Качество электрической энергии: определение, основные показатели качества электроэнергии

Потребители электрической энергии: определение, классификация (по надежности электроснабжения, режимам работы, роду тока, мощности, частоте напряжения)

Потребителей электрической энергии-электроприемник или группа электроприемников, объединенных технологическим процессом и размещающихся на определенной территории.

1.по обеспечению надежности электроснабжения:

I категории – электроприемники, перерыв электроснабжения которых может повлечь за собой: опасность для жизни людей, значительный ущерб народному хозяйству, повреждение дорогостоящего основного оборудования, массовый брак продукции, расстройство сложного технологического процесса, нарушение функционирования особо важных элементов коммунального хозяйства (группа электроприемников, бесперебойная работа которых необходима для безаварийного останова производства с целью предотвращения угрозы жизни людей, взрывов, пожаров и повреждения дорогостоящего основного оборудования.)

II категории – электроприемники, перерыв электроснабжения которых приводит к массовому недоотпуску продукции, массовым простоям рабочих, механизмов и промышленного транспорта, нарушению нормальной деятельности значительного количества городских и сельских жителей.

III категории – все остальные электроприемники.

Потребители электрической энергии характеризуются по:

1. суммарной установленной мощности электроприёмников;2. по принадлежности к отрасли промышленности (например сельское хозяйство);3. по тарифной группе;4. по категории энергетической службы.

Электр.установки выше 1 кВ подразделяются на установки:

1) с изолированной нейтралью (напряжением 35 кВ и ниже);2) с компенсированной нейтралью, применяются для сетей напряжением до 35 кВ и редко 110 кВ;3) с глухозаземленной нейтралью (напряжением 110 кВ и выше).

По роду тока все электроприемники, работающие от сети, можно разделить на электроприемники переменного тока промышленной частоты 50 Гц переменного тока повышенной или пониженной частоты, постоянного тока.

Для получения частоты до 10 000 Гц применяют тиристорные преобразователи, для частоты свыше 10 000 Гц используют электронные генераторы.

К характерным электроприёмникам относят следующие группы:

Электродвигатели силовых и общепромышленных установок; Электродвигатели производственных станков;

Электрические печи; Электротермические установки; Осветительные установки; Выпрямительные и преобразовательные установки.

Электроприемники первых четырех групп по традиции называют силовыми. Электроприемники постоянного тока

Постоянный ток применяют в гальваническом производстве (хромирование, никелирование и т.д.), для сварки на постоянном токе, для питания двигателей постоянного тока и т.п.

Режимы работы:1.Кратковременные-эп работает при ном.мощности в теч.времени,когда его темп.не успевает достичь уст.значения, при откл. Его темп.успевает снизится до темп.окр.среды,2продолжительный-эп работающего в ном.режиме,с продолжительно неизм.или мало изм.нагрузкой.3.повторно-кратковременный-эп при работе кратко-временные рабочие периоды с опр.нагрузкой чередуются с паузами,малая продолж.пауз.Хар-ся относительной продолж.вкл.-паспортная величина.

Определение расчетной нагрузки (силовой нагрузки трехфазных электроприемников, однофазных электроприемников, однофазных электроприемников, работающих в повторно-кратковременном режиме).

Расчетные нагрузки промышленных предприятий

Величина расчетной нагрузки зависит от числа и установленной мощности электроприемников, характера производства и степени автоматизации - производственного процесса.(не менее 30мин.)

1. Номинальная активная мощность для одного электроприемника определяется по формулам:

для приемников освещения и электродвигателей при длительном режиме работы

 для электродвигателей повторно-кратковременного режима работы

для трансформаторов электропечей

для трансформаторов сварочных машин и аппаратов и сварочных трансформаторов ручной сварки

ПВн - номинальная (паспортная) продолжительность включения, отн. ед.;

Рн.п - паспортная мощность электродвигателя при номинальной относительной продолжительности включения, квт;

Sn - паспортная мощность трансформатора, ква;

cosjн- коэффициент мощности электропечи, сварочного аппарата или сварочного трансформатора при номинальных условиях.

Номинальная мощность группы электроприемников определяется как сумма номинальных мощностей всех электроприемников:

где ру - номинальная мощность электроприемника, квт;

n - общее число электроприемников в группе.

2. Расчетные нагрузки

Для одного электроприемника расчетная активная мощность принимается равной:

при длительном режиме работы

при повторно-кратковременном режиме работы

где ру - номинальная мощность электроприемника, квт.

При повторно-кратковременном режиме работы электроприемника установленная мощность должна быть приведена к длительному режиму работы по одной из формул (3-2) или (3-4).

Расчетная реактивная мощность одного электроприемника определяется из выражения

где j - фазовый угол тока электроприемника при режиме расчетной нагрузки.

Для группы электроприемников числом до 3 включительно активная и реактивная расчетные мощности определяются как суммы соответственно активных и реактивных нагрузок электроприемников группы.

3. Определение коэффициента максимума

Величины расчетных активной и реактивной мощностей группы электроприемников определяется по формулам:

где Рсм — средняя активная мощность для группы электроприемников за наиболее нагруженную смену, квт;

tgj — соответствует характерному для данной группы электроприемников значению фазового угла в режиме максимальной активной мощности.

