Показатели качества электроэнергии

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 5/;

2) установившееся отклонение напряжения 5и_у

3) размах изменения напряжения 5U_t;

4) дозу фликера (мерцания или колебания) P_t;

5) коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения К_и;

6) коэффициент п-й гармонической составляющей напряжения Кщ_п)

7) коэффициент несимметрии напряжений по обратной последовательности К_2и;

8) коэффициент несимметрии напряжений по нулевой последовательности К_0и

9) глубину и длительность провала напряжения 5и_п ;

10) импульсное напряжение и_имп;

11) коэффициент временного перенапряжения ^_пери.

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

1) частоту повторения изменений напряжения F_5Ut;

2) интервал между изменениями напряжения Dt_{i i+1}

3) глубину провала напряжения Аи_п, Dt_n;

4) частота появления провалов напряжения

5) длительность импульса по уровню 0,5 его амплитуды At_{um0 5};

6) длительность временного перенапряжения At _пи .

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

Отклонение частоты и причины его возникновения

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

8/=/-/ .                                                                         (19.1)

ном

Допустимые нормы по отклонениям частоты составляют:

8/ =±0,2Гц; 8/ _д = ±0,4Гц .

•у норм                      ^J             ' ^J J пред                                ^J             '

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 быть обеспечено равенство (баланс) ме­жду мощностью генераторов электростанций и мощностью, потребляемой нагрузкой с учетом потерь мощности на передачу в электрической сети (см. разд. 13.2). Ввод резервной мощности возможен в системе за счет дополнительного расхода энергоносителя турбин электростанций.

Отклонение напряжения

Отклонение напряжения характеризуется показателем установившегося отклонения те­кущего значения напряжения U от номинального значения и_ном :

SU_y = ^U U^{U ном} 100%.                                            (19.2)

ном

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

8U_y._HopM = ±5% и 8U_y._nped = ±10%.

Колебания напряжения

Колебания напряжения характеризуются размахом изменения напряжения 8Ut, частотой повторения изменений напряжения F_sUt и интервалом между изменениями напряжения Dt_{i i+1}

дозой фликера P_t.

Источниками колебаний напряжения являются потребители электроэнергии с резкопе- ременным 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 £_кзсист системы. При распространении колебаний напряжения в любом направлении их частотный спектр сохраняется, а коэффициент затухания или усиления k_5Ut определяется соотношением

K U =¹+^^100%,з*^,                                                     (^19J)

ном

где S_кзсист - мощность короткого замыкания ступени трансформации; S_номт - номиналь­ная мощность трансформатора; u_{к з}* - напряжение короткого замыкания трансформатора.

Таким образом, возникая в какой-либо точке электрической сети и распространяясь по ней, колебания напряжения оказывают отрицательное воздействие на чувствительные к ним электроприемники, в основном на осветительные.

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 8Ut, определяется как разность между соседними экстремумом (максимумом U_max или минимумом U_min ) и горизон­тальным участком или как разность между соседними горизонтальными участками (рис. 19.1):

su_t=Umax - и_mm; su_t=^Umx ^-Umin 100% •

U н

Частота повторения изменения напряжения - число одиночных изменений на­пряжения в единицу времени:

F_и = m /T(1/ с,1/ мин,1/ ч),                                          (19.5)

где т- число изменений напряжения со скоростью изменения более 1 % в секунду за время Т.

Длительность изменения напряжения Dt_{i i+1} - интервал времени от начала одиночного изменения напряжения до его конечного значения (см. рис. 19.1).

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 P_t - 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

Pt = т^ JE g fJdU ²fdt