приєднання енергоприймальних пристроїв) та які використовуються для побутових та інших потреб, не пов'язаних із здійсненням підприємницької діяльності) " є пункт 10:
10. Мережева організація здійснює
(зазначаються вимоги до посилення існуючої електричної мережі у зв'язку з приєднанням
нових потужностей (будівництво нових ліній електропередачі, підстанцій, збільшення перерізу проводів та кабелів,
заміна або збільшення потужності трансформаторів, розширення розподільчих пристроїв, модернізація обладнання, реконструкція
об'єктів електромережевого господарства, встановлення пристроїв регулювання напруги для забезпечення надійності та якості електричної енергії,
а також за домовленістю Сторін інші обов'язки щодо виконання технічних умов, передбачені пунктом 25_1 Правил технологічного приєднання
енергоприймальних пристроїв споживачів електричної енергії, об'єктів з виробництва електричної енергії, а також об'єктів електромережевого господарства, що належать мережевим організаціям та іншим особам, до електричних мереж)
Можете в розділі в розділі "Забезпечити якість електроенергії" вказати, що згідно з постановою для споживачів до 15 кВт якість забезпечує мережева організація.
Варіант третій: Якщо договір між суміжними мережевими організаціями, то:
(постанова уряду РФ №861 від 27.12.2004, III. Порядок укладання та виконання договорів між мережевими організаціями) п 38. Договір між суміжними мережевими організаціями повинен містити такі істотні умови:
е) погоджені з суб'єктом оперативно-диспетчерського управління в електроенергетиці організаційно-технічні заходи щодо встановлення пристроїв компенсації та регулювання реактивної потужності в електричних мережах, що є об'єктами диспетчеризації відповідного суб'єкта оперативно-диспетчерського управління в електроенергетиці, в межах території суб'єкта Російської Федерації або інших територій, спрямованих на забезпечення балансу споживання активної та реактивної потужності у межах балансової належності енергоприймальних пристроїв споживачів електричної енергії (за умови дотримання виробниками та споживачами електричної енергії (потужності) вимог до якості електричної енергії за реактивною потужністю) (підпункт додатково включений з 27 березня 2010 року) року постановою Уряду Російської Федерації від 3 березня 2010 N 117);
ж) обов'язки сторін щодо дотримання необхідних параметрів надійності енергопостачання та якості електричної енергії, режимів споживання електричної енергії, включаючи підтримку співвідношення споживання активної та реактивної потужності на рівні, встановленому законодавством Російської Федерації та вимогами суб'єкта оперативно-диспетчерського управління в електроенергетиці, а також щодо дотримання встановлених суб'єктом оперативно-диспетчерського управління в електроенергетиці рівнів компенсації та діапазонів регулювання реактивної потужності (підпункт додатково включено з 27 березня 2010 року постановою Уряду Російської Федерації від 3 березня 2010 року N 117);
тобто. ви повинні вказати обладнання, яке встановлюється для приведення якості електроенергії в норму.
якось так, але не факт, що дана інформація Вам допоможе.
Hombre,Зіткнувся з подібним питанням щодо якості е/е. Мережева організація написала зауваження на проект зовнішнього електропостачання типу "... визначити комплекс технічних заходів щодо контролю якості е/е, що виключають відхилення їх від норм. величин у відповідності з ГОСТ 32144-2013..."
Так ось питання, як у проекті зовнішнього та внутрішнього електропостачання можна цей комплекс заходів визначити? Як у проекті оцінити параметри якості електроенергії, щоб вирішити чи потрібні додаткові. пристрої чи ні?
Гаразд за втратами напруги порахував, компенсувати реактивну потужність чи ні теж порахував - як бути з рештою параметрів якості е/енергії (оцінки їх) у проекті електропостачання?
Проект - виробнича база, Рразр.по ТУ 100кВт. У моєму випадку роблю тільки зовнішні мережі від КТП мережевої організації до РП-0,4кВ произв. основи, тобто. внутрянки та внутрішньомайданчикові мережі не роблю
Я взагалі в ПЗ прописую, про всяк випадок, що типу "плановані електроприймачі та електроспоживачі не погіршують параметри якості е/е нижче норм встановлених ГОСТ...." А ось сьогодні отримав такі зауваження
Ще одне питання-написали зауваження щодо компенсації реактів. потужності та доведення tgf не більше 0,1.
