Показатели качества электроэнергии: оценка и нормативы

Что такое показатели качества электроэнергии. Какие основные параметры оценивают качество электроснабжения. Как измеряются отклонения напряжения и частоты. Какие нормы установлены для показателей качества электроэнергии.

Что такое показатели качества электроэнергии

Показатели качества электроэнергии (ПКЭ) — это совокупность характеристик электрической энергии, определяющих ее пригодность для нормального функционирования электроприемников. Основные ПКЭ установлены ГОСТ 32144-2013 и включают в себя параметры напряжения, частоты и формы кривой тока.

Качество электроэнергии имеет большое значение для потребителей, так как отклонения параметров от нормативных значений могут приводить к сбоям в работе оборудования, снижению его срока службы и другим негативным последствиям. Поэтому контроль и поддержание ПКЭ в допустимых пределах является важной задачей для энергоснабжающих организаций.

Основные показатели качества электроэнергии

Согласно ГОСТ 32144-2013, к основным показателям качества электроэнергии относятся:

• Отклонение частоты
• Медленные изменения напряжения
• Колебания напряжения и фликер
• Несинусоидальность напряжения
• Несимметрия напряжений в трехфазных системах
• Провалы напряжения и перенапряжения
• Импульсные напряжения

Рассмотрим подробнее некоторые ключевые показатели и их нормативные значения.

Отклонение частоты в электрической сети

Отклонение частоты — это разность между действительным и номинальным значениями частоты переменного тока в системе электроснабжения. Номинальное значение частоты в России составляет 50 Гц.

Согласно ГОСТ 32144-2013, нормально допустимое отклонение частоты в синхронизированных системах электроснабжения не должно превышать ±0,2 Гц в течение 95% времени интервала в одну неделю. Предельно допустимое отклонение частоты не должно превышать ±0,4 Гц в течение 100% времени.

Отклонения напряжения и их нормирование

Отклонение напряжения характеризуется показателем установившегося отклонения напряжения δUу. Это отклонение усредненного значения напряжения от номинального за интервал времени 10 минут.

Нормально допустимые и предельно допустимые значения δUу на выводах приемников электрической энергии равны соответственно ±5% и ±10% от номинального напряжения электрической сети.

Колебания напряжения и доза фликера

Колебания напряжения характеризуются размахом изменения напряжения δUt и дозой фликера Pt. Размах изменения напряжения определяется как разность между следующими друг за другом экстремумами огибающей среднеквадратичных значений напряжения.

Доза фликера — это мера восприимчивости человека к воздействию колебаний светового потока источников освещения, вызванных колебаниями напряжения в электрической сети. Предельно допустимое значение кратковременной дозы фликера Pst не должно превышать 1,38, а длительной дозы фликера Plt — 1,0.

Несинусоидальность напряжения

Несинусоидальность напряжения характеризуется следующими показателями:

• Коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения KU
• Коэффициент n-й гармонической составляющей напряжения KU(n)

Нормально допустимое значение KU для сетей 0,38 кВ составляет 8%, предельно допустимое — 12%. Для высших гармоник установлены индивидуальные нормы по коэффициенту KU(n).

Несимметрия напряжений в трехфазных системах

Несимметрия напряжений характеризуется следующими показателями:

• Коэффициент несимметрии напряжений по обратной последовательности K2U
• Коэффициент несимметрии напряжений по нулевой последовательности K0U

Нормально допустимое и предельно допустимое значения коэффициентов K2U и K0U в точках общего присоединения к электрическим сетям равны 2,0% и 4,0% соответственно.

Провалы напряжения и перенапряжения

Провал напряжения характеризуется глубиной провала напряжения ΔU и длительностью провала напряжения Δt. Перенапряжение характеризуется коэффициентом временного перенапряжения Kпер U.

Предельно допустимое значение длительности провала напряжения в электрических сетях напряжением до 20 кВ включительно равно 30 с. Для перенапряжений допустимая длительность зависит от значения коэффициента Kпер U.

Методы измерения показателей качества электроэнергии

Измерение показателей качества электроэнергии осуществляется специальными приборами — анализаторами ПКЭ. Они позволяют проводить длительный мониторинг параметров электрической сети и выявлять отклонения от нормативных значений.

Основные методы измерений ПКЭ включают в себя:

• Измерение среднеквадратичных значений напряжения и тока
• Спектральный анализ для определения гармонических составляющих
• Статистическую обработку результатов измерений
• Расчет интегральных показателей качества электроэнергии

Измерения проводятся на границе раздела балансовой принадлежности электрических сетей в течение не менее 7 суток.

Влияние качества электроэнергии на работу электрооборудования

Отклонения показателей качества электроэнергии от нормативных значений могут оказывать следующее негативное влияние на работу электрооборудования:

• Снижение срока службы электродвигателей, трансформаторов и другого оборудования
• Увеличение потерь электроэнергии
• Сбои в работе систем релейной защиты и автоматики
• Ложные срабатывания устройств защитного отключения
• Выход из строя электронных устройств
• Мерцание осветительных приборов

Поэтому поддержание качества электроэнергии в допустимых пределах является важной технической и экономической задачей.

Способы повышения качества электроэнергии

Для улучшения показателей качества электроэнергии применяются следующие основные методы:

• Установка устройств компенсации реактивной мощности
• Применение фильтрокомпенсирующих устройств
• Использование симметрирующих устройств
• Установка стабилизаторов напряжения
• Применение источников бесперебойного питания
• Разделение нагрузок
• Устранение резонансных явлений в сети

Выбор конкретных технических решений зависит от характера нагрузки и параметров электрической сети. Комплексный подход позволяет обеспечить требуемый уровень качества электроэнергии.

Нормативные документы по качеству электроэнергии

Основными нормативными документами, регламентирующими показатели качества электроэнергии в России, являются:

• ГОСТ 32144-2013 «Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения»
• ГОСТ 30804.4.30-2013 «Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Методы измерений показателей качества электрической энергии»
• ГОСТ Р 51317.4.15-2012 «Совместимость технических средств электромагнитная. Фликерметр. Функциональные и конструктивные требования»

Эти стандарты устанавливают нормы качества электроэнергии, методы измерений и требования к средствам измерений. Их соблюдение обязательно для энергоснабжающих организаций и крупных потребителей электроэнергии.

Показатели качества электроэнергии

Содержание:

Качество электроэнергии, поставляемое в наши дома, не всегда является удовлетворительным. Мы часто говорим: «напряжение просело», «напряжение прыгает», «скачки напряжения», «плохое напряжение». Давайте разберемся вместе с этими понятиями. Следует отметить сразу, что точные определения отклонений от норм качества электроэнергии очень сложные. В рамках одной статьи невозможно дать полное описание требований к параметрам электричества и способам проведения официальных измерений. Тексты соответствующих ГОСТов и стандартов занимают десятки страниц и содержат многочисленные сложные формулы проведения расчётов. В данной статье мы дадим лишь общее понимание основных требований к качеству электроэнергии и простые описания часто встречающихся отклонений

Основные показатели качества электроэнергии

Список основных показателей качества электрической энергии:

• установившееся отклонение напряжения;
• размах изменения напряжения;
• доза фликера;
• коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения;
• коэффициент n-ой гармонической составляющей напряжения;
• коэффициент несимметрии напряжений по обратной последовательности;
• коэффициент несимметрии напряжений по нулевой последовательности;
• отклонение частоты;
• длительность провала напряжения;
• импульсное напряжение;
• коэффициент временного перенапряжения.

Отклонение напряжения

Одним из параметров качества электроэнергии является отклонение напряжения.

Отклонение напряжения определяется значением установившегося отклонения напряжения. Для значения отклонения напряжения установлены нижеследующие нормы:
нормально допустимые и предельно допустимые значения установившегося отклонения напряжения на выводах приемников электроэнергии равны соответственно +5 и +10% от номинального напряжения электрической сети.

Значение отклонения напряжения определяется при длительности процесса более одной минуты. Нормально допустимым отклонением напряжения считается диапазон в 5%, то есть: +/-5% (от 209 В до 231  В).

Предельно допустимым отклонением напряжения считается диапазон в 10%, то есть: +/-10% (от 198 В до 242 В).

Для определенных выше показателей качества электроэнергии действуют следующие нормативы: положительные и отрицательные отклонения напряжения в точке передачи электрической энергии не должны превышать 10% номинального или согласованного значения напряжения в течение 100% времени интервала в одну неделю.

Колебание напряжения

Одним из параметров качества электроэнергии является колебание напряжения.

Колебания напряжения характеризуются следующими показателями:

• размахом изменения напряжения;
• дозой фликера.

Значения колебания напряжения имеют те же самые нормы, что и отклонение напряжения с единственным отличием: длительность процесса менее одной минуты. Нормально допустимым колебанием напряжения считается диапазон в 5%, то есть: +/-5% (от 209 В до 231  В). Предельно допустимым колебанием напряжения считается диапазон в 10%, то есть: +/-10% (от 198 В до 242 В).

