- Що таке якість електроенергії?
- Основні показники якості електроенергії
- Як перевірити і виміряти якість електричної енергії?
- Як самостійно виявити зниження якості електроенергії?
Допоможіть розробці сайту, ділитися статтею з друзями!
У типовому договорі енергопостачання детально прописані зобов'язання постачальника. Одне з них стосується показників якості електроенергії. Буде корисним дізнатися, що конкретно мається на увазі під цим терміном, про які показники йдеться, а також отримати інформацію про діючі нормативні документи. Ці відомості дозволять грамотно скласти претензію до постачальника, якщо якість електроенергії не відповідає встановленим вимогам стандарту ГОСТ.
Що таке якість електроенергії?
Для кожного типу електричної мережі встановлені певні характеристики (параметри якості). Відповідність між ними і дійсними значеннями визначає якість електричної енергії.
Зміни ПКЕ можуть виникнути внаслідок втрат електроенергії при передачі на відстань, збільшенням споживаної навантаження, електромагнітних явищ і т.д.
Для оцінки якості електрики здійснюються заміри основних показників КЕ. Детально вони розписані в нормах ГОСТу 13109-97, а також в його новій редакції 13109 99, наведемо витяги з коротким описом кожного показника.
Основні показники якості електроенергії
Оскільки ідеальної відповідності номінальним параметрам домогтися неможливо, в нормуванні показників передбачені відхилення. Вони можуть бути допустимими і гранично допустимими. Нижче перераховані основні показники якості і вказані прийнятні норми для кожного з них
відхилення напруги
Даний показник визначається за допомогою спеціального коефіцієнта, що характеризує усталені відхилення по відношенню до номінальних. Для розрахунку використовується наступна формула: δU вуст = 100% * (U т - U н) / Uн, де U т - поточний показник, U н - номінальний. Вимірювання показників якості проводиться на приймачах електроенергії. Осцілограмма даного процесу представлена нижче.
Такі відхилення якості характерні при істотних змінах навантаження або великі втрати в процесі передачі електроенергії. Допустимими вважаються показники при U вуст не більше 5, 0%, гранично допустимі - 10, 0%.
коливання напруги
Даний параметр характеризує тимчасові відхилення амплітуди коливань електроструму. Осцілограмма процесу представлена на малюнку 1. Це складовою параметр якості електроенергії, оскільки для характеристики коливань напруги необхідно враховувати:
- розмах змін;
- дозу коливань (частоту повторень);
- тривалість відхилень.
Для перших двох пунктів необхідно дати невеликі пояснення.
Розмах зміни напруги.
Даний параметр якості електроенергії описується різницею між максимальними і мінімальними відхиленнями. Коефіцієнт розмаху визначається наступною формулою: (U Pmax - U Pmin) / U ном, де U Pmax - максимальна величина розмаху, U Pmin - мінімальна, U ном - номінальне значення. Допустиме значення для коефіцієнта розмаху - не більше 10%.
Доза коливань напруги.
Цей критерій служить для опису частоти, з якою відбуваються відхилення. Слід враховувати, що якщо часовий період між коливаннями менше 30, 0 мілісекунд, то їх необхідно розглядати як одне відхилення.
Для розрахунку використовується такий вираз: F повт = m / T, при цьому m визначає кількість змін за певний часовий період вимірювань - Т, що дорівнює 10-ти хвилинах. Норми цього показника безпосередньо пов'язані з дозою флікера, вона буде описана нижче.
відхилення частоти
В системах загального призначення для цього параметра встановлено значення 50, 0 Гц. Норми стандарту допускають збільшення або зменшення частоти на 2, 0% або 4, 0% (допустимі та граничні показники, відповідно). Перевищення допустимих відхилень частоти призводить виходу з ладу імпульсних БП, збоїв в роботі електрогенераторів.
доза флікера
Даний параметр описує вплив на людину, вироблене мерехтінням джерел світла через зміни амплітуди електроструму. Вимірювання проводяться за допомогою спеціальних приладів, що визначають допустимий мерехтіння.
Коефіцієнт тимчасового перенапруги
Ця характеристика визначає наскільки поточна амплітуда вище гранично допустимого порогу. Такі відхилення характерні при КЗ або комутаційних процесах. Випадковий характер відхилень не дозволяє нормувати показник, але зібрана статистика використовується при визначенні якості електроенергії однофазної або трифазної мережі.
провал напруги
Під цим параметром розуміється значне зниження амплітуди (більше 10, 0% від номінального), з подальшим відновленням. Причиною провалів напруги може бути КЗ, різке збільшення навантаження.
Характеристики для даного показника якості електроенергії описуються наступними складовими:
- Глибина «просідання» напруги, в деяких випадках вона може прагнути до нуля.