Я як розумію, якщо розр. потужність, що приєднується по ТУ менше 150кВт, то вимог до cosf з боку енергопостачання. організації не може бути і компенсацію реактивної потужності можна не робити (підстава -Наказ Міністерства промисловості та енергетики РФ від 22 лютого 2007 р. N 49)
Підкажіть як краще відповісти
Якщо я в чомусь не прав - поправте будь ласка
2.1. Показники якості електроенергії та їх нормування
Довгий час розвиток енергетики нашої країни супроводжувався недооцінкою, а часто й ігноруванням проблем якості електричної енергії, що призвело до масового порушення електромагнітної сумісності електричних мереж, споживачів та енергосистем. Електромагнітна сумісність визначається як здатність електротехнічного пристрою задовільно функціонувати в електромагнітному оточенні, до якого належать інші пристрої. Якість електричної енергії рік у рік погіршується, тоді як вимоги щодо її покращення зростають. Нині склалося скрутне становище, коли багато технологічних процесів, наприклад, біотехнології, автоматичні лінії, обчислювальна, вакуумна, мікропроцесорна техніка, телемеханіка, електровимірювальні системи тощо. за існуючої якості електричної енергії вже надійно (без порушень) працювати не можуть.
Адже настав час коли електричну енергію (ЄЕ) необхідно розглядати як товар, який за будь-якої системи господарювання характеризується певними (специфічними) показниками, перелік і значення яких визначають його споживчу якість.
Якістю електроенергії (КЕ)є відповідна сукупність її параметрів, які описують особливості процесу передачі ЇЇ для її використання в нормальних умовах експлуатації, визначають безперервність електропостачання (відсутність тривалих чи короткочасних перерв електропостачання) та характеризують напругу живлення (величину, несиметрію, частоту, форму хвилі). До цього визначення слід додати ще два зауваження.
По-перше: КЕ в цілому виражається ступенем задовільності споживача умовами електропостачання, яке є важливим з практичної точки зору.
По-друге: КЕ залежить не тільки від умов електропостачання, а й від особливостей електрообладнання, що застосовується (його критичності до електромагнітних перешкод (ЕМП), а також можливості їх генерування) та практики експлуатації. Останнім зауваженням визначається той факт, що відповідальність за КЕ повинні нести не лише організації, що постачають, а й споживачі електроенергії та виробники електрообладнання.
Міжнародна електротехнічна комісія (МЕК) розробляє та затверджує норми КЕ трьох типів: визначальні, які містять опис електромагнітного середовища, термінологію, вказівки щодо обмеження рівної генерування ЕМП та щодо вимірювання та тестування засобів для визначення показників якості електроенергії (ПКЕ), рекомендації з виготовлення електрообладнання; норми загальні, у яких наводяться допустимі рівні ЕМП, що генеруються або їх допустимі рівні в електричних мережах побутового чи промислового призначення; норми детальні (предметні), які містять вимоги до окремих виробів та пристроїв з погляду КЕ.
Головною організацією в Європі, яка займається координацією робіт щодо стандартизації в електротехніці, електроніці та суміжних галузях знань є МЕК. Потрібно назвати ще й такі міжнародні організації, як Комітет з великих електричних систем та Спілка виробників та дистриб'юторів ЇЇ. Найвпливовішою регіональною організацією, яка займається нормалізацією в галузі КЄ для країн Євросоюзу (ЄС), є CENELEC. Існує ще низка міжнародних професійних організацій та національних комітетів, які розробляють національні стандарти на КЄ, як правило, на основі норм МЕК. Ухвалення норм відбувається, головним чином, методом експертних оцінок шляхом голосування.