Замечание: не следует путать требования ГОСТа к качеству электроэнергии в сети (ГОСТ Р 54149-2010 «Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная») и ГОСТов, описывающих качество электропитания для электрических приборов (напр. ГОСТ Р 52161.2.17-2009 «Безопасность бытовых и аналогичных электрических приборов»). ГОСТ качества электроэнергии предъявляет требования по сути к поставщику электрической энергии, и именно на этот ГОСТ можно опереться, если нужно предъявить требования к поставщику при плохом электроснабжении. А требования к качеству электропитания в паспортах приборов определяют требование к приборам работать нормально в более широком диапазоне значений параметров тока. Для приборов, как правило, закладывается диапазон по напряжению от -15% до +10% от номинального.

Провал напряжения

Одним из параметров качества электроэнергии является провал напряжения. Провал напряжения определяется показателем времени провала напряжения.

Предельно допустимое значение длительности провала напряжения в электросетях напряжением до 20 000 В включительно равно 30 секунд. Длительность автоматически устраняемого провала напряжения в любой точке присоединения к электрическим сетям определяется выдержками времени релейной защиты и временем срабатывания автоматики.

Провал напряжения определяется, когда напряжение падает до значения 0,9U и характеризуется длительностью процесса. Предельно допустимая длительность — 30 секунд. Глубина провала иногда может доходить и до 100%.

Перенапряжение

Временное перенапряжение определяется показателем коэффициента временного перенапряжения.

Перенапряжение характеризуется амплитудным значением напряжения больше 342 В. Верхний предел значения напряжения ГОСТом не определяется. Длительность временного перенапряжения — менее 1 секунды

Качество электроэнергии. Виды отклонений параметров электрической энергии

Для определения качества электрической энергии можно использовать следующие графические изображения. На приведенных ниже рисунках отображены следующие отклонения параметров качества электроэнергии: отклонение напряжения, колебание напряжения, перенапряжение, провал напряжения, нарушение синусоидальности напряжения, импульсы напряжения.

Как улучшить качество электроэнергии

В случае существенных отклонений параметров качества электроэнергии следует прежде всего обратиться в обслуживающую организацию, к поставщику электрической энергии. Если административные действия по улучшению качества электроэнергии не дадут результатов, тогда необходимо использовать специальные средства защиты. Для улучшения параметров качества электроэнергии мы рекомендуем использовать: средства защиты от скачков напряжения, стабилизаторы напряжения, источники бесперебойного питания.

Читайте также:

что это такое, основные показатели

В типовом договоре энергоснабжения детально прописаны обязательства поставщика. Одно из них касается показателей качества электроэнергии. Будет полезным узнать, что конкретно подразумевается под этим термином, о каких показателях идет речь, а также получить информацию о действующих нормативных документах. Эти сведения позволят грамотно составить претензию к поставщику, если качество электроэнергии не отвечает установленным требованиям стандарта ГОСТ.

Что такое качество электроэнергии?

Для каждого типа электрической сети установлены определенные характеристики (параметры качества). Соответствие между ними и действительными значениями определяет качество электрической энергии.

Изменения ПКЭ могут возникнуть вследствие потерь электроэнергии при передаче на расстояние, увеличением потребляемой нагрузки, электромагнитных явлений и т.д.

Для оценки качества электричества осуществляются замеры основных показателей КЭ. Подробно они расписаны в нормах ГОСТа 13109-97, а также в его новой редакции 13109 99, приведем выдержки с кратким описанием каждого показателя.

Основные показатели качества электроэнергии

Поскольку идеального соответствия номинальным параметрам добиться невозможно, в нормировании показателей предусмотрены отклонения. Они могут быть допустимыми и предельно допустимыми. Ниже перечислены основные показатели качества и указаны приемлемые нормы для каждого из них

Отклонение напряжения

Данный показатель определяется при помощи специального коэффициента, характеризующего установившиеся отклонения  по отношению к номинальным. Для расчета используется следующая формула: δU_уст = 100% * (U_т — U_н)/_Uн , где U_т – текущий показатель , U_н – номинальный. Измерения показателей качества производится на приемниках электроэнергии. Осцилограмма данного процесса представлена ниже.

Рис. 1. Установившееся отклонение и колебания напряжения

Такие отклонения качества характерны при существенных изменениях нагрузки или больших потерях в процессе передачи электроэнергии. Допустимыми считаются показатели при U_уст не более 5,0%, предельно допустимые – 10,0%.

Колебания напряжения

Данный параметр характеризует временные отклонения амплитуды колебаний электротока. Осцилограмма процесса представлена на рисунке 1. Это составной параметр качества электроэнергии, поскольку для характеристики колебаний напряжения необходимо учитывать:

• размах изменений;
• дозу колебаний (частоту повторений) ;
• длительность отклонений.

Для первых двух пунктов необходимо дать небольшие пояснения.

Размах изменения напряжения.

Данный параметр качества электроэнергии описывается разностью между максимальными и минимальными отклонениями. Коэффициент размаха определяется следующей формулой: (U_Pmax — U_Pmin)/U_ном , где  U_Pmax – максимальная величина размаха,  U_Pmin – минимальная, U_ном – номинальное значение. Допустимое значение для коэффициента размаха – не более 10%.

Доза колебаний напряжения.

Данный критерий служит для описания частоты, с которой происходят отклонения. Следует учитывать, что если временной период между колебаниями меньше 30,0 миллисекунд, то их необходимо рассматривать как одно отклонение.

Для расчета используется следующее выражение: F_повт = m/T , при этом m определяет количество изменений за определенный временной период измерений – Т, равный 10-ти минутам. Нормы этого показателя напрямую связаны с дозой фликера, она будет описана ниже.

Отклонение частоты

В системах общего назначения для этого параметра установлено значение 50,0 Гц. Нормы стандарта допускают увеличение или уменьшение частоты на 2,0% или 4,0% (допустимые и предельные показатели, соответственно). Превышение допустимых отклонений частоты приводит выходу из строя импульсных БП, сбоям в работе электрогенераторов.

Доза фликера

Данный параметр описывает влияние на человека, производимое мерцанием источников света по причине изменения амплитуды электротока. Измерения производятся при помощи специальных приборов, определяющих допустимое мерцание.

Коэффициент временного перенапряжения

Эта характеристика определяет насколько текущая амплитуда выше предельно допустимого порога. Такие отклонения характерны при КЗ или коммутационных процессах. Случайный характер отклонений не позволяет нормировать показатель, но собранная статистика используется при определении качества электроэнергии однофазной или трехфазной сети.

Осцилограмма перенапряжения и провала напряжения

Провал напряжения

Под этим параметром подразумевается значительное снижение амплитуды (более 10,0% от номинального), с последующим восстановлением. Причиной провалов напряжения может быть КЗ, резкое увеличение нагрузки.

Характеристики для данного показателя качества электроэнергии описываются следующими составляющими:

• Глубина «проседания» напряжения, в некоторых случаях она может стремиться к нулю.
• Количеством отклонений за определенный промежуток времени.
• Продолжительностью.

Последнее требует пояснения.

Длительность провала напряжения.

По этому критерию можно судить как о качестве, так и надежности электроснабжения. «Проседание» с минимальной продолжительностью может не вызвать сбоев в работе электрических и электронных устройств. При длительности в несколько секунд, велика вероятность отключения оборудования с электрическими или электронными схемами управления. Помимо этого возрастает реактивная составляющая электродвигателей, что приводит к снижению коэффициента мощности.

В связи со случайной природой явления, его нормирование не предусмотрено.

Импульсное напряжение

Проявляется в виде краткосрочного (до 10-ти миллисекунд) увеличения амплитуды электроэнергии. Вызвать такой резкий скачок могут коммутационные процессы или грозовые разряды. Поскольку такие состояния сети носят случайный характер, нормирование импульсов не предусмотрено.

Импульс высокого напряжения

Для описания высокочастотных импульсов используются следующие характеристики:

• Параметр максимальной амплитуды. В сетях до 1-го кВ, при прямом попадании разряда молнии, амплитуда выброса может достигать 6-ти кВ.
• Длительность. Продолжительность высокоамплитудного (грозового) импульса, как правило, не превышает нескольких миллисекунд.

Несимметрия напряжений в трехфазной системе

К такому явному ухудшению качества электроэнергии может привести неправильно распределенная нагрузка между фазами одной цепи, КЗ на землю, обрыв нейтрали, подсоединение потребителя с несимметричной нагрузкой.

Характерный перекос фаз

В связи с этим установлено требование, согласно которому разница нагрузки между фазами одной цепи не должна быть более 30,0% в пределах одного электрощита и 15,0% в начальной точке питающей линии.

Для определения показателей несимметрии используются коэффициенты нулевой и обратной последовательностей. Первый рассчитывается по формуле: К_нп =  100% * U_нп / U_ном, второй: Коп = 100% * U_оп / U_ном, где U_нп – амплитуда нулевой последовательности, U_оп — обратной.

Согласно установленным нормам регулирования напряжения в сетях до 1-го кВ значение U_нп и U_оп должны быть не более 2% и 4% (допустимое и предельное значения).

Несинусоидальность формы кривой напряжения

Данный вид некачественной электроэнергии связан с наличием сторонних гармоник. Чем выше частотность паразитной составляющей, тем больше величина искажения. Это видно если сравнить гармонику тока высокого (см. рис. 5) и третьего порядка (рис. 6).

