Показатели качества электроэнергии

Тема 2.2. Понятие надежности электроснабжения и качестве электроэнергии

Показатели качества электроэнергии

Обеспечение качества электроэнергии на зажимах приемников электроэнергии — одна из наиболее сложных задач, решаемых в процессе проектирования и эксплуатации систем электроснабжения. Показатели качества электроэнергии регламентируются требованиями ГОСТ 13109 — 97.

К показателям качества электроэнергии для трехфазных сетей переменного тока относятся:

отклонение напряжения;

колебание напряжения;

коэффициенты несимметрии и неуравновешенности напряжения;

коэффициент несинусоидальности напряжения;

отклонение частоты;

колебания частоты.

Отклонение напряжения V — это разность между действительным значением напряжения U и его номинальным значением U„ для сети, возникающая при сравнительно медленном изменении режима работы, когда скорость изменения напряжения меньше 1 % в секунду:

V= U-U_н.

Пределы отклонения напряжения на зажимах электродвигателей, станций управления от -5 до +10%.

В соответствии с ГОСТ 13109 — 97 допускается отклонение напряжения на зажимах электроосветительных приборов от -2,5 до +5%.

Под колебанием напряжения Vt подразумевается изменение напряжения в сети со скоростью более 1 %/с:

Vt=U_нб - U_нм

где U_нб и U_нм — соответственно наибольшее и наименьшее действующие напряжения в кратковременном процессе его изменения, % от номинального значения.

Способы регулирования:

регулирование напряжения на шинах центра питания;

изменение сопротивления элементов сети;

изменение реактивного тока, протекающего в сети;

изменение коэффициента трансформации трансформаторов и автотрансформаторов (линейных регуляторов).

Средства регулирования:

трансформаторы с регулированием напряжения под нагрузкой (РПН)

линейные регуляторы;

управляемые батареи конденсаторов;

синхронные двигатели с автоматическими регуляторами возбуждения.

Несимметрия напряжений и токов трехфазной системы — один из важнейших критериев качества электроэнергии. Причина появления несимметрии напряжений и токов — различные несиммет­ричные режимы системы электроснабжения.

Несимметрия характеризуется коэффициентом несимметрии напряжения К_н — отношением напряжения обратной последовательности основной частоты U₂ к номинальному линейному напряжению U1:

Коэффициент несимметрии напряжения служит нормированным показателем качества электрической энергии. В соответствии с ГОСТ 13109 — 97 Кн< 2 %.

Несинусоидальность формы кривой напряжения и тока также определяет качество электроэнергии. Широкое внедрение приемников электрической энергии с нелинейными вольт-амперными характеристиками, обусловленное потребностями увеличения экономической эффективности производства, привело к отрицательному влиянию этих приемников на электрические параметры режима сети. К элементам систем электроснабжения (СЭС) с нелинейными вольт-амперными характеристиками относятся вентильные преобразователи (ртутные и полупроводниковые), электросварочные установки, газоразрядные источники света, а также трансформаторы и электродвигатели. Характерная особенность этих устройств — потребление ими из сети несинусоидальных токов при подведении к их зажимам несинусоидального напряжения.

Токи высших гармоник, проходя по элементам сети, вызывают падения напряжения на сопротивлениях этих элементов, которые, накладываясь на основную синусоиду напряжения, приводят к искажению формы кривой напряжения.

Степень несинусоидальности напряжения сети принято характеризовать коэффициентом несинусоидальности напряжения К_т, который представляет собой отношение действующего значения гармонической составляющей несинусоидального напряжения к напряжению основной частоты:

где Uv, U1 – действующие значения соответсвенно v-й и первой гармоник напряжения.

Форма кривой напряжения у приемников электроэнергии нормируется ГОСТ 13109 — 97, который допускает отклонение действующего значения напряжения всех высших гармоник от действующего значения напряжения основной частоты не более 5 %.

Отклонение частоты А/— это разность между действительным f и номинальным f_н значениями основной частоты, выраженная в герцах:

∆f=f-fн

В нормальном режиме работы энергетической системы допускаются усредненные за 10 мин отклонения частоты ±0,1 Гц. Допускается временная работа энергетической системы с усредненными за 10 мин отклонениями частоты ±0,2 Гц.

Колебания частоты δf — это изменения частоты, происходящие со скоростью 0,2 Гц/с. Они определяются как разность между наибольшим f_нб и наименьшим f_нм значениями основной частоты за определенный промежуток времени и выражаются в герцах:

δf = fнб-fнм