Нормування значень ПКЕ належить до основних питань проблеми КЕ. Систему ПКЕ утворюють кількісні характеристики повільних (відхилення) та швидких (коливання) змін чинного значення напруги, його форми та симетрії у трифазній системі, а також змін частоти. Персонал енергетичних служб підприємств не може впливати на рівень частоти мережі. Виняток становлять випадки харчування від автономних джерел, які практично зустрічаються порівняно рідко. Тому надалі розглядаються лише питання, що належать до КЕ щодо напруги.
Принципи нормування ПКЕ за напругою базуються на техніко-економічних передумовах і полягають у наступному:
ПКЕ по напрузі мають енергетичне значення, тобто характеризують потужність (енергію) спотворення кривої напруги, ступінь негативної дії цієї енергії на електроустаткування, а ефективність технологічних процесів порівнюється зі значеннями зазначених спотворень ПКЕ;
Гранично допустимі значення ПКЕ обираються з техніко-економічних міркувань;
ПКЕ нормуються із заданою достовірністю протягом певного інтервалу часу для отримання конкретних значень, що допускають зіставлення.
p align="justify"> Система ПКЕ, що базується на цих передумовах, може застосовуватися починаючи з проектних робіт. Вона дозволяє здійснити масове метрологічне забезпечення контролю КЕ за допомогою щодо простих та недорогих приладів, а також реалізувати заходи та технічні засоби нормалізації КЕ.
В Україні з 1 січня 2000 року введено в дію міждержавний стандарт ГОСТ 13109-97 "Норми якості електричної енергії в системах електропостачання загального призначення". Стандарт встановлює показники та норми КЕ в електричних мережах систем електропостачання загального призначення змінного трифазного та однофазного струму частотою 50 Гц у вузлах, до яких приєднуються електричні мережі, що знаходяться у власності різних споживачів ЇЇ, або приймачі ЇЇ (у вузлах загального приєднання). За дотримання зазначених норм забезпечується електромагнітна сумісність електричних мереж систем електропостачання загального призначення та електричних мереж споживачів ЇЇ (приймачів ЇЇ).
Норми, встановлені зазначеним стандартом, є обов'язковими у всіх режимах роботи систем електропостачання загального призначення, крім режимів, які обумовлені таким:
Винятковими погодними умовами та стихійними лихами (ураган, повінь, землетрус тощо);
Непередбаченими ситуаціями, які викликані діями сторони, що не є енергопостачальною організацією та споживачем ЇЇ (пожежа, вибух, військові дії тощо);
Умовами, які регламентовані державними органами управління, а також пов'язаними з ліквідацією наслідків, спричинених винятковими погодними умовами та непередбаченими обставинами.
Норми, встановлені цим стандартом, підлягають включенню до технічних умов на приєднання споживачів ЇЇ та до договорів на користування ЇЇ між електропостачальниками та споживачами. Відповідно до ГОСТ 13109-97 показниками КЕ є:
Стійке відхилення напруги dU;
Розмах зміни напруги dUt;
Доза флікера Pt;
Коефіцієнт спотворення синусоїдності кривої напруги KU;
Коефіцієнт n-ої гармонійної складової напруги KU (n);
Коефіцієнт несиметрії напруг по зворотній послідовності K 2U;
Коефіцієнт несиметрії напруг по нульовій послідовності K 0U;
Відхилення частоти (f;
Тривалість провалу напруги Dtn;
Імпульсна напруга U імп;
Коефіцієнт тимчасового перенапруги K переU .
Слід зазначити, що розглядаються два види норм на КЕ – нормально допустимі та гранично допустимі. Оцінка відповідності ПКЄ зазначеним нормам проводиться протягом розрахункового періоду, що дорівнює 24 год.
Більшість явищ, що спостерігаються в електричних мережах та погіршують якість електричної енергії, відбуваються у зв'язку з особливостями спільної роботи електроприймачів та електричної мережі, їхньої електромагнітної сумісності. Сім ПКЕ переважно зумовлені втратами (падінням) напруги дільниці електричної мережі, від якої живляться споживачі.