Полная расчетная мощность определяется из выражения

расчетный ток — по формуле

где Uн — номинальное напряжение сети, кв.

Коэффициент мощности при режиме расчетной нагрузки равен:

Качество электрической энергии: определение, основные показатели качества электроэнергии

Существующее качество электрической энергии основывается на ГОСТе 13169-87 — это «нормы качества электроэнергии и ее приемников», которые присоединены к электросетям общего назначения. Для самых распространенных электрических сетей 3х-фазного тока основные показатели качества электрической энергии следующие:

1) колебания и отклонения рабочей частоты;

2) размах и отклонения изменения номинального напряжения;

3) несинусоидальность кривой формы рабочего напряжения;

4) несимметрия 3х-фазной сети, а также смещение нейтрали;

5) неуравновешенность рабочего напряжения.

Отклонение рабочей частоты является разностью между ее номинальным и фактическим значениями, которая усреднена за 10 минут. В своём нормальном режиме работы отклонения частоты должны находиться в пределах около ±0,1 Гц.

Отклонение номинального напряжения представляет собой относительную разность (выражаемой в процентах) между его номинальным Uном и фактическим U значениями, которая возникает при относительно медленном изменении своего режима. Могут быть допущены следующие пределы отклонения рабочего напряжения от номинального значения: на выводах электродвигателей и устройствах для их запуска и управления - от -5 до +10%; на выводах электрических приборов освещения в общественных и производственных помещениях - от -2,5 до +5%; на выводах прочих электрических приемников - ±5%.

Колебания рабочего напряжения обуславливается размахом его изменения - то есть, относительной разностью между наименьшим Umin и наибольшим Umax действующими значениями электрического напряжения. Для уменьшения колебаний понижают сопротивление питающей электросети, используют конденсаторы, приближают электрические приемники к источникам электропитания и т.д.

Несинусоидальность формы кривой рабочего напряжения может допускаться в таких пределах: существующее значение всех высших гармоник на электрических выводах любого приемника не должно быть больше 5% имеющейся величины напряжения основной рабочей частоты. Несимметрия 3х-фазной системы электроснабжения обуславливается напряжением обратной последовательности, которое не должно превышать номинального значения на 2% на выводах трехфазного приемника.

4.Электрическое освещение: основные определения, системы освещения, виды освещения, источники света.

Естественное освещение в помещении может формироваться прямыми солнечными лучами, рассеянным светом небосвода и отраженным светом от земли и других объектов.

Искусственное освещение создается лампами накаливания или газоразрядными лампами низкого и высокого давления.

Совмещенное освещение представляет собой дополнение естественного освещения искусственным в темное и светлое время суток при недостаточном естественном освещении.Все системы освещения делятся на естественные, совмещённые и искусственные.Естественное освещение осуществляется через световые проемы и может быть боковым, верхним или комбинированным. Боковое освещение осуществляется через окна. Верхнее - через световые фонари, иллюминаторы размещающееся в перекрытиях, имеющие различные формы и размеры, Комбинированное через окна и световые фонари.Совмещённое освещение применяют в помещениях с недостаточным естественным светом, который дополняется искусственными источниками света.Искусственное освещение устраивается для работы при недостаточном естественном освещении или в темное время суток, также в местах, где отсутствует естественное освещение.

По назначению все системы искусственного освещения подразделяют на: общее, местное и комбинированное, а также устраиваются специальное освещение безопасности (аварийное или эвакуационное), дежурное и переносное.

Электрические источники света и осветительные приборы

По принципу преобразования :

Лампы накаливания имеют невысокую светоотдачу (7 - 30 лм/Вт) относительно небольшой срок работы - до 1 000 ч. поэтому эксплуатация экономически невыгодна.

Газоразрядные источники света - люминесцентные трубчатые лампы типа ЛБ, ЛДЦ, ЛБЦТ, ЛДЦУФ (ЛХЕ) и др. низкого давления могут работать в закрытых помещениях при температуре до 4°С, их применение открытых площадках невозможно. Дуговые ртутные люминесцентные лампы высокого давления. Преимущество этих источников света перед лампами накаливания заключается в высокой светоотдаче (от 40 до 80 лм/В) и большой продолжительности работы (до 2000 ч). В последние годы появились новые галогенно-натриевые газоразрядные лампы высокого давления типа МГЛ, НЛВД, ДНаТ, которые имеют высокую светоотдачу.

Газоразрядные источники света по эксплуатационным качествам в 4 - 10 раз экономичнее ламп накаливания.

Осветительные приборы - устройства, состоявшие из источника света и арматуры. Они бывают ближнего действия - светильники и дальнего действия - прожекторы.

Все светильники делятся на три класса прямого, рассеянного и отраженного света.

Расчет искусственного освещения. Светотехнический расчет сводится к выбору систем освещения, источников света, определению норм и осветительных приборов, высоты подвеса и расчету уровня освещенности.

Расчет уровня освещенности производится: точечным методом; методом коэффициента использования светового потока; метод удельных мощностей.