Выбор номинальной мощности трансформаторов на подстанциях

«степени вредного воздействия на окружающую природную среду), накопленные в специальных водонепроницаемых контейнерах на месте базирования работающего персонала, вывозятся на санкционированную свалку, указанную городской Администрацией и согласованную центром Госсанэпиднадзора.

Периодичность вывоза твердых бытовых отходов осуществляется исходя из санитарных норм длительности их хранения. Производственные отходы вывозятся после окончания строительства.

Сбор строительных отходов должен осуществляться постоянно по мере продвижения по трассе.

Деревянные опоры, демонтированные с существующей ВЛ 0,38кВ,
реализуются местному населению на дрова.

Отходы неизолированного провода сдаются специализированному предприятию, имеющему лицензию на прием цветных металлов.

Отходы, содержащие горюче-смазочные материалы (отработанные масла, промасленная ветошь), накопленные в специальных герметичных емкостях, по окончании строительных работ сдаются специализированному предприятию для дальнейшей переработки и утилизации.

За период строительства плановой замены шин, фильтров, аккумуляторов и т.п. на технике участвующей в строительстве, производиться не будет.

Класс опасности и код отходов приведены в таблице «Характеристика отходов и способов их удаления », (см. приложение).

Подрядчик за свой счет осуществляет содержание и уборку строительной площадки и прилегающей к ней территории.

16.9 Возможные аварийные ситуации и мероприятия по их предупреждению

Возникновение аварийных ситуаций, связанных со строительством и эксплуатацией проектируемого объекта, возможно:

-при обрыве проводов, коротком замыкании;

-при пожаре.

Техническая надежность и пожаробезопасность планируемой деятельности гарантируется соответствием проектных решений требованиям нормативно-технической документации, регламентирующей правила по проектированию и эксплуатации ВЛ., КЛ и КТП (СНйП II1-4-Щ «Техника безопасности в строительстве», ПУЭ и т.д.), принятым с учетом климатических и природных условий района строительства.

С этой целью проектом предусматривается:

-установка грозозащитных и заземляющих устройств на опорах ВЛ. и КТП;

-выбор закрепления опор с учетом геологических

характеристик грунтов трассе; -антикоррозийное покрытие металлоконструкций; -установка линейной арматуры по условиям окружающей среды;

16.10 Охрана труда и промышленная безопасность

Организация строительной площадки, участков работ и рабочих мест должна обеспечивать безопасность труда работающих на всех этапах выполнения строительно-монтажных работ.

Производство работ в охранной зоне ЛЭП следует выполнять при наличии наряда-допуска и присутствии лица, ответственного за безопасное производство работ, назначенного из числа ИТР и прошедшего инструктаж по технике безопасности. Основным мероприятием по защите работающих от поражения электрическим током, наведенным действующей ВЛ., является надежное заземление проводов каждого монтируемого участка линии, и, кроме того, непосредственно в том месте, где производятся монтажные работы.

При выполнении работ на переходах через линии связи, радио линии и ВЛ. 6кВ необходимо согласовать отключение пересекаемых линий с организацией владельцем перехода. При этом должны составляться протоколы, в которых указывается: дата и часы производства работ, мероприятия по защите пересекаемых объектов от повреждения во время производства работ, фамилии ответственных руководителей работ и наблюдающих, организационные мероприятия по подготовке, выполнению и завершению работ. При демонтаже ВЛ. снимать одновременно все провода с опоры запрещается: их следует демонтировать по одному. Во избежание падения рабочего вместе с опорой при снятии двух последних проводов ее необходимо укрепить с трех-четырех сторон временными оттяжками. Так же нужно укрепить две соседние опоры. Демонтаж проводов и спуск их на землю при замене опор следует начинать с нижнего провода.

На строительной площадке для машин и людей следует обозначить опасные юны, соответствующие требованиям СНиП12-02, в пределах которых постоянно действуют или потенциально могут действовать опасные производственные факторы. К опасным зонам относятся не огражденные ямы, траншеи, особенно на территории школ и больницы. К зонам постоянно действующих опасных производственных факторов следует отнести:

-места перемещения машин и механизмов;

-места, над которыми происходит перемещение грузов. Граница опасных зон вблизи движущихся частей и рабочих органов машин устанавливаются в пределах 5м, если другие повышенные требования отсутствуют в паспорте или конструкции завода-изготовителя.

Электробезопасности на строительной площадке должна обеспечивать в соответствии с требованиями СНиП12-03, СНиП12-04. Скорость движения автотранспорта на территории производственной базы, по строительной площадке и вблизи производства работ не должна превышать 10км/час на прямых участках и 5км/час на поворотах.

Перемещение, установка и работа машин вблизи выемок, траншей и котлованов разрешается только за пределами призмы обрушения грунта.

Площадки для погрузочных и разгрузочных работ должны быть спланированы, иметь уклон не более 5°.