Рис 5. Гармоника высокого порядка

Причина такого отклонения – подключение к сети потребителя с нелинейной ВАХ. Характерный пример – преобразователь на тиристорах.

Рис. 6. Гармоника третьего порядка

Для описания данного отклонения от качественных показателей используется коэффициент синусоидальных искажений, который определяется формулой Kи = _⎷∑U_N² / U_ном * 100%, где U – амплитуда гармоник.

Допустимые и предельно допустимые нормы, характеризующие качественную или некачественную электроэнергию для различных сетей, приведены в таблице ниже.

Допустимые коэффициент искажения синусоидальности для различных электросетей

Как проверить и измерить качество электрической энергии?

Прежде, чем приступать к измерениям, определяющим качество электрсети, следует принять во внимание, что ПКЭ должны быть зафиксированы представителями поставщика электроэнергии. По результатам проверки составляется акт, на основании которого можно предъявлять претензию.

Для проверки всех характеристик электроэнергии на соответствие требованиям ГОСТ 53144-2013, ГОСТ Р 54149-2010 и другим нормативным документам, потребуется специальная измерительная техника. Но часть основных показателей можно измерить, используя обычный мультиметр или определить несоответствие по косвенным признакам.

Как самостоятельно выявить снижение качества электроэнергии?

Перечислим показатели, которые можно проверить, используя мультиметр в режиме измерения переменного напряжения:

1. Устоявшееся отклонение.
2. Перенапряжение (включая перекос фаз).
3. Провалы.

Второй и третий пункт довольно условны, длительность искажения может быть недостаточной для реакции прибора, а перепады напряжения будет сложно отличить от перенапряжений и провалов.

К косвенным методам определения качества электроэнергии относится анализ состояния сети по работе лампы с нитью накала. Слишком яркое свечение укажет на повышенное напряжение, тусклое – будет свидетельствовать о «проседании», мигание засвидетельствует перепады.

Нехарактерная работа электрооборудования также свидетельствует о недостаточном качестве электроэнергии. Например, компрессор холодильника постоянно функционирует, нестабильная работа электроники, самопроизвольное отключение бытовой техники, все это указывает на недостаточное напряжение в бытовой сети. Превышение напряжения вызовет срабатывание реле защиты, если оно было установлено.

Показатели качества электроэнергии

Содержание:

Качество электроэнергии, поставляемое в наши дома, не всегда является удовлетворительным. Мы часто говорим: «напряжение просело», «напряжение прыгает», «скачки напряжения», «плохое напряжение». Давайте разберемся вместе с этими понятиями. Следует отметить сразу, что точные определения отклонений от норм качества электроэнергии очень сложные. В рамках одной статьи невозможно дать полное описание требований к параметрам электричества и способам проведения официальных измерений. Тексты соответствующих ГОСТов и стандартов занимают десятки страниц и содержат многочисленные сложные формулы проведения расчётов. В данной статье мы дадим лишь общее понимание основных требований к качеству электроэнергии и простые описания часто встречающихся отклонений

Основные показатели качества электроэнергии

Список основных показателей качества электрической энергии:

• установившееся отклонение напряжения;
• размах изменения напряжения;
• доза фликера;
• коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения;
• коэффициент n-ой гармонической составляющей напряжения;
• коэффициент несимметрии напряжений по обратной последовательности;
• коэффициент несимметрии напряжений по нулевой последовательности;
• отклонение частоты;
• длительность провала напряжения;
• импульсное напряжение;
• коэффициент временного перенапряжения.

Отклонение напряжения

Одним из параметров качества электроэнергии является отклонение напряжения.

Отклонение напряжения определяется значением установившегося отклонения напряжения. Для значения отклонения напряжения установлены нижеследующие нормы:
нормально допустимые и предельно допустимые значения установившегося отклонения напряжения на выводах приемников электроэнергии равны соответственно +5 и +10% от номинального напряжения электрической сети.

Значение отклонения напряжения определяется при длительности процесса более одной минуты. Нормально допустимым отклонением напряжения считается диапазон в 5%, то есть: +/-5% (от 209 В до 231  В). Предельно допустимым отклонением напряжения считается диапазон в 10%, то есть: +/-10% (от 198 В до 242 В).

Для определенных выше показателей качества электроэнергии действуют следующие нормативы: положительные и отрицательные отклонения напряжения в точке передачи электрической энергии не должны превышать 10% номинального или согласованного значения напряжения в течение 100% времени интервала в одну неделю.

Колебание напряжения

Одним из параметров качества электроэнергии является колебание напряжения.

Колебания напряжения характеризуются следующими показателями:

• размахом изменения напряжения;
• дозой фликера.

Значения колебания напряжения имеют те же самые нормы, что и отклонение напряжения с единственным отличием: длительность процесса менее одной минуты. Нормально допустимым колебанием напряжения считается диапазон в 5%, то есть: +/-5% (от 209 В до 231  В). Предельно допустимым колебанием напряжения считается диапазон в 10%, то есть: +/-10% (от 198 В до 242 В).

Замечание: не следует путать требования ГОСТа к качеству электроэнергии в сети (ГОСТ Р 54149-2010 «Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная») и ГОСТов, описывающих качество электропитания для электрических приборов (напр. ГОСТ Р 52161.2.17-2009 «Безопасность бытовых и аналогичных электрических приборов»). ГОСТ качества электроэнергии предъявляет требования по сути к поставщику электрической энергии, и именно на этот ГОСТ можно опереться, если нужно предъявить требования к поставщику при плохом электроснабжении. А требования к качеству электропитания в паспортах приборов определяют требование к приборам работать нормально в более широком диапазоне значений параметров тока. Для приборов, как правило, закладывается диапазон по напряжению от -15% до +10% от номинального.

Провал напряжения

Одним из параметров качества электроэнергии является провал напряжения. Провал напряжения определяется показателем времени провала напряжения.

Предельно допустимое значение длительности провала напряжения в электросетях напряжением до 20 000 В включительно равно 30 секунд. Длительность автоматически устраняемого провала напряжения в любой точке присоединения к электрическим сетям определяется выдержками времени релейной защиты и временем срабатывания автоматики.

Провал напряжения определяется, когда напряжение падает до значения 0,9U и характеризуется длительностью процесса. Предельно допустимая длительность — 30 секунд. Глубина провала иногда может доходить и до 100%.

Перенапряжение

Временное перенапряжение определяется показателем коэффициента временного перенапряжения.

Перенапряжение характеризуется амплитудным значением напряжения больше 342 В. Верхний предел значения напряжения ГОСТом не определяется. Длительность временного перенапряжения — менее 1 секунды

Качество электроэнергии. Виды отклонений параметров электрической энергии

Для определения качества электрической энергии можно использовать следующие графические изображения. На приведенных ниже рисунках отображены следующие отклонения параметров качества электроэнергии: отклонение напряжения, колебание напряжения, перенапряжение, провал напряжения, нарушение синусоидальности напряжения, импульсы напряжения.

Как улучшить качество электроэнергии

В случае существенных отклонений параметров качества электроэнергии следует прежде всего обратиться в обслуживающую организацию, к поставщику электрической энергии. Если административные действия по улучшению качества электроэнергии не дадут результатов, тогда необходимо использовать специальные средства защиты. Для улучшения параметров качества электроэнергии мы рекомендуем использовать: средства защиты от скачков напряжения, стабилизаторы напряжения, источники бесперебойного питания.

Читайте также:

Показатели качества электроэнергии

1.1 Основные и дополнительные показатели качества электроэнергии

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

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

1) отклонение частоты δf;

2) установившееся отклонение напряжения δU_у;

3) размах изменения напряжения δU₁

4) дозу фликера (мерцания или колебания) Р_t;

5) коэффициент искажения синусоидальности кривой напряже­ния К_U

6) коэффициент п-й гармонической составляющей напряжения К_U(n)

7) коэффициент несимметрии напряжений по обратной последовательности К_2U‘,

8) коэффициент несимметрии напряжений по нулевой последо­вательности К_0U;

9) глубину и длительность провала напряжения δU_n , ∆t_n;

10) импульсное напряжение U_имп;

11) коэффициент временного перенапряжения К_лерU.

При определении значений некоторых показателей КЭ исполь­зуют следующие вспомогательные параметры электрической энер­гии:

1) частоту повторения изменений напряжения F_δUt

2) интервал между изменениями напряжения ∆_{ti, ti + 1}

3) глубину провала напряжения δU_n;

4) частота появления провалов напряжения F_n.

5) длительность импульса по уровню 0,5 его амплитуды ∆t_имп0,5;

6) длительность временного перенапряжения ∆t_{пер U}

Установлены два вида норм ПКЭ: нормально допустимые (норм.) и предельно допустимые (пред.)

