Показатели качества электроэнергии
Качество электроэнергии: основные показатели, мероприятия по улучшению показателей качества электроэнергии
Показатели качества электроэнергии
Качество электроэнергии характеризуется показателями, определяющими степень соответствия напряжения к частоты в сети их нормированным значениям, Обычно предполагается, что работа всех электроприемников (ЭП) и аппаратов наиболее целесообразна с технической и экономической точек зрения при номинальных параметрах (/ноя, Uном. /ном). На первых этапах проблема качества электроэнергии состояла в поддержании уровней напряжения и частоты сети, близких к номинальным. В последние годы появилось большое количество нетрадиционных электроприемников (прокатные станы, дуговые сталеплавильные печи, выпрямительные установки, электрифицированный транспорт, электролиз) с резкопеременными нагрузками либо неравномерностью их распределения по фазам и наличием несинусоидальных токов и напряжений. Эти новые виды ЭП привели к нарушениям качества электроэнергии.
В настоящее время действует ГОСТ 54149, устанавливающий требования к качеству электрической энергии в электрических сетях общего назначения переменного трехфазного и однофазного тока частотой 50 Гц в точках, к которым присоединяются приемники или потребители электрической энергии.
Показатели качества электрической энергии (ПКЭ) подразделяют на две группы: основные ПКЭ и дополнительные ПКЭ. Основные ПКЭ определяют свойства электрической энергии, характеризующие ее качество.
К основным ПКЭ, для которых установлены допустимые значения, относят: отклонение напряжения, размах изменения напряжения, дозу колебаний напряжения, коэффициент несинусоидальности кривой напряжения, коэффициент v-й гармонической составляющей, коэффициент обратной последовательности напряжений, коэффициент нулевой последовательности напряжений, отклонение частоты. Дополнительные ПКЭ представляют собой формы записи основых ПКЭ, используемые в других нормативно-технических документах.
Отклонение частоты одинаково для всей энергосистемы, так как значение частоты в данный момент определяется частотой вращения генераторов. В нормальных установившихся режимах все генераторы имеют синхронную частоту. Поэтому отклонение частоты — это общесистемный показатель качества электроэнергии. Напряжения в различных точках сети имеют разные значения. Поэтому показатели качества напряжения локальные, т. е. имеют разные значения в различных точках электрической сети.
В реальных режимах электрических сетей напряжения всегда отличаются от номинальных. Эту разницу характеризуют ряд ПКЭ: отклонение напряжения, размах изменения напряжения, доза колебания напряжения и др.
Отклонение напряжения — это разность между действительным значением напряжения U и его номинальным значением для сети Uном.
Если U и Uном выражаются в вольтах или киловольтах, то отклонение напряжения в тех же единицах равно
V = U – Uном
Отклонение напряжения в процентах номинального:
Размах изменения напряжения — это разность между амплитудными или действующими значениями напряжения до и после одиночного изменения напряжения.
Размах изменения напряжения, %, вычисляют по формуле:
где Ui и Ui-1 — значения следующих друг за другом экстремумов (или экстремума и горизонтального участка) огибающей амплитудных значений напряжения, В, кВ.
Если друг за другом следуют наибольшее и наименьшее значения Umax и Umm* то размах изменения напряжения, %, равен
Нормы на допустимые размахи изменения напряжения определены только на входах осветительных установок. Для остальных приемников электроэнергии размахи изменения напряжения не нормируются.
Коэффициент обратной последовательности напряжений — это показатель качества, определяющий несимметрию напряжений, %:
где U2(1) — действующее значение напряжения обратной последовательности основной частоты трехфазной системы напряжений, В, кВ.
Аналогично определяется коэффициент нулевой последовательности напряжений при трехфазной четырехпроводной системы. Коэффициент кои определяется тем же выражением, что и k2U только вместо U2(1) используется действующее значение нулевой последовательности основной частоты U0(1).
Коэффициент несинусоидальности кривой напряжений:
где Uν — действующее значение ν-й гармонической составляющей напряжения, В, кВ; ν — порядок гармонической составляющей напряжения; N – порядок последней из учитываемых гармонических составляющих напряжения.
При определении кнс и допускается не учитывать гармонические составляющие порядка ν > 40 и (или) составляющие, значения которых меньше 0,3 %.
Влияние низкого качества электроэнергии на работу сетей и электрооборудовании проявляется в увеличении потерь электроэнергии; сокращении сроков службы оборудования; технологическом ущербе, состоящем в снижении производительности (недоотпуск продукции), ухудшении качества, а иногда и браке.
Потери мощности в сети и в электрооборудовании изменяются в зависимости от значения напряжения. Например, нагрузочные потери, т.е. потери в продольной части схем замещения линий и трансформаторов, пропорциональны квадрату тока и обратно пропорциональны квадрату напряжения. Потери холостого хода пропорциональны квадрату напряжения. Из сказанного следует, что регулирование напряжения изменяет потери мощности и электроэнергии.
Искажение симметрии и синусоидальности доков и напряжений приводит к дополнительным потерям мощности в линиях, трансформаторах, вращающихся машинах и батареях конденсаторов. Поэтому мероприятия по повышению качества электроэнергии приводят к уменьшению потерь мощности и электроэнергии.
Влияние качества электроэнергии на сроки службы электрооборудования проявляется в основном в превышении температуры проводников и изоляции над допустимыми значениями, что приводит к их ускоренному старению. Особенно сильно влияют положительные отклонения напряжения на уменьшение срока службы ламп накаливания. Высшие гармоники часто приводят к выходу из строя БК, особенно при возникновении резонанса.
Технологический ущерб определяется видом технологического процесса и выпускаемой продукции. Обычно технологический ущерб проявляется в снижении количества или качества выпускаемой продукции, в браке продукции и даже в нарушении технологических процессов. Снижение количества и качества продукции оценивается с помощью так называемых экономических характеристик, определяющих зависимость изменения общей стоимости продукции от уровня подводимого напряжения. Экономические характеристики экспериментально получают для каждого вида предприятия. Для разных видов предприятий они различны. Некоторые технологические процессы, например выращивание кристаллов в особых условиях, стекольное производство, особенно чувствительны к качеству напряжения.
Нарушение технологических процессов происходит из-за неправильной работы систем автоматики. Системы автоматического управления содержат много электронных элементов, чувствительных к качеству электроэнергии.
Основным показателем качества электроэнергии, определяющим технологический ущерб и потери электроэнергии в промышленных и городских сетях, является отклонение напряжения. Экономический ущерб из-за низкого качества напряжения для ряда производств имеет существенное значение. Понижение напряжения приводит к резкому снижению светоотдачи ламп, нестабильность напряжения в городских сетях приводит к массовому использованию стабилизаторов напряжения.
Показатели качества электроэнергии можно записать в порядке уменьшения их влияния на потери мощности и срок службы оборудования, а также на снижение количества и качества продукции следующим образом:
1) отклонение напряжения и частоты;
2) несимметрия напряжения и тока
3) несинусоидальность кривых напряжений и токов;
4) размах изменения напряжения.
В порядке снижения степени влияния на нарушение технологических процессов указанные показатели качества можно записать в последовательности 3, 4, 2, 1.
<== предыдущая лекция | | | следующая лекция ==> |
Основные элементы баланса мощности | | | Измерительные трансформаторы. |
Дата добавления: 2016-05-05; просмотров: 2110;