Перед погрузкой опор на опоровоз для удержания прицепа-роспуска на месте под его колеса, следует подкладывать противооткатные упоры (башмаки). Во время погрузки запрещается находиться людям на раме автомобиля или на прицепе.

При погрузке и выгрузке грузов запрещается:

-производить разгрузку элементов железобетонных грузов сбрасыванием с транспортных средств,

-находиться под стрелой, с поднятым и перемещаемым грузом,

-поправлять стропы, на которых поднят груз.

При выполнении электросварочных СНиП 12-02, а также «Санитарных правил при сварке, наплавке и резке металлов», утвержденных Минздравом СССР. Для провода сварочного тока к электродержателям необходимо принимать меры против повреждения их изоляции и соприкосновения с водой, маслом, стальными канатами.

В электросварочных аппаратах и источниках их питания должны быть предусмотрены и установлены надежные ограждения элементов, находящихся под напряжением.

16.11 Пожарная безопасность

Электрические сети и электрооборудование на предприятиях должны отвечать требованиям действующих правил ПУЭ, ПТЭ, ПТБ.

Дороги, проезды, подъезды и проходы к зданиям, сооружениям, открытым складам и водоисточникам, используемые для пожаротушения, подступы к стационарным пожарным лестницам и пожарному инвентарю должны всегда быть свободными, содержаться в исправном состоянии.

На территории населенных пунктов и предприятий не разрешается устраивать свалки горючих отходов.

Не допускается прокладывание воздушных линий электропередачи и наружных электропроводок над горючими кровлями, навесами и открытыми площадками горючих материалов.

Воздушные линии электропередачи от пожароопасных производственных и складских зданий, установок, навесов и штабелей горючих материалов в соответствии с требованиями норм должны располагаться на расстоянии не менее полутора кратной высоты опоры.

Для тушения загоревшихся деревянных опор применяют обычно песок, землю, воду. Воду нельзя применять на действующих ВЛ. без отключения напряжения. В соответствии с ГОСТ 12.4.009 - 75* емкости для хранения запаса воды должны быть не менее 0,2м3 каждая и должны комплектоваться ведром. Вместимость ящиков для песка должна быть 0,5; 1,0; 3,0м3 и должна комплектоваться совковой лопатой по ГОСТ 3620

При определении класса опасности и кода отходов использовалась литература:

"Критерии отнесения опасных отходов к классу опасности для окружающей природной среды", утвержденные приказом №511 от 15 июня 2001г.

"Федеральный классификационный каталог отходов" (ред. Приказа МПР РФ от 30:07.2003 №663), утвержденный приказом МПР России от 02.12.2002 №786.

Таблица 16.1. Выбросы вредных веществ от строительной техники

Наименование	Ед. изм.		Количество
		для карб. двиг.	для диз. двиг.	Всего
	2	3	4	5
1 Кол-во работающих машин	шт.	5	3
2 Средний часовой расход топлива на 1машину (g2)	т/час	0,00902	0,0139	0
З.Выбросы при сгорании топлива (М1)		0	0	0
З.Окись углерода	т/т	0,6	0,1	0
3.2.0кись углерода (по бенз.)	т/т	0,1	0	0
З.З.Углероды (по диз.)	т/т	0	0,03	0
3.4.Диоксид азота	т/т	0,04	0,04	0
3.5.Сажа	т/т	0,00058	0,00155	0
3.6.Диоксид серы	т/т	0,002	0,02	0
3.7.Свинец	т/т	0,0003	0	0
3.8.Бенз(а пирен)	т/т	0,00000023	0,00000032	0
4.Расчетное число смен работы машин	смена	5040	1920	690
5.Кол-во часов работы машин (N=T *B)	час	0	0	0
5.1.В=Зчаса		1680	0	1680
5.2.В=4 часа	час	0	480	480
6. Расход топлива на время строительства (G=N *g2)	т	15,15	6,67	21,83
7.Выбросы загрязняющих веществ (M=G*M1)
7.1.0кись углерода	т	9,0922	0,6672	9,7594
7.2.0кись углерода (по бенз.)	т	1,5154	0	1,5154
7.3.Углероды (по диз.)	т	0	0,2002	0,2002
7.4.Диоксид азота	т	0,6061	0,2669	0,8730
7.5.Сажа	т	0,0088	0,0103	0,0191
7.б. Диоксид серы	т	0,0303	0,1334	0,1637
7.7.Свинец	т	0,0045	0	0,00455
7.8.Бенз(а пирен)	т	3.48533Е-06	2.13504Е-06	5.62037Е-06
ВСЕГО ВЫБРОСОВ:	т	11,257	1,278	12,535

17. КАЧЕСТВО ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ

17.1 Введение

Электрическая энергия как товар используется во всех сферах жизнедеятельности человека, обладает совокупностью специфических свойств и непосредственно участвует при создании других видов продукции, влияя на их качество. Понятие качества электрической энергии (КЭ) отличается от понятия качества других видов продукции. Каждый электроприемник предназначен для работы при определенных параметрах электрической энергии: номинальных частоте, напряжении, токе и т.п., поэтому для нормальной его работы должно быть обеспечено требуемое КЭ. Таким образом, качество электрической энергии определяется совокупностью ее характеристик, при которых электроприемники (ЭП) могут нормально работать и выполнять заложенные в них функции.