1.2. Отклонение частоты и причины его возникновения

Отклонение частоты в электрической системе, Гц, характеризу­ет разность между действительным и номинальным значениями частоты переменного тока в системе электроснабжения и опре­деляется по выражению

δf = f — f_ном (1)

Допустимые нормы по отклонению частоты составляют

δf_норм= ± 0,2 Гц,        δf_пред =± 0,4 Гц

Частота переменного тока в электрической системе определяет­ся скоростью вращения генераторов электростанций. Номинальное значение частоты в ЕЭС России 50 Гц в электрической системе мо­жет быть обеспечено при условии наличия резерва активной мощ­ности. В каждый момент времени в электрической системе должно забыть обеспечено равенство (баланс) между мощностью генераторов электростанций и мощностью, потребляемой нагрузкой с учетом потерь мощности на передачу в электрической сети . Ввод резервной мощности возможен в системе за счет допол­нительного расхода энергоносителя турбин электростанций.

1.3. Отклонение напряжения

Отклонение напряжения характеризуется показателем установив­шегося отклонения текущего значения напряжения С/ от номиналь­ного значения С/_ном:

(2)

Отклонение напряжения обусловлено изменением потерь напря­жения (см. гл. 12), вызываемых изменением мощностей нагрузок. Отклонение напряжения нормируется на выводах приемников элек­трической энергии:

(3)

1.4. Колебания напряжения

Колебания напряжения характеризуются размахом изменения напряжения δU₁, , частотой повторения изменений напряжения F_δUt, ин­тервалом между изменениями напряжения ∆_{ti, ti + 1} , дозой фликера Р_t.

Источниками колебаний напряжения являются потребители элек­троэнергии с резкопеременным графиком потребления мощности (особенно реактивной). К ним относятся: дуговые сталеплавильные печи, электросварка, поршневые компрессоры и ряд других. При рез­ком возрастании нагрузки происходит резкое увеличение потерь на­пряжения в ветвях сети, питающих эту нагрузку. В результате резко уменьшается напряжение на приемном узле ветви. При резком умень­шении нагрузки происходит уменьшение потерь напряжения и, сле­довательно, увеличение напряжения на приемном узле ветви.

Отмечается, что в электрических сетях распространение колеба­ний напряжения происходит в направлении к шинам низкого на­пряжения практически без затухания, а к шинам высокого напря­жения — с затуханием по амплитуде. Этот эффект проявляется в зависимости от мощности короткого замыкания S_КЗ._СИСТ системы. При распространении колебаний напряжения в любом направле­нии их частотный спектр сохраняется.

Размах изменения напряжения —  разность между сле­дующими друг за другом действующих значений напряжения лю­бой формы, т. е. между следующими друг за другом максимальным и минимальным значениями огибающей действующих значений на­пряжения.

Огибающая действующих (среднеквадратичных) значений напря­жения — ступенчатая временная функция, образованная действую­щими значениями напряжения, определенными на каждом полупе­риоде напряжения основной частоты.

Если огибающая действующих значений напряжения имеет го­ризонтальные участки (при спокойном графике нагрузки), то раз­мах изменения напряжения определяется как разность между соседними экстремумом (максимумом  или минимумом ) и горизонтальным участком или как разность между соседними го­ризонтальными участками (рис.1).

Длительность изменения напряжения — интервал времени от начала одиночного изменения напряжения до его конечного зна­чения (см. рис. 1).

Рис. 1. Колебания напряжения (пять размахов изменений напряжения)

Ф л и к е р (мерцание) — субъективное восприятие человеком ко­лебаний светового потока искусственных источников освещения, вызванных колебаниями напряжения в электрической сети, питаю­щей эти источники.

Доза фликера — мера восприимчивости человека к воз­действию фликера за установленный промежуток времени, т. е. ин­тегральная характеристика колебаний напряжения, вызывающих у человека накапливающееся за установленный период времени раз­дражение мерцаниями (миганиями) светового потока.

Дозу фликера напряжения в процентах в квадрате вычисляют по выражению

Время восприятия фликера — минимальное время для субъектив­ного восприятия человеком фликера, вызванного колебаниями на­пряжения.

Рис. 2. Зависимости частоты допустимых изменений напряжения от частоты их появления

Предельно допустимые значения размаха изменения напряже­ния в точках общего присоединения к электрическим сетям в зависимости от частоты повторения изменений напряжения F_δUt, или интервала между изменениями напряжения равны значени­ям, определяемым по кривым рис. 2. Кривая 1 — для потребите­лей электрической энергии, располагающих лампами накаливания. Кривая 2 — в помещениях, где требуется значительное зрительное напряжение. Перечень помещений с разрядами работ, требующих значительного зрительного напряжения, устанавливают в норма­тивных документах, утверждаемых в установленном порядке.

Предельно допустимое значение суммы установившегося откло­нения напряжения δU_y и размаха изменений напряжения δU_t, в точ­ках присоединения к электрическим сетям напряжением 0,38 кВ рав­но ±10% от номинального напряжения.

Предельно допустимое значение для кратковременной дозы фли­кера Р_5t при колебаниях напряжения равно 1.38, а для длительной дозы фликера Р_Lt при тех же колебаниях напряжения равно 1,0.

Кратковременную дозу фликера определяют на интервале вре­мени наблюдения, равном 10 мин. Длительную дозу фликера опре­деляют на интервале времени наблюдения, равном 2 ч.

Предельно допустимое значение для кратковременной дозы фли­кера Р_St в точках общего присоединения потребителей электричес­кой энергии, располагающих лампами накаливания в помещениях, где требуется значительное зрительное напряжение, равно 1,0, а для длительной дозы фликера Р_Lt в этих же точках равно 0,74.

1.5. Несинусоидальность напряжения

Несинусоидальность напряжения появляется потому, что в кри­вой напряжения, помимо гармоники основной частоты , имеют место гармоники  других высших частот, кратных основ­ной частоте (п = 2, 3, 4,…, и т.д.). Гармоники обычно определяются разложением кривой фактического напряжения в ряд Фурье.

Причиной возникновения несинусоидальности напряжения явля­ется наличие потребителей электроэнергии с нелинейной вольт-ампер­ной характеристикой. Основной вклад в несинусоидальность напря­жения вносят тиристорные преобразователи электрической энергии, получившие широкое распространение в промышленности.

Несинусоидальность напряжения характеризуется следующими показателями:

• коэффициентом искажения синусоидальности кривой напряжения;
• коэффициентом «-и гармонической составляющей напряжения.
• Коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения К_u, %, является отношением суммарного действующего значения всех высших гармоник к действующему значению напряжения ос­новной гармоники, причем п ≥ 2

Таблица.1 Значения коэффициента искажения синусоидальности кривой напряжения, %

При определении коэффициента искажения синусоидальности кривой напряжения допускается не учитывать гармонические со­ставляющие порядка и > 40 или действующее значение которых ме­нее 0,3 от U_(1).

Предельно допустимое значение коэффициента n-й гармоничес­кой составляющей напряжения вычисляют по

(8)

где K_U(n)норм — нормально допустимое значение коэффициента п-й гармонической составляющей напряжения.

1.6. Несимметрия напряжения

Несимметрия трехфазной системы напряжений появляется при наличии в трехфазной электрической сети напряжений обратной и нулевой последовательностей, значительно меньших по величине соответствующих составляющих напряжения прямой (основной) последовательности.

Основной причиной возникновения несимметрии напряжения являются потребители с несимметричным потреблением мощности по фазам. К ним относятся: однофазные потребители, включаемые на фазное либо междуфазное напряжения; трехфазные потребите­ли с несимметричным потреблением мощности по фазам (в частно­сти, дуговые сталеплавильные печи, сварочные установки). Причи­ной несимметрии напряжений может быть также несимметрия со­противлений сети по фазам.

Несимметрия трехфазной системы напряжений характеризуется коэффициентами несимметрии обратной последовательности, и нулевой последовательности, которые представля­ют собой отношение действующего значения напряжения соответ­ственно обратной и нулевой последовательности к действующему значению напряжения прямой последовательности (к номинально­му напряжению):

(9)

U₂₍₁₎ и U₀₁₎ дейвующие значения напряжения соответствен­но обратной и нулевой последовательностей основной частоты трех­фазной системы напряжений, В и кВ.

1.7. Провал напряжения

Провал напряжения — внезапное значительное снижение напря­жения в точке электрической сети ниже 0,9U_ном, которым следу­ет восстановление напряжения до первоначального или близкого к нему уровня через промежуток времени от десяти миллисекунд до нескольких десятков секунд (рис. 3).

Рис. 3. Провал напря­жения

Провал напряжения характеризуется глубиной (по отноше­нию к значению напряжения в нормальном режиме) и длительнос­тью.

Длительность провала напряжения ∆t — интервал времени между начальным моментом провала напряжения и моментом восстанов­ления напряжения до первоначального или близкого к нему уровня .

Глубина провала напряжения может изменяться от 10 до 100%, длительность — от сотых до нескольких десятых секунды (в некото­рых случаях — секунды).

Вспомогательной характеристикой является частота появления про­валов напряжения Р_п — число провалов напряжения определенной глу­бины и длительности за определенный промежуток времени по отно­шению к общему числу провалов за этот же промежуток времени.

Основной причиной появления провалов напряжения в системе электроснабжения являются короткие замыкания в отходящих от цепи питания данного узла нагрузки ответвлениях электрической сети высокого (35…220 кВ), среднего (6… 10 кВ) напряжений и в сетях с напря­жением до 1 кВ.

