Показатели качества
Систему показателей качества электроэнергии образуют количественные характеристики отклонения и колебания изменений частоты и действующего значения напряжения, его формы и симметрии в трехфазной системе. Качество электроэнергии нормируется ГОСТ 1309-97.
Существуют нормируемые и ненормируемые показатели качества электроэнергии:
Нормируемые:
1. Отклонение напряжения ∆U, %
2. Размах изменения напряжения δU, %
3. Коэффициент искажения синусоидальности напряжения КU, %
4. Коэффициент несимметрии по обратной последовательности К2U, %
5. Коэффициент несимметрии по нулевой последовательности К0U, %
6. Коэффициент n-ой гармонической составляющей напряжения Кu(n), %
7. Отклонение частоты ∆f, Гц
8. Доза Фликера Pt
Ненормируемые:
1. Коэффициент временного перенапряжения КперU
2. Импульсное напряжение Uимп
3. Длительность провала напряжения ∆tп
1 Отклонение напряжения ∆U, %
%
для силовых установок (двигателей) ∆U = ± 5%, max доп ∆U = ± 10%,
для освещения ∆U = +5 – 2,5%
|
|
Влияние отклонения напряжения на работу электроприемников
- при повышении напряжения на 10% освещенность увеличивается на 40%, при снижении на 10% уменьшается на 40%. При повышении напряжения на 7% уменьшается срок службы ламп, при снижении на 7% происходит мерцание ламп,
при снижении напряжения на 15-20% люминесцентные лампы не зажигаются.
- снижение напряжения ведет к уменьшению момента на валу электродвигателя, при отклонении на 10% происходит усиленное старение изоляции, срок службы сокращается вдвое.
- при U = 0.9Uн время сварки увеличивается на 20%, при выходе напряжения за пределы (0,9÷1,1)Uн – ухудшается качество сварных швов, при выходе за (0,85÷1,15)Uн – наступает брак сварных швов.
- в электротермических установках – происходит увеличение длительности технологического процесса, уменьшение производительности.
- электролизные установки – снижение напряжения приводит к увеличению расхода электрической энергии, при снижении на 5% производительность снижается на 8%, при увеличении напряжения на 5% наступает перегрев ванн.
2 Размах изменения напряжения δU, %.
Колебания напряжения оценивают размахом изменения напряжения.
Размах изменения напряжения — разность между следующими друг за другом действующих значений напряжения любой формы (экстремумов), т. е. между следующими друг за другом максимальным и минимальным значениями огибающей действующих значений напряжения, выраженная в %.
Огибающая действующих 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 δU, определяется как разность между соседними экстремумом (максимумом U max или минимумом U min) и горизонтальным участком или как разность между соседними горизонтальными участками:
Частота повторения изменения напряжения — число одиночных изменений напряжения в единицу времени:
Колебания напряжения в сетях промышленных предприятий возникают в результате работы мощных резкопеременных нагрузок: электродуговых сталеплавильных печей, сварочных агрегатов, вентильных преобразователей и т.д.
В свою очередь колебание напряжения сказывается на зрительном восприятии человека (утомляемости глаз), а также на работе различных устройств. При снижении напряжения на 15% отключаются магнитные пускатели.
Одной из характеристик колебания напряжения является Фликер - от англ. «мерцание» - это субъективное восприятие колебаний светового потока искусственных источников освещения, вызванных колебаниями напряжения в электрической сети, питающей эти источники.
Доза Фликера – мера восприимчивости человека к воздействию Фликера за установленный промежуток времени.
Pst – кратковременная 10 мин.
Pit – длительная 120 мин.
Предельно допускаемые значения δU = ±10 %
3 Коэффициент искажения синусоидальности напряжения КU, %
- характеризует отклонение формы кривой от синусоидальной, которое вызвано наличием нелинейных элементов в электрической сети. Ток потребляемый такими электроприемниками имеет несинусоидальную форму и содержит высшие гармоники, как правило, кратные основной частоте сети. Воздействие токов высших гармоник, протекающих по сети, вызывает падение напряжения, форма которого повторяет форму тока, чем и обусловлены искажения формы напряжения. Для определения коэффициента искажения синусоидальности напряжения учитываются от 2 до 40 гармоники:
Нормируемые допустимые значения коэффициента искажения синусоидальности напряжения:
Бытовые приемники резко влияют на синусоидальность напряжения. В сетях 0.22кВ преобладает 3-я гармоническая составляющая, ее доля может достигать 1% только за счет бытовой техники. В промышленности основным источником гармонических составляющих являются их нелинейные элементы: дуговые печи, сварочное оборудование, тиристорные преобразователи.
Влияние несинусоидальности напряжения на работу электроприемников.
1. Создается дополнительной нагрев всех элементов сети.
2. Резко возрастают диэлектрические потери мощности изоляции электроустановок, что ведет к перегреву элементов сети и преждевременному выходу из строя.
3. Высшие гармонические составляющие вызывают ложную работу релейной защиты.
4. Высшие гармоники создают погрешность при учете электроэнергии, до 100%.
5. Высшие гармоники отрицательно влияют на качество выпрямленного напряжения.
4 Коэффициент несимметрии по обратной последовательности К2U, %
К2U – представляет собой отношение действующего значения напряжения обратной последовательности U2 к номинальному значению междуфазного напряжения Uн, выраженное в процентах.
5 Коэффициент несимметрии по нулевой последовательности К0U, %
К0U – представляет собой отношение действующего значения напряжения нулевой последовательности U0 к номинальному фазному напряжению Uн, выраженное в процентах.
Предельно допускаемое значение для этих коэффициентов 4%.
Влияние несимметрии напряжения на величину результирующих напряжений сети и работу электроприемников:
В эл. двигателях: наличие напряжения обратной последовательности обеспечивает создание вращающегося момента в статоре в направлении, противоположенном вращающемуся моменту номинального напряжения. Это приводит к снижению вращающегося момента на валу эл. двигателя, его перегреву, ускоренному старению изоляции. Так например при К2U = 4% срок службы эл. двигателя сокращается вдвое. Несимметрия напряжения вызывает перегрузку одной фазы и недогрузку двух других, вызывает несимметрию ЭДС и токов, а наличие напряжения нулевой последовательности обеспечивает дополнительное подмагничивание магнитопровода, что ведет к дополнительным потерям.
|
|
В ЛЭП: перегрузка одной из фаз в следствии несимметрии напряжения снижает пропускную способность линии.
В конденсаторных установках и выпрямительных агрегатах снижается их мощность. У однофазных эл. приемников несимметрия напряжения проявляется как отклонение напряжения.
6 Коэффициент n-ой гармонической составляющей напряжения КU(n), %
Предельно допускаемое значение коэффициента n-ой гармонической составляющей напряжения определяют по формуле:
КU(n) пред = 1,5 КU(n) норм
где КU(n) норм - нормально допускаемые значения коэффициента n-ой гармонической составляющей напряжения, определяемые по таблице.