Втрати напруги на ділянці електричної мережі визначається за виразом:
Вказані тут активний (R) і реактивний (X) опір ділянки мережі вважають постійними, а активна (P) і реактивна (Q) потужності, які передаються ділянкою мережі, змінними. Характер цих змін, до того ж, може бути різним, що спонукає різні визначення втрат напруги:
При повільній зміні навантаження згідно з його графіком – відхилення напруги;
При різко змінному характері навантаження – коливання напруги;
При несиметричному розподілі навантаження за фазами електричної мережі – несиметрія напруги у трифазній системі;
При нелінійному навантаженні – несинусоїдної форми кривого навантаження.
Від тих явищ, на які споживач електричної енергії впливати не може, йому залишається лише захищати своє обладнання спеціальними засобами, наприклад, пристроями швидкодіючого захисту або пристроями гарантованого живлення.
Відповідальність за підтримання напруги в межах, встановлених ГОСТ 13109-97, покладається на енергопостачальну організацію.
Відхилення напруги (ВН) –невідповідність фактичної напруги у стійкому режимі роботи системи електропостачання її номінальному значенню. Характеризується зазначене відхилення показником стійкого ВН dU.
Відхилення напруги у тій чи іншій точці мережі відбувається, як зазначалося, під впливом повільного зміни навантаження відповідно до його графіку.
ГОСТ 13109 - 97 встановлюєдопустимі значення постійного відхилення напруги на затискачах електроприймача.А межі зміни напруги в точці приєднання споживача повинні визначатися з урахуванням падіння напруги від зазначеної точки до електроприймача та вказуватись у договорі енергопостачання.
Коливання напруги (КН) – відхилення напруги, які у інтервалі від півперіоду до кількох секунд.
Джерелами коливань напруги є потужні електроприймачі з імпульсним характером споживання активної та реактивної енергії, що різко змінюється: дугові та індукційні печі; апарати електрозварювань; електродвигуни у пускових режимах, тощо. КН характеризується такими показниками:
Розмахом зміни напруги dUt;
Дозою флікера Pt.
Флікер – це суб'єктивне сприйняття людиною коливань світлового потоку штучних джерел освітлення, які викликані коливаннями напруги в електричній мережі, яка живить ці джерела.
Доза флікеру – міра сприйнятливості людини до дії флікера за встановлений проміжок часу. Час сприйняття флікера - Мінімальний відрізок часу для суб'єктивного сприйняття людиною флікера, викликаного коливаннями напруги певної форми.
Короткочасну дозу флікера визначають на інтервалі часу спостереження, що не перевищує 10хв. Тривалу дозу флікера визначають на інтервалі часу спостереження, що дорівнює 2 год.
Несинусоїдальність напруги – спотворення синусоїдальної форми кривої напруги.
Електроприймачі з нелінійною вольтамперною характеристикою споживають струм, форма кривої якого відрізняється від синусоїдальної. А протікання такого струму елементами електричної мережі створює на них падіння напруги, відмінне від синусоїдальної. Це і є причиною викривлення синусоїдної форми кривої напруги.
Рис. 2.1. Несинусоїдність напруги
Синусоїдність напруги характеризується такими показниками:
Коефіцієнтом викривлення синусоїдальності кривої напруги К U;
Коефіцієнтом n-ої гармонійної складової напруги U (n) .
Несиметрія напруг - несиметрія трифазної системи напруги.
Несиметрія напруги відбувається тільки в трифазній мережі під впливом нерівномірного розподілу навантажень по її фазах. Як достовірне джерело винного в несиметрії напруг ГОСТ 13109 - 97 вказує споживача з несиметричним навантаженням.
Джерелами несиметрії напруг є: дугові сталеплавильні печі, тягові підстанції змінного струму, машини електросаврування, однофазні електротермічні установки та інші однофазні, двофазні та несиметричні трифазні споживачі електроенергії, зокрема побуту.
Так, сумарне навантаження окремих підприємств містить 85…90% несиметричного навантаження. А коефіцієнт несиметрії напруги за нульовою послідовністю (До 0U) одного 9-ти поверхового будинку може становити 20 %, що на шинах трансформаторної підстанції (точці загального приєднання) може перевищити допустимі 2 %.
Рис. 2.2. Несиметрія напруг
Несиметрія напруги характеризується такими показниками:
Коефіцієнтом несиметрії напруг по зворотній послідовності До 2U;
Коефіцієнтом несиметрії напруг за нульовою послідовністю 0U .