Провалы напряжения не нормируются, поскольку они неизбежны настолько же, насколько неизбежны короткие замыкания. Однако знать статистику по частоте, глуби­не и длительности провалов напряжения в системе электроснабжения необходимо для аргументированного использования агрега­тов и источников бесперебойного питания с целью электроснабжения особенно чув­ствительных к провалам напряжения потребителей. К ним относятся: электронные микропроцессорные устрой­ства управления, компьютеры, серверы и ряд других.

1.8. Импульсное напряжение

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

Импульс напряжения — резкое изменение напряжения в точке элек­трической сети, за которым следует восстановление напряжения до первоначального или близкого к нему уровня за промежуток време­ни до нескольких миллисекунд (т. е. меньше полупериода) (рис. 4).

Рис. 4. Импульс напряжения

Импульсное напряжение характеризуют следующие величины:

амплитуда импульса U_имп — максимальное мгновенное значение импульса напряжения;

длительность импульса — интервал времени между начальным моментом импульса напряжения и моментом восстановления мгно­венного значения напряжения до первона­чального или близкого к нему уровня; ча­сто длительность импульса оценивается по уровню 0,5 его амплитуды ∆t_имп о,5.

В электрическую сеть напряжением 220…380В может проникать импульсное напряжение до 3… 6 кВ.

Наиболее чувствительны к импульс­ным напряжениям электронные и микро­процессорные элементы систем управления и защиты, компьютеры, серверы и компьютерные станции.

Основным способом защиты от импульсных напряжений является использование ограничителей перенапряжения (ОПН) на основе металло-
оксидных соединений.

1.9. Временное перенапряжение

Временное перенапряжение — повышение напряжения в точке электрической сети выше 1,1U_ном продолжительностью более 10 мс, возникающее в системах электроснабжения при коммутациях или коротких замыканиях.

Коэффициент временного перенапряжения К_перU — величина, равная отношению максимального значения огибающей ампли­тудных значений напряжения за время существования временно­го перенапряжения к амплитуде номинального напряжения сети. Длительность временного перенапряжения ∆t_перU — интервал времени между начальным моментом возникновения временного перенапряжения и моментом его исчезновения.

 

Введение< Предыдущая		Следующая >Влияние качества электроэнергии на работу электроприемников

Основные показатели качества электрической энергии

Качество электроэнергии, поставляемое электроснабжающими компаниями на объекты инфраструктуры города, не всегда является удовлетворительным. В повседневной жизни мы часто используем терминологию: «Напряжение просело», «Напряжение прыгает», «Скачки напряжения», «Перенапряжение», «Нестабильное напряжение», «Плохое напряжение» и т. д.

Основные проблемы нестабильного электроснабжения в России- это изношенность электрических сетей и природная стихия, которые приводят к аварийным ситуациям при эксплуатации электроустановок, а вследствие этого и к поломке дорогостоящего электротехнического оборудования. Известно, что пониженное и повышенное напряжение в электрической сети приводят к сокращению срока службы электроприемников и преждевременному выходу их из строя.

Данная информация даст лишь общее понимание основных требований к качеству электроэнергии и простые описания часто встречающихся отклонений.

Основные показатели качества электроэнергии

Список основных показателей качества электрической энергии

• установившееся отклонение напряжения
• размах изменения напряжения
• доза фликера
• коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения
• коэффициент n-ой гармонической составляющей напряжения
• коэффициент несимметрии напряжений по обратной последовательности
• коэффициент несимметрии напряжений по нулевой последовательности
• отклонение частоты
• длительность провала напряжения
• импульсное напряжение
• коэффициент временного перенапряжения

Отклонение напряжения

Одним из параметров качества электроэнергии является отклонение напряжения.

Отклонение напряжения определяется значением установившегося отклонения напряжения. Для значения отклонения напряжения установлены следующие нормы: нормально допустимые и предельно допустимые значения установившегося отклонения напряжения на выводах приемников электроэнергии равны соответственно +5 и +10 % от номинального напряжения электрической сети.

Значение отклонения напряжения определяется при длительности процесса более одной минуты.

Нормально допустимые отклонения напряжения. Нормально допустимым отклонением напряжения считается диапазон в 5 %, то есть: +/-5 % (от 209 В до 231 В).

Предельно допустимые отклонения напряжения. Предельно допустимым отклонением напряжения считается диапазон в 10 %, то есть: +/-10 % (от 198 В до 242 В).

Для определенных вышеперечисленных показателей качества электроэнергии действуют следующие нормативы: положительные и отрицательные отклонения напряжения в точке передачи электрической энергии не должны превышать 10 % номинального или согласованного значения напряжения в течение 100 % времени интервала в одну неделю.

Колебание напряжения

Одним из параметров качества электроэнергии является колебание напряжения.

Колебания напряжения характеризуются следующими показателями:
— размахом изменения напряжения;
— дозой фликера.

Значения колебания напряжения имеют те же самые нормы, что и отклонение напряжения с единственным отличием: длительность процесса менее одной минуты.

Нормально допустимые колебания напряжения. Нормально допустимым колебанием напряжения считается диапазон в 5 %, то есть: +/-5 % (от 209 В до 231 В).

Предельно допустимые колебания напряжения. Предельно допустимым колебанием напряжения считается диапазон в 10 %, то есть: +/-10 % (от 198 В до 242 В).

Замечание: не следует путать требования ГОСТа к качеству электрической энергии (ГОСТ 32144-2013 «Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная») и ГОСТов, описывающих качество электропитания для электрических приборов (напр. ГОСТ Р 52161.2.17-2009 «Безопасность бытовых и аналогичных электрических приборов»). ГОСТ качества электроэнергии предъявляет требования по сути к поставщику электрической энергии, и именно на этот ГОСТ можно опереться, если нужно предъявить требования к поставщику при плохом электроснабжении. А требования к качеству электропитания в паспортах приборов определяют требование к приборам работать нормально в более широком диапазоне значений параметров тока. Для приборов, как правило, закладывается диапазон по напряжению от -15 % до +10 % от номинального.

Провал напряжения

Одним из параметров качества электроэнергии является провал напряжения.

Провал напряжения определяется показателем времени провала напряжения.

Предельно допустимое значение длительности провала напряжения в электро сетях напряжением до 20 000 В включительно равно 30 секунд. Длительность автоматически устраняемого провала напряжения в любой точке присоединения к электрическим сетям определяется выдержками времени релейной защиты и временем срабатывания автоматики.

Провал напряжения определяется, когда напряжение падает до значения 0,9U и характеризуется длительностью процесса. Предельно допустимая длительность — 30 секунд. Глубина провала иногда может доходить и до 100 %.

Перенапряжение

Временное перенапряжение определяется показателем коэффициента временного перенапряжения.

Перенапряжение характеризуется амплитудным значением напряжения больше 342 В. Верхний предел значения напряжения ГОСТом не определяется. Длительность временного перенапряжения — менее 1 секунды.

Качество электроэнергии. Виды отклонений параметров электрической энергии.

Для определения качества электрической энергии можно использовать следующие графические изображения. На приведенных ниже рисунках отображены следующие отклонения параметров качества электроэнергии: отклонение напряжения, колебание напряжения, перенапряжение, провал напряжения, нарушение синусоидальности напряжения, импульсы напряжения.

гост, параметры, факторы, сравнение гостов

Качество электроэнергии в электрической сети характеризуется показателями качества электроэнергии (ПКЭ). Перечень и нормативные (допустимые) значения ПКЭ установлены ГОСТ 13109—97 «Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения», введенным с 01.01.99 взамен существовавшего ГОСТ 13109—87. Качество является составной частью электромагнитной совместимости.

Электромагнитной совместимостью электрооборудования

Под электромагнитной совместимостью электрооборудования и электрических сетей понимается способность потребителей электрической энергии нормально функционировать и не вносить в электрическую сеть недопустимых искажений, затрудняющих работу других потребителей.

Если говорить об электрической совместимости в самом широком смысле, то сюда следует отнести все материальные проявления и идеальные последствия, связанные с заряженными частицами и электромагнитными полями.

В более узком смысле под электромагнитной совместимостью понимают совокупность электрических, магнитных и электромагнитных полей, которые генерируют электрообъекты, созданные человеком, и которые воздействуют на мертвую (физическую) и живую (биологическую) природу, на техническую, информационную, социальную реальности.

Последняя, в частности, включает в себя биоэлектромагнитную совместимость, заключающуюся в появлении зон повышенной опасности по условиям электростатического и электромагнитного влияния.

Для технических устройств ухудшение электромагнитной обстановки может обостриться настолько, что возможно нарушение их функционирования, ухудшения качества электроэнергии, повреждения устройств релейной защиты и автоматики.

Понятие качества электрической энергии отличается от понятия качества других товаров. Качество электроэнергии проявляется через качество работы каждого электроприемника. Поэтому, если он работает неудовлетворительно, а в каждом конкретном случае анализ качества потребляемой электроэнергии дает соответствие ГОСТ, то виновато качество изготовления или эксплуатации.

Если ПКЭ не соответствуют требованиям ГОСТа, то предъявляются претензии к поставщику — энергетическому предприятию.

