Качества электроэнергии

В соответствии с ГОСТ 13109-97 качество электрической энергии для приемников, питающихся от трехфазных электрических сетей общего назначения, определено одиннадцатью показателями, каждый из которых характеризует какое-либо свойство электрической энергии. Показатели качества электрической энергии – отклонение частоты переменного тока; отклонение напряжения у электроприемников; колебания напряжения, включающие размах изменения напряжения и дозу фликера; коэффициент искажения синусоидальности напряжения; коэффициент n-й гармонической составляющей; коэффициент несимметрии по нулевой и обратной последовательностям; длительность провала напряжения; импульсное напряжение (грозовое, коммутационное) и коэффициент временного перенапряжения. Ниже рассмотрены некоторые наиболее важные из перечисленных выше показателей.

Отклонение частоты (Δf) – отклонение фактической частоты переменного тока (f_факт) от номинального значения (f_н) в установившемся режиме работы системы электроснабжения, Гц.

,

где f_н = 50 Гц для России.

По ГОСТу нормальные и максимальные значения отклонения частоты равны ± 0,1 и ± 0,2 Гц соответственно. В послеаварийных режимах отклонения частоты составляют от + 0,5 до – 1 Гц, общей продолжительностью в год не более 90 часов. Указанные нормы не распространяются на электроприемники, присоединенные к автономным электростанциям мощностью до 1000 кВт. Для них считают допустимыми отклонения частоты в пределах ± 0,5 Гц, а при мощности до 250 кВт – ± 2 Гц.

Отклонение напряжения (δU_у) – разность между действительным значением (U) напряжения в рассматриваемой точке сети и его номинальным значением (U_н), отнесенная к номинальному значению и выражаемая в процентах.

.

По ГОСТу на зажимах электроприемников допускаются нормальные отклонения напряжения в пределах ± 5% в течение не менее 95% времени суток, максимальные отклонения напряжения допускаются в пределах ± 10%.

Колебания напряжения – быстро изменяющиеся отклонения напряжения длительностью от полупериода до нескольких секунд, обусловлены действием быстроизменяющейся нагрузки сети, характеризуются двумя основными показателями: размахом изменения напряжения и дозой фликера.

Размах изменения напряжения (δU_t) – это разность между амплитудными или действующими значениями напряжения до (U_i) и после (U_i+1) одиночного изменения напряжения, т.е. между двумя смежными уровнями:

.

Доза фликера – это интегральная характеристика колебаний напряжения, вызывающих у человека раздражение миганиями света, накапливающееся за установленный период времени, обусловлена резкопеременными нагрузками (сварочными аппаратами, электролизными установками, приводами реверсивных прокатных станов, дуговыми сталеплавильными печами и т.д.).

Несимметрия трехфазной системы напряжений характеризуется появлением в ней составляющих нулевой и обратной последовательностей. В соответствии с ГОСТом нормальное значение коэффициента несимметрии по обратной последовательности (отношения напряжения обратной последовательности основной частоты к номинальному напряжению) на зажимах трехфазных электроприемников длительно допускается в пределах до 2% и максимально до 4%. Значение другого показателя несимметрии – коэффициента несимметрии по нулевой последовательности напряжений (отношения напряжения нулевой последовательности основной частоты к номинальному фазному напряжению) для трехфазных распределительных сетей, питающих однофазные осветительные и бытовые нагрузки, не должно превышать тех же величин.

Несинусоидальность формы кривой напряжения (появление в этой кривой высших гармоник) приводит к повышению нагрева асинхронных двигателей, к увеличению потерь мощности и энергии во всех элементах сетей. В соответствии с ГОСТом на зажимах электроприемников значение коэффициента несинусоидальности напряжения (отношения действующего значения несинусоидального напряжения к номинальному напряжению) длительно допускается в норме до 5% и максимально до 10%.