Відхилення частоти – відхилення фактичної частоти змінної напруги (f фак) від номінального значення (f ном) у постійному режимі роботи системи електропостачання.
Відхилення частоти напруги змінного струму електричних мережах характеризується показником відхилення частоти (f.
Провал напруги - раптове та значне зниження напруги (менше 90% U ном) тривалістю від кількох періодів до кількох десятків секунд з подальшим відновленням напруги.
Причинами провалів напруги є спрацьовування засобів захисту автоматики при відключенні грозових перенапруг, струмів короткого замикання (КЗ), а також при помилкових спрацьовуваннях захисту або помилкових дій оперативного персоналу.
ГОСТ13109-97 не нормує провал напруги, він обмежує його тривалість 30 секундами. Щоправда, провалів напруги, тривалістю 30 секунд, практично не буває - напруга не відновлюється.
Провал напруги характеризується показником тривалості провалу напруги Dtn. .
Імпульс напруги - різке підвищення напруги тривалістю менше 10 мілісекунд.
Імпульсні перенапруги виникають при грозових явищах та при комутаціях обладнання (трансформатори, двигуни, конденсатори, кабелі), зокрема при відключенні струмів КЗ. Величина імпульсу перенапруги залежить від багатьох умов, але завжди значна і може досягати багатьох сотень тисяч вольт.
ГОСТ13109-97 наводить довідкові значення імпульсного перенапруги при комутаціях різних типів мереж.
Рис.2.3. Імпульс напруги
Імпульс напруги характеризується показником імпульсної напруги U імп.
Тимчасова перенапруга - раптове та значне підвищення напруги (більше 110 % U ном) тривалістю більше 10 мілісекунд.
Тимчасові перенапруги виникають при комутаціях обладнання (комутаційні, короткочасні) та при коротких замиканнях на землю (тривалі).
Комутаційні перенапруги виникають під час розвантаження довгих ліній електропередач високої напруги. Тривалі перенапруги виникають у мережах із компенсованою нейтраллю, чотирипровідних мережах при обриві нейтрального дроту, та у мережах із ізольованою нейтраллю при однофазному КЗ на землю (у мережах 6-10-35 кВ у такому режимі дозволяється тривала робота). У цих випадках напруга неушкоджених фаз відносна землі (фазна напруга) може виростити до величини міжфазної (лінійної) напруги.
Тимчасове перенапруга характеризується коефіцієнтом тимчасового перенапруги До пер.
Норми наведених ПКЕ надані у таблиці 2.1. Якщо зміна ВН і відхилення частоти має випадковий характер, то вимоги ГОСТ 13109-97 поширюються тих, які протягом розрахункового періоду мають інтегральну достовірність щонайменше 95%.
Таблиця 2.1. – Норми показників КЕ та можливі причини їх зниження
| Умовне позначення |
Показник КЕ, одиниця виміру |
Норми КЕ
ГОСТ 13109-97 |
Більш ймовірна причина | |
|
нормально допустимі |
гранично допустимі |
|||
| Відхилення напруги | ||||
| δuy | Стійке ВН, % | ±5 | ±10 | |
| Коливання напруги | ||||
| δut | Розмах зміни напруги, % | - | криві 1.2 на рис. 2.1 | |
| Доза флікера, вид. од.: короткочасна тривала |
||||
| Синусоїдність напруги | ||||
| Ку | Коефіцієнт викривлення синусоїдальності напруги, % | за таблицею 2.1.2 | за таблицею 2.1.2 | |
| Кu(n) | Коефіцієнт n - ой гармонійної складової напруги, % | за таблицею 2.1.3 | за таблицею 2.1.3 | |
| Несиметрія напруг у трифазній системі | ||||
| До 2 u | Коефіцієнт несиметрії напруг за зворотною послідовністю, % | 2 | 4 | |
| До 0 u | Коефіцієнт несиметрії напруг за нульовою послідовністю, % | 2 | 4 | |
| Інші | ||||
| Df | Відхилення частоти, Гц | ±0,2 | ||