В целом ПКЭ определяют степень искажения напряжения электрической сети за счет кондуктивных помех (распределяющихся по элементам электрической сети), вносимых как энергоснабжающей организацией, так и потребителями.

Факторы снижения качества электроэнергии

Снижение качества электроэнергии обусловливает:

1. увеличение потерь во всех элементах электрической сети;
2. перегрев вращающихся машин, ускоренное старение изоляции сокращение срока службы (в некоторых случаях выход из строя электрооборудования;
3. рост потребления электроэнергии и требуемой мощности элек трооборудования;
4. нарушение работы и ложные срабатывания устройств релейно защиты и автоматики;
5. сбои в работе электронных систем управления, вычислительно! техники и специфического оборудования;
6. вероятность возникновения однофазных коротких замыканий изза ускоренного старения изоляции машин и кабелей с последующим переходом однофазных замыканий в многофазные;
7. появление опасных уровней наведенных напряжений на проводах и тросах отключенных или строящихся высоковольтных линий электропередачи, находящихся вблизи действующих;
8. помехи в теле и радиоаппаратуре, ошибочная работа рентгеновского оборудования;
9. неправильная работа счетчиков электрической энергии.

Одна часть ПКЭ характеризует помехи, вносимые установившимся режимом работы электрооборудования энергоснабжающей организации и потребителей, т. е. вызванные особенностями технологического процесса производства, передачи, распределения потребления электроэнергии.

К ним относятся отклонения напряжения и частоты, искажения синусоидальности формы кривой напряжения, несимметрия и колебания напряжения. Для их нормирования установлены допустимые значения ПКЭ.

Другая часть ПКЭ характеризует кратковременные помехи, возникающие в электрической сети в результате коммутационных процессов, грозовых и атмосферных явлений, работы средств защиты и автоматики и послеаварииных режимов.

К ним относятся провалы и импульсы напряжения, кратковременные перерывы электроснабжения. Для этих ПКЭ допустимых численных значений ГОСТ не устанавливает. Однако такие параметры, как амплитуда, длительность, частота, должны измеряться и составлять статистические массивы данных, характеризующие конкретную электрическую сеть в отношении вероятности появления кратковременных помех.

ГОСТ 13109—97 устанавливает показатели и нормы в электрических сетях систем электроснабжения общего назначения переменного трехфазного и однофазного тока частотой 50 Гц в точках, к которым присоединяются электрические сети, находящиеся в собственности различных потребителей электрической энергии, или приемники электрической энергии (точки общего присоединения).

 Нормы применяют при проектировании и эксплуатации электрических сетей, а также при установлении уровней помехоустойчивости электроприемников и уровней кондуктивных электромагнитных помех, вносимых этими приемниками. Установлено два вида норм: нормально допустимые и предельно допустимые. Оценка соответствия нормам проводится в течение расчетного периода, равного 24 ч.

Качество электроэнергии характеризуется параметрами (частоты и напряжения) в точках присоединений уровней системы электроснабжения.

Частота является общесистемным параметром и определяется балансом активной мощности в системе. При возникновении дефицита активной мощности в системе происходит снижение частоты до такого значения, при котором устанавливается новый баланс вырабатываемой и потребляемой электроэнергии. При этом снижение частоты связано с уменьшением скорости вращения электрических машин и уменьшением их кинетической энергии.

Освобождающаяся при этом кинетическая энергия используется для поддержания частоты. Поэтому частота в системе меняется медленно. Однако при дефиците активной мощности (более 30 %) частота меняется быстро и возникает эффект мгновенного изменения частоты — «лавина частоты». Изменение частоты со скоростью более 0,2 Гц/с принято называть колебаниями частоты.

Напряжение в узле электроэнергетической системы определяется балансом реактивной мощности по системе в целом и балансом реактивной мощности в узле электрической сети.

Устанавливается 11 показателей качества электроэнергии.

Установившееся отклонение напряжения (под этим термином понимается среднее за 1 мин отклонение напряжения, хотя процесс изменения действующего значения напряжения в течение этой минуты может быть совсем не установившимся) нормируется только в сетях 380/220 В, а в точках сетей более высокого напряжения оно должно определяться расчетным путем.

Для провалов напряжения установлена лишь предельно допустимая длительность каждого провала (30 с) в сетях напряжением до 20 кВ и представлены статистические данные об относительной дозе провалов разной глубины в общем числе провалов, но не приведены статистические данные о числе провалов за единицу времени (неделю, месяц и т. п.). По импульсным напряжениям и временным перенапряжениям нормы не установлены, но дана справочная информация о возможных их значениях в сетях энергоснабжающих организаций.

Параметры оценки качества электроэнергии

При определении значений некоторых показателей КЭ используют следующие вспомогательные параметры электрической энергии:

1. частота повторения изменений напряжения ;
2. интервал между изменениями напряжения ;
3. глубина провала напряжения ;
4. частость появления провалов напряжения Fn;
5. длительность импульса по уровню 0,5 его амплитуды ;
6. длительность временного перенапряжения ;

На все ПКЭ, численные значения норм на которые есть в стандарте, договорно запускается механизм штрафных санкций, формируемый на шесть ПКЭ из 11 перечисленных:

• отклонение частоты;
• отклонение напряжения;
• доза фликера;
• коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения;
• коэффициент несимметрии напряжений по обратной последовательности;
• коэффициент несимметрии напряжений по нулевой последовательности.

Ответственность за недопустимые отклонения частоты, безусловно, лежит на энергоснабжающей организации. За недопустимые отклонения напряжения энергоснабжающая организация несет ответственность в случае, если потребитель не нарушает технических условий потребления и генерации реактивной мощности.

Ответственность за нарушение норм по четырем остальным (ПКЭ с определяемой ответственностью) возлагается на виновника, определяемого на основе сопоставления включенного в договор допусщн мого вклада в значение рассматриваемого ПКЭ в точке учета электроэнергии с фактическим вкладом, вычисляемым на основе измерений.

Если допустимые вклады в договоре не указаны, то энергоснабжающая организация несет ответственность за низкое качество независимо от виновника его ухудшения.

Какие бывают показатели качества электроэнергии?

Рассмотрение основных показателей качества электроэнергии, а также методов их измерения.

Электроэнергия характеризуется тремя главными параметрами, среди которых частота, напряжение, а также форма его кривой. Частота относится к характеристике баланса активной мощности. Напряжение в энергосистемах является характеристикой баланса реактивной мощности. При этом, каждый отдельный элемент энергетической системы оказывает влияние на общее создаваемое электромагнитное поле, что, безусловно, отражается на качестве энергии, поставляемой потребителям. В этой статье мы рассмотрим, какие бывают показатели качества электроэнергии, их нормирование и методы контроля, а также измерения. Содержание:

Рассмотрение основных показателей

Качество электроэнергии определяют уровнем соотношения установленным значениям определенных показателей. Все параметры электрической энергии большую часть времени в сутках (95%) должны соответствовать нормальным установленным значениям и не превышать данный предел.

ГОСТ 13109-87 разделяет показатели качества на два категории: основные и дополнительные. Основные определяют свойства электроэнергии. В данную подгруппу входит 9 характеристик напряжения и 1 характеристика частоты. Рассмотрим ряд основных показателей более подробно.

Отклонение напряжения. Оказывает наибольшее влияние на работу потребителей. Нагрузки, уровни напряжения и другие параметры способны изменяться во времени. Исходя из этого, значение падения напряжения также является переменным. При этом, значительное снижение напряжения на промышленных предприятиях оказывает негативное воздействие на общую производительность труда, отрицательно сказывается на зрении рабочего персонала. Также, снижение напряжения оказывает влияние на продолжительность большинства технологических процессов в электротермической и электролизной установках. Помимо этого, несоответствие уровня напряжения необходимым значениям приводит к потере напряжения и мощности.

В сетях до 1 кВ допустимое отклонение напряжения ±5 %, максимальное ±10 %. В сетях 6-20 кВ принята величина максимального отклонения ±10 %.

Размах изменения напряжения. Этот параметр качества электроэнергии представляет собой разницу между амплитудным или действующим значением перед и после его изменения. Частота повторения данных изменений может быть от 2 раз/мин. до 1 раза/ч. Столь резкие изменения в трехфазной сети могут быть вызваны, к примеру, работой дуговой сталеплавильной печи либо сварочного аппарата. Нормирование колебаний напряжения основывается на необходимости защиты зрения людей. Для каждого вида ламп устанавливается свое отдельное значение размаха. Чтобы обеспечить соблюдение данного показателя качества рекомендуется применять отдельное питание для электроприемников сети освещения и силовых нагрузок.

Доза колебаний напряжения, которая является аналогом предыдущего показателя качества электрической энергии, они взаимозаменяемы. Нормирование дозы колебаний в электросетях проводится только при наличии в них определенных приборов.

Длительность провала напряжения. Провалом является резкое уменьшение напряжения, после чего оно обратно восстанавливается до своей изначальной, либо приближенной величины спустя определенный временной промежуток. Длительность провала отражает время от начального момента провала до момента его восстановления. Продолжительность провала может быть как в один период, так и в десятки секунд. Согласно ГОСТ этот параметр может достигать 30 секунд в сетях до 20 000 Вольт.

