Основные показатели, определяющие качество электроэнергии

Качество электроэнергии – это соответствие основных параметров энергосистемы нормам, принятым при производстве, передаче и распределении электроэнергии. Выход показателей качества за установленные нормы приводит к следующим негативным последствиям:

• увеличению расхода и потерь электроэнергии в системах электроснабжения;
  
• снижению надёжности работы оборудования;
  
• возникновению нарушений технологических процессов с одновременным снижением объёмов выпуска продукции.
  

Показатели качества определены в ГОСТ Р 54149-2010«Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения». Рассмотрим ниже основные из них.

Основные показатели

Согласно данного стандарта, основными показателями, характеризующими качество электроэнергии, можно считать:

Отклонения частоты и напряжения

Отклонением частоты является усреднённая за 10 минут разность между фактической величиной основной частоты и её номинальной величиной. При этом допускаются:

• в нормальном режиме работы отклонения не более 0,1 Гц;
  
• кратковременные отклонения не более 0,2 Гц.
  

Отклонением напряжения считается разность между фактической величиной напряжения и её номинальной величиной. Допускаются следующие отклонения напряжения при нормальной работе сети:

• на зажимах аппаратов и электродвигателей для их управления и пуска от -5 до +10%; 
  
• на зажимах аппаратов рабочего освещения от -2,5 до +5%; 
  
• на зажимах других электроприёмников не более 5%.
  

При этом, в после аварийных режимах понижение напряжения дополнительно допускается не более 5%. Основными причинами отклонений напряжения являются:

• изменения режимов работы энергосистемы и электрических приёмников;
  
• большие значения индуктивных сопротивлений линий 6-10 кВ.
  

В целях поддержания данного параметра в допустимых пределах используются следующие методы:

• регулирование напряжения на отходящих линиях
  
• регулирование напряжения на шинах подстанций;
  
• совместное регулирование при одновременном снижении (повышении) напряжения и на ПС, и на линиях;
  
• дополнительное регулирование, когда требуется локальное изменение напряжения у конкретного потребителя;
  
• регулирование напряжения за счёт изменения схем электроснабжения.
  

Колебания частоты и напряжения

Это разность между наибольшей и наименьшей величиной основной частоты при достаточно быстром изменении параметров сети со скоростью изменения частоты не менее 0,2 Гц/сек. Колебания напряжения можно оценить при помощи следующих показателей:

• Размаха изменения напряжения.
  
• Частоты изменения напряжения.
  
• Интервала между изменений напряжения.
  

Такого рода колебания возможны при работе приёмников резко меняющих свою нагрузку (сварочных машин, дуговых электропечей, прокатных электродвигателей). В итоге, в электрической сети появляются резкие толчки мощности потребляемой потребителем, приводящие к значительным изменениям напряжения сети.

При этом ухудшается работа обычных потребителей, подключённых к данной сети. Для сглаживания колебания напряжения используются следующие устройства:

• быстродействующий синхронный компенсатор;
  
• синхронный двигатель;
  
• статический источник реактивной мощности.
  

Коэффициент несимметрии напряжения основной частоты

Несимметрия напряжений – это неравенство линейных и фазных напряжений по амплитуде и углу сдвига между ними.

В данном случае нормируемый показатель несимметрии – это коэффициент обратной последовательности напряжения, который равен отношению напряжения обратной последовательности к номинальному линейному напряжению. Сегодня данный коэффициент не превышает 2%.

Коэффициент несинусоидальности формы кривой напряжения

Коэффициент несинусоидальности формы кривой напряжения на зажимах электрических приёмников не должен превышать 5%.

Причины возникновения и следствия

Полное понимание показателей качества электроэнергии с обязательным анализом причин и следствий от их изменения позволяет современным энергосистемам удерживать их в допустимых пределах.

В итоге потребителям поступает электрическая энергия полностью соответствующая тем параметрам, которые требуются для продолжения нормального производственного процесса. Стоит отметить, что и сегодня энергетики продолжают искать средства и методики для поддержания параметров сети в допустимых пределах.