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:
1. Размаха изменения напряжения.
2. Частоты изменения напряжения.
3. 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, который 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.