Импульсное напряжение схоже по описанию провалу, однако его продолжительность иная, и составляет от нескольких микросекунд до десяти миллисекунд. Допустимые значения данного показателя качества электроэнергии стандартом не нормируется.

Характеристиками напряжения также являются четыре коэффициента: гармонической составляющей, несинусоидальности кривой, нулевой и обратной последовательности.

Характеристикой частоты выступает отклонение. Наибольшее отклонение частоты возникает, если нагрузки изменяются медленным темпом, а резерв мощности невелик. Нормальная допустимая величина отклонения ± 0,2 Герц, максимальная ± 0,4 Герц. В послеаварийных режимах допустим интервал отклонения от + 0,5 до — 1 Герц (не более девяноста часов в году).

Дополнительные показатели качества электроэнергии являются формой записи основных. Сюда входят 3 следующих коэффициента, характеризующих напряжение: амплитудной модуляции, а также небаланса фазных и междуфазных напряжений.

Методы измерения

Существует три основных вида приборов, с помощью которых можно осуществить замеры показателей:

• измеряющие — представляют собой токоизмерительные клещи, имеющие блок индикации; определяют только номинальные значения параметров, применяются для ежедневного контроля;
• анализирующие — помимо определения номинальных параметров способны проводить анализ фазного дисбаланса, потерь, способны оценивать энергетические потери; применяют для осуществления разовых замеров;
• регистрирующие — являются стационарными приборами, выполняют те же функции, что и анализирующие приборы, но за продолжительное время; они позволяют строить любые необходимые графики.

Для обеспечения надежности функционирования энергосистем необходимо соответствие показателей качества электроэнергии определенным требованиям. Для этого производится их нормирование. Чтобы своевременно отслеживать соответствие параметров нормативным значениям необходимо осуществление контроля. Контроль качества проводит рабочий персонал энергетических предприятий.

Продолжительность замера каждого показателя составляет не менее двадцати четырех часов, при этом, периодичность контроля установлена международным государственным стандартом и составляет 1 раз в два года, кроме отклонения напряжения (2 раза в год).

Более подробно данный вопрос рассмотрен на видео:

Вот мы и рассмотрели основные показатели качества электроэнергии, их нормирование и методы измерения. Надеемся, предоставленная информация была для вас интересной и познавательной!

Будет полезно прочитать:

• Что такое перенапряжение в сети
• Приборы для измерения сопротивления заземления
• Причины потерь электроэнергии в сетях

Нравится0)Не нравится0)

Анализаторы качества электроэнергии — энергетический анализ и профилирование

EXC-U-N-C $ 1,500.00

Измеряет, хранит и анализирует 144 различных электрических параметра, включая вольт, ампер, ватт, вольт-ампер (ВА), вольт-ампер, реактивный (VAR), киловатт (кВт), киловатт-часы (кВт), коэффициент мощности и гармоники до 63-го Встроенные порты USB и Ethernet с дополнительными опциями портов связи Bluetooth и WiFi (4) Ток (до 6000 А) и (3) Напряжение (от 0 до 600 В переменного или постоянного тока) Каналы (4) Аналоговые входы для напряжения или тока, температуры или условий управления процессом сообщает об общих гармонических искажениях (THD), коэффициенте гребня, пиковом напряжении и токе Питание от сети и питание от USB-кабеля при подключении к компьютеру Записанные отсчеты хранятся внутри на 16 МБ энергонезависимой памяти (3) 2-позиционные и (1) 3-позиционные входы разъема ТТ Программное обеспечение ELOG ™ для ElitePro XC для настройки, поиска данных, анализа и экспорта Новый! Мобильное приложение для доступа к данным в реальном времени с помощью Wi-Fi Elite Pro Meter Включает футляр для переноски с мягкой стороной, сертификат калибровки NIST, прослеживаемые зажимы напряжения крокодила, 1.6-метровый USB-кабель и набор выводов напряжения с трансформатором. Программное обеспечение доступно для загрузки Подробнее | Добавить к сравнению

Понимание источников нарушений качества электроэнергии

Низкое качество электроэнергии может стать причиной многочисленных проблем на промышленных объектах. Несмотря на то, что в первую очередь владелец объекта может обвинить в таких проблемах свое электроснабжение, гораздо более вероятно, что его собственное оборудование является его неисправностью. На самом деле, общепризнанно, что до 80% нарушений в электроснабжении происходит внутри помещений, а не из-за электроснабжения.

Промышленные объекты особенно подвержены проблемам с качеством электроэнергии из-за плотности и сложности электрического оборудования, задействованного в их повседневной работе.В этом посте будет показано, как различные типы оборудования могут способствовать возникновению помех на объекте. Я также расскажу о нескольких вариантах, которые могут помочь инженерам в устранении и устранении этих проблем.

Что искать

Конечно, неправильная проводка, неисправное оборудование и ошибки установки или эксплуатации играют роль в таких помехах. Тем не менее, существуют также специальные устройства, общие для промышленных предприятий, которые могут вызывать проблемы с качеством электроэнергии только при ежедневном использовании.Ниже приведены некоторые примеры того, как эти устройства могут вызывать проблемы, как показано на рисунке 1.

Электродвигатели

Электродвигатели повсюду на многих современных промышленных предприятиях, на которые приходится до 80% электрической нагрузки оборудования в некоторых отраслях промышленности, и они также могут быть причиной нескольких типов проблем качества электроэнергии, обычно встречающихся в этих операциях. Эти проблемы могут включать в себя:

• Падение напряжения может привести к локальным или прилегающим областям при непосредственном запуске больших электродвигателей, по отдельности или в группах.
• Гармоники могут генерироваться путем насыщения магнитопровода сердечника электродвигателей.
• Коэффициент низкой мощности — при значениях от 0,85 до 0,90 при полной нагрузке, до 0,35 при холостом ходе — может создаваться реактивной энергией, необходимой для асинхронных двигателей.

Приводы с переменной скоростью

Приводы с переменной скоростью (VSD) стали популярными устройствами для предприятий, стремящихся повысить эффективность асинхронных двигателей. Общие области применения включают центробежные вентиляторы с переменным крутящим моментом, насосы, конвейеры и компрессоры.Тем не менее, VSD также стали основным источником гармонических искажений, если они не связаны с решением фильтрации гармоник

Системы освещения

Освещение обычно составляет от 5% до 8% электрической нагрузки промышленного объекта. Проблемы качества электроэнергии, связанные с этим оборудованием, могут включать:

• Гармоники, , которые могут быть вызваны энергосберегающими компактными люминесцентными лампами (КЛЛ).
• Коэффициент малой мощности , возникающий в результате использования люминесцентных газоразрядных ламп высокой интенсивности и КЛЛ.
• Гармонические искажения и коэффициент мощности менее 1 также могут быть вызваны все более популярным высокоэффективным светодиодным освещением .

Трансформаторы

Трансформаторы являются критически важными элементами оборудования на промышленных предприятиях, учитывая большие объемы электроэнергии, которые можно перемещать по таким объектам. Они также могут поставить под угрозу качество электроэнергии из-за таких проблем, как:

• Гармоники , возникающие в результате насыщения их магнитного сердечника.
• Низкий коэффициент мощности, , который может следовать из их потребности в реактивной энергии. Реактивная мощность, потребляемая трансформатором, может составлять до 5% его номинальной мощности при полной нагрузке.

Конденсаторы

Хотя сами по себе они не создают гармоники, конденсаторы могут создавать резонанс, который может усиливать величины гармонических напряжений и токов. По этой причине необходимо провести исследование для конкретного проекта, чтобы правильно подобрать систему компенсации реактивной мощности.Кроме того, переключение между конденсаторными батареями может привести к небольшим переходным процессам напряжения, что обычно не влияет на работу системы

Источники бесперебойного питания (ИБП)

ИБП старого поколения характеризовались значительными гармоническими искажениями. В ИБП нового поколения общее гармоническое искажение уменьшается. Однако следует обратить внимание на высокочастотные гармоники, которые могут генерировать эти устройства.

Оргтехника

Коммерческое и офисное оборудование на основе силовой электроники, такое как ПК, копиры и принтеры, потребляет несинусоидальный ток и является источником гармонических искажений.

Выявление причин

Как много менеджеров и инженеров предприятия могут отследить фактический источник, если так много потенциальных вкладчиков в любую конкретную проблему качества электроэнергии? Ответ — систематическая программа измерения и анализа мощности. Schneider Electric предлагает решения, чтобы помочь этим усилиям.

Например, с помощью наших измерителей качества электроэнергии PM8000 помехи можно обнаруживать, измерять и записывать. Эти устройства имеют функцию определения направления нарушения, которая может помочь локализовать корневой источник проблемы.Наш советник по качеству электроэнергии может упростить анализ с помощью зелено-желто-красных индикаторов. Используя его, персонал предприятия может оценить влияние проблемы на производственные процессы и оборудование и оценить стоимость низкого качества электроэнергии.

Вы также можете прочитать мои предыдущие посты об измерении и анализе мощности, в том числе о качестве электроэнергии — измерении для управления и о том, как современные счетчики облегчают понимание данных о качестве электроэнергии.

