КАЧЕСТВО ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ

К показателям качества в электрических сетях постоянно­го тока относятся: отклонения напряжения, колебания напря­жения, коэффициент пульсации напряжения; в электричес­ких сетях однофазного переменного тока: отклонения часто­ты, отклонения напряжения, колебания частоты, колебания напряжения, несинусоидальность формы кривой напряже­ния; в электрических сетях трехфазного переменного тока: от­клонения частоты, отклонения напряжения, колебания нап­ряжения, несинусоидальность формы кривой напряжения, смещение нейтрали и несимметрия напряжения основной час­тоты. Все перечисленные показатели могут быть разделены на показатели, характеризующие качество частоты, и показате­ли, характеризующие качество напряжения.

Одним из основных показателей качества электроэнергии являет­ся частота переменного тока. Стандартным значением частоты в нашей стране является 50 Гц. Частота в электрических сис­темах обычно изменяется в относительно узких пределах. По­этому пользуются показателем отклонений частоты от номи­нального значения. Отклонением частоты называется раз­ность между фактическим (fф) и номинальным (f_н) значениями частоты:

Δf= fф - f_н

В современных крупных автоматически регулируемых энергетических системах СНГ допустимыми значениями явля­ются = Δf ± 0,1 Гц. Современные регулирующие устройства позволяют обеспечить поддержание частоты в столь узких гра­ницах без особого удорожания этих устройств. Вместе с тем та­кие узкие пределы изменения частоты диктуются и экономи­ческими соображениями, связанными с применением электро­энергии, поскольку более значительные изменения частоты мо­гут вызывать изменения технических и экономических показа­телей работы электроприемников и аппаратуры. Это связано пре­жде всего с существенным влиянием частоты на число оборотов электродвигателей, а следовательно, и на производительность механизмов. Снижение частоты приводит к сокращению числа оборотов двигателей, уменьшению их производительности, снижению экономических показателей их работы. Поскольку практически все современные технологические устройства автоматизированы, то изменение частоты электрического тока нарушает режим работы и это существенно сказывается на качестве выполняемой работы.

Отклонения напряжения измеряются разностью фактичес­кого значения напряжения Uф и номинального его значения U_H:

∆U=Uф- U_н.

Иногда его выражают в процентах к номинальному значе­нию, т.е.∆U,% = (Uф – U_н)/U_н 100, %.

При этом под отклонениями понимают медленные плавные изменения напряжения, обусловленные изменением нагрузки во времени. В условиях нормальной работы допускаются сле­дующие предельные значения отклонений от номинального напряжения: рабочее освещение в помещениях, где требуется значительное зрительное напряжение, — от -2,5 до +5 %; на зажимах электродвигателей и аппаратов для их пуска и уп­равления — от -5 до +10 %; на зажимах остальных электро­приемников — в пределах ±0,5 %. По техническим условиям могут быть допущены и более высокие значения отклонений напряжений. Указанные технически допустимые пределы от­клонений напряжения, по существу, являются более простой формой учета условий экономичности. Снижение напря­жения оказывает неблагоприятное воздействие на работу осве­тительных ламп и электрических двигателей, составляющих вместе с лампами значительную часть всех приемников элек­троэнергии. Снижение напряжения вызывает резкое умень­шение светового потока ламп накаливания и коэффициента их полезного действия. При напряжении на 5 % меньше номи­нального световой ноток уменьшается на 18 %, а снижение напряжения на 10 % приводит уже к уменьшению светового потока приблизительно па 30 % . С этим связано и значитель­ное уменьшение освещенности рабочих мест на производстве, что влечет за собой снижение производительности труда и ухудшение его качества. Увеличивается при этом и число нес­частных случаев.

При повышении напряжения свыше номинального свето­вой поток ламп накаливания значительно увеличивается, но зато сокращается срок их службы. Так, при повышении нап­ряжения на 10 % световой поток увеличивается примерно на 30 %, а срок службы ламп сокращается почти в 3 раза.

Что касается электрических двигателей, то понижение напряжения значительно уменьшает крутящий момент, что приводит к остановке или невозможности запуска двигателей. При пониженном напряжении у двигателей ухудшается КПД и происходит процесс более интенсивного нагревания и старения изоляции из-за увеличения тока, проходящего по обмоткам. В ряде слу­чаев снижается производительность соединенных с двигате­лем механизмов. Иногда снижение напряжения может при­вести к тяжелым системным авариям. Расчеты показывают, что при длительной работе полностью загруженного двигателя с отклонениями напряжения на зажимах U, % = ±10 % срок его службы сокращается примерно вдвое.

Работа электротермических установок при снижении нап­ряжения на их зажимах существенно ухудшается, увеличива­ется длительность технологического процесса, а в некоторых случаях происходит полное его расстройство. Падение напря­жения на зажимах электропечей приводит к снижению их производительности. Аналогично на электролизных установ­ках снижается производительность, повышаются удельные расходы электроэнергии и увеличивается себестоимость про­дукции.