- Кількістю відхилень за певний проміжок часу.
- Тривалістю.
Останнє вимагає пояснень.
Тривалість провалу напруги.
За цим критерієм можна судити як про якість, так і надійності електропостачання. «Просідання» з мінімальною тривалістю може не викликати збоїв в роботі електричних і електронних пристроїв. При тривалості в кілька секунд, велика ймовірність відключення обладнання з електричними або електронними схемами управління. Крім цього зростає реактивна складова електродвигунів, що призводить до зниження коефіцієнта потужності.
У зв'язку з випадковою природою явища, його нормування не передбачено.
імпульсна напруга
Виявляється у вигляді короткострокового (до 10-ти мілісекунд) збільшення амплітуди електроенергії. Викликати такий різкий стрибок можуть комутаційні процеси або грозові розряди. Оскільки такі стани мережі носять випадковий характер, нормування імпульсів не передбачено.
Для опису високочастотних імпульсів використовуються наступні характеристики:
- Параметр максимальної амплітуди. У мережах до 1-го кВ, при прямому влученні розряду блискавки, амплітуда викиду може досягати 6-ти кВ.
- Тривалість. Тривалість Високоамплітудний (грозового) імпульсу, як правило, не перевищує декількох мілісекунд.
Несиметрія напруг у трифазній системі
До такого явного погіршення якості електроенергії може призвести неправильно розподілене навантаження між фазами одного ланцюга, КЗ на землю, обрив нейтрали, під'єднання споживача з несиметричним навантаженням.
У зв'язку з цим встановлено вимогу, згідно з яким різниця навантаження між фазами одного ланцюга не повинна бути більше 30, 0% в межах одного електрощита і 15, 0% в початковій точці лінії живлення.
Для визначення показників несиметрії використовуються коефіцієнти нульовий і зворотної послідовностей. Перший розраховується за формулою: К нп = 100% * U нп / U ном, другий: Коп = 100% * U оп / U ном, де U нп - амплітуда нульової послідовності, U оп - зворотною.
Згідно зі встановленими нормами регулювання напруги в мережах до 1-го кВ значення U нп і U оп повинні бути не більше 2% і 4% (допустимий і граничне значення).
Несинусоїдальність форми кривої напруги
Даний вид неякісної електроенергії пов'язаний з наявністю сторонніх гармонік. Чим вище частотність паразитного складової, тим більше величина спотворення. Це видно якщо порівняти гармоніку струму високої (див. Рис. 5) і третього порядку (рис. 6).
Причина такого відхилення - підключення до мережі споживача з нелінійної ВАХ. Характерний приклад - перетворювач на тиристорах.
Для опису даного відхилення від якісних показників використовується коефіцієнт синусоїдальних спотворень, який визначається формулою Кі = ⎷ ΣU N 2 / U ном * 100%, де U - амплітуда гармонік.
Допустимі і гранично допустимі норми, що характеризують якісну або неякісну електроенергію для різних мереж, наведені в таблиці нижче.
Як перевірити і виміряти якість електричної енергії?
Перш, ніж приступати до вимірів, що визначає якість електрсеті, слід взяти до уваги, що ПКЕ повинні бути зафіксовані представниками постачальника електроенергії. За результатами перевірки складається акт, на підставі якого можна пред'являти претензію.
Для перевірки всіх характеристик електроенергії на відповідність вимогам ГОСТ 53144-2013, ГОСТ Р 54149-2010 і іншим нормативним документам, потрібна спеціальна вимірювальна техніка. Але частина основних показників можна виміряти, використовуючи звичайний мультиметр або визначити невідповідність за непрямими ознаками.
Як самостійно виявити зниження якості електроенергії?
Перерахуємо показники, які можна перевірити, використовуючи мультиметр в режимі вимірювання змінної напруги:
- Усталена відхилення.
- Перенапруження (включаючи перекіс фаз).
- Провали.
Другий і третій пункт досить умовні, тривалість спотворення може бути недостатньою для реакції приладу, а перепади напруги буде складно відрізнити від перенапруг і провалів.
До непрямих методів визначення якості електроенергії відноситься аналіз стану мережі по роботі лампи з ниткою розжарення. Занадто яскраве світіння вкаже на підвищену напругу, тьмяне - буде свідчити про «просідання», миготіння засвідчить перепади.
Нехарактерна робота електрообладнання також свідчить про недостатню якість електроенергії. Наприклад, компресор холодильника постійно функціонує, нестабільна робота електроніки, мимовільне відключення побутової техніки, все це вказує на недостатнє напруга в побутової мережі. Перевищення напруги викличе спрацьовування реле захисту, якщо воно було встановлено.