,

Power Quality — качество начинается с напряжения.

Решения для повышения качества напряжения и эффективности сети.

Стабильное энергоснабжение со стандартным напряжением является важным фактором экономического успеха для всех приложений и часто является обязательным условием для подключения к сети. Возмущения системы из-за недостаточного качества напряжения приводят к увеличению затрат и могут даже привести к сбою бизнес-процессов. Решения по обеспечению качества электроэнергии в вашем офисе способствуют стабилизации напряжения, соблюдению стандартов и требований к подключению к сети и значительному повышению эффективности сети.Мы предлагаем индивидуальные решения для различных областей применения:

Наши инновационные системные решения для промышленных и общественных распределительных сетей адаптированы к вашим индивидуальным требованиям «Сделано в Германии» и постоянно и надежно оптимизируют качество вашего напряжения. В то же время наши решения в области качества электроэнергии могут использоваться во всех областях энергоснабжения: от низкого напряжения до среднего напряжения вплоть до уровня высокого напряжения.

Ваши преимущества от управления потоком энергии и качеством напряжения.

• Снижение операционных расходов
• Уменьшить системные возмущения
• Предоставление системных услуг
• Максимальное использование внутренней энергии

• Получить и сохранить разрешение на эксплуатацию
• Обеспечение гарантийных претензий и страховая защита
• Лимит ответственности за риски
• Поставка продукции по контракту

• Избегать сбоев производства
• Оптимизация расходов на качество
• Оптимальное управление производственным оборудованием

• Сократить инвестиционные потребности
• Снижение износа оборудования и необходимого технического обслуживания
• Максимизировать использование оборудования

,

Что такое KPI? Определение, лучшие практики и примеры

6. Использование KPI как части вашей инфраструктуры управления эффективностью

Наиболее распространенными элементами в большинстве систем управления эффективностью являются постановка задач, измерение производительности и управление всеми соответствующими действиями.

Согласно классической старой поговорке, закону Гудхарта, «любая наблюдаемая статистическая закономерность будет иметь тенденцию к разрушению, как только на нее будет оказано давление в целях контроля.»

Чарльз Гудхарт был экономистом в 1975 году, чьи исследования использовались для критики процессов принятия государственных решений, особенно в отношении денежно-кредитной политики. Затем эта концепция была широко распространена Мэрилин Стратерн, «когда мера становится целью, она перестает быть хорошей мерой».

Индикатор производительности или ключевой индикатор производительности — это всего лишь один тип измерения производительности. Существует множество платформ управления производительностью, которые похожи, но различны.Каждая из этих структур представляет собой элементы, которые можно объединить, чтобы помочь добиться успеха, подкрепленного данными. Давайте копать.

Шаг 1: согласование бизнес-стратегии

В наши дни популярной темой в стартапах является «Одна метрика, которая имеет значение» (OMTM). Ключевой вывод этого простого, но чрезвычайно мощного инструмента заключается в том, что вам необходимо иметь полное представление о вашей бизнес-модели, чтобы оттачивать эти показатели и привести в соответствие всю организацию.

Многие будут утверждать, что продажи являются наиболее важным показателем, когда дело доходит до измерения успеха бизнеса.Задача с этим показателем — это измеренный результат.

Задайте себе вопрос: Какая метрика поможет увеличить продажи?

Одним из ответов на этот вопрос может быть отслеживание количества клиентов, которые интегрировали ваш продукт с 3 другими приложениями. Эта мера будет указывать на уровень вовлеченности, и вероятность их сбивания, вероятно, будет уменьшена.

Причина в том, что, как только клиенты заперты, они меньше откачиваются, что создает правильную экономику для роста компании.Так что в этом случае вместо того, чтобы смотреть на цифры продаж, мы будем считать клиентов только в том случае, если они связаны с 3 приложениями.

Это всего лишь пример, и это не значит, что вам нужен только один показатель! Эта структура помогает сосредоточить внимание каждого на одной вещи, которая им нужна , , чаще всего, , .

Шаг 2: Покройте все свои базы

С бизнесом приходит компромисс.

Вы, наверное, слышали поговорку: «У вас может быть дешево, хорошо или быстро.Но вы можете выбрать только 2 «.

Давайте начнем с классического фреймворка, который помогает ориентироваться в этих компромиссах. Сбалансированная система показателей (BSC) помогает вам разбить ключевые области вашего бизнеса (перспективы), где необходимо отслеживать деятельность.

Четыре перспективы, которые должны быть сбалансированы:

1. Финансовая перспектива
2. Перспектива клиента
3. Перспектива внутреннего бизнес-процесса
4. Перспектива обучения и роста

Эти четыре ключевые области вашего бизнеса взаимосвязаны, и все должны быть согласованы.Когда на одного воздействуют, на другого оказывают влияние, иными словами, будет компромисс.

Шаг 3: приведение в действие вашей стратегии BSC с помощью OKR

Стратегия сбалансированной системы показателей (BSC) предполагает, что для каждой перспективы вы разрабатываете цели, показатели (KPI), устанавливаете цели (цели) и инициативы (действия). Более поздняя структура, которая становится популярной, является платформой OKR. Пользуясь популярностью благодаря использованию в Google, структура ОКР (цели и ключевые результаты) используется для определения и отслеживания целей и их результатов.Многие утверждают, что эта структура находится между стратегией KPI и подходом сбалансированной системы показателей.

OKR используются в качестве инструмента повышения производительности, который устанавливает, передает и отслеживает цели в организации, так что все сотрудники сосредоточены в одном направлении. Система поощряет успех сотрудников благодаря четким целям работы и желаемым ключевым результатам. Прелесть системы в том, что она обеспечивает простую, практичную и понятную основу для определения, отслеживания и измерения целей, как того, к чему можно стремиться, так и того, что можно измерить.

Шаг 4. Мониторинг с помощью панели инструментов KPI

Панель инструментов KPI предоставляет вам быстрый обзор эффективности вашего бизнеса в режиме реального времени, чтобы вы могли получить более полное представление о том, как работает вся организация.

Общие термины, встречающиеся в этих структурах, которые стоит понять, включают:

Ключевой индикатор риска (KRI) : показатель, используемый в управлении для указания того, насколько рискованным является деятельность. Ключевые индикаторы риска — это показатели, отслеживаемые организациями для раннего предупреждения о повышении уровня риска в различных областях бизнеса.

Критический фактор успеха (CSF) : термин управления для элемента, который необходим организации для достижения своей миссии. Критические факторы успеха не следует путать с критериями успеха. Критерии успеха чаще всего используются в управлении проектами, чтобы определить, был ли проект успешным или нет. Критерии успеха определены с целями и могут быть определены количественно с помощью KPI.

Показатели эффективности : измеряют поведение, деятельность и производительность организации на индивидуальном, а не организационном уровне.Например, человек, работающий в колл-центре, может иметь такие показатели производительности, как количество отвеченных вызовов, среднее время ожидания, количество обработанных успешных вызовов и средняя продолжительность вызова.

Создание хороших KPI для вашей организации — это итеративный процесс.

10 критериев, которые необходимо учитывать при разработке ключевых показателей эффективности

Учитывайте этот список критериев при построении ключевых систем измерения эффективности бизнеса :

1. Основываться на количествах, на которые может влиять или контролировать пользователь один или в сотрудничестве с другими
2. Быть объективным и не основанным на мнении
3. Быть выведенным из стратегии и сосредоточиться на улучшении
4. Быть четко определенным и простым для понимания
5. Быть актуальным с явной целью
6. Будьте последовательны (в том смысле, что они сохраняют свое значение с течением времени)
7. Будьте конкретны и относитесь к конкретным целям / задачам
8. Будьте точны — будьте точны в том, что измеряется
9. Обеспечить своевременную и точную обратную связь
10. Отражение «бизнес-процесс» — я.е. как поставщик, так и покупатель должны участвовать в определении меры

Давайте использовать Тесла в качестве примера

Шаг 1 : «Одна метрика Теслы, которая имеет значение» — это количество новых автомобилей, поставленных за квартал. Это горячая тема для инвесторов, чтобы измерить их успех.

Шаг 2 : Чтобы собрать как можно больше автомобилей, сохраняя при этом качество, Тесла необходимо сбалансировать свои основные активы из своей системы показателей.

В финансовом отношении: они могут принять решение, что доставка автомобилей важнее, чем прибыль в автомобилях.

Клиенты: Клиенты отправили свои заказы и ожидают их доставки, чем дольше это происходит, тем меньше у них восторга и вероятность отмены. Поэтому очень важно, чтобы клиенты были довольны.

Шаг 3 : Теперь, когда мы определили некоторые цели с KPI, нам нужно установить ключевые результаты

Один KR для клиентов, который является стандартной мерой в цепочках поставок, может быть следующим: Производительность доставки (DP) устанавливается на 90%, измеряемой как выполнение обещанной клиентом даты поставки.

Шаг 4 : Использование панели мониторинга KPI для мониторинга ключевых результатов

Панели мониторинга

часто предоставляют краткий обзор ключевых показателей эффективности, относящихся к конкретной цели или бизнес-процессу.

,