КЭ на месте производства не гарантирует ее качества на месте потребления. КЭ до и после включения ЭП в точке его присоединения к электрической сети может быть различно. КЭ характеризуют также термином "электромагнитная совместимость". Под электромагнитной совместимостью понимают способность ЭП нормально функционировать в его электромагнитной среде (в электрической сети, к которой он присоединен), не создавая недопустимых электромагнитных помех для других ЭП, функционирующих в той же среде.

Проблема электромагнитной совместимости промышленных ЭП с питающей сетью остро возникла в связи с широким использованием мощных вентильных преобразователей, дуговых сталеплавильных печей, сварочных установок, которые при всей своей экономичности и технологической эффективности оказывают отрицательное влияние на КЭ.

Бытовые ЭП, как и промышленные, также должны иметь электромагнитную совместимость с другими ЭП, включенными в общую электросеть, не снижать эффективность их работы и не ухудшать ПКЭ.

КЭ в промышленности оценивается по технико-экономическим показателям, которые учитывают ущерб вследствие порчи материалов и оборудования, расстройства технологического процесса, ухудшения качества выпускаемой продукции, снижения производительности труда - так называемый технологический ущерб. Кроме того, существует и электромагнитный ущерб от некачественной электроэнергии, который характеризуется увеличением потерь электроэнергии, выходом из строя электротехнического оборудования, нарушением работы автоматики, телемеханики, связи, электронной техники и т.д.

КЭ тесно связано с надежностью электроснабжения, поскольку нормальным режимом электроснабжения потребителей является такой режим, при котором потребители получают электроэнергию бесперебойно, в количестве, заранее согласованном с энергоснабжающей организацией, и нормированного качества. Статья 542 Гражданского кодекса РФ обязует поставлять электроэнергию, качество которой соответствует требованиям государственных стандартов и иных обязательных правил или договорам энергоснабжения.

В соответствии с Законом Российской Федерации "О защите прав потребителей" (ст.7) и постановлением Правительства России от 13 августа 1997г. №1013 электрическая энергия подлежит обязательной сертификации по показателям качества электроэнергии, установленными ГОСТ 13109-97 "Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения". Это значит, что каждая энергоснабжающая организация наряду с лицензией на производство, передачу и распределение электроэнергии должна получить сертификат, удостоверяющий, что качество поставляемой ею энергии отвечает требованиям ГОСТ 13109-97.

17.2 Основные положения государственного стандарта на качество электрической энергии

ГОСТ 13109-97 "Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения" (далее ГОСТ) устанавливает показатели и нормы качества электроэнергии 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 электрической энергии, или приемники электрической энергии (точки общего присоединения). ГОСТ 13109-97 является межгосударственным стандартом и действует в Российской Федерации с 1 января 1999г.

Нормы КЭ, установленные стандартом, являются уровнями электромагнитной совместимости для кондуктивных электромагнитных помех в системах электроснабжения общего назначения. При соблюдении установленных норм КЭ обеспечивается электромагнитная совместимость электрических сетей энергоснабжающих организаций и электрических сетей потребителей электрической энергии или ЭП.

Стандартом не устанавливаются требования к КЭ в электрических сетях специального назначения (контактных, тяговых, связи), передвижных установок (самолетов, поездов, судов) и др.

Кондуктивная электромагнитная помеха в системе электроснабжения - электромагнитная помеха, распространяющаяся по элементам электрической сети.

Точка общего присоединения - точка электрической сети общего назначения, электрически ближайшая к сетям рассматриваемого потребителя электрической энергии, к которой присоединены или могут быть присоединены электрические сети других потребителей.

Стандартом не устанавливаются нормы КЭ для режимов вызванных форс-мажорными обстоятельствами (исключительными погодными условиями, стихийными бедствиями и др.).

ГОСТ 13109-97 является первым стандартом в области КЭ, где сказано, что установленные нормы подлежат включению в технические условия на присоединение потребителей и в договоры энергоснабжения.

Потребителям, являющимся виновниками ухудшения КЭ, для обеспечения норм стандарта в точках общего присоединения допускается устанавливать в технических условиях на присоединение и в договорах энергоснабжения более жесткие нормы (с меньшими диапазонами изменения соответствующих показателей КЭ), чем установлены в стандарте.

Нормы стандарта должны применяться при проектировании и эксплуатации электрических сетей, при установлении уровней помехоустойчивости ЭП и уровней электромагнитных помех, вносимых этими приемниками в электрическую сеть, к которой они присоединены.

17.3 Показатели качества электрической энергии

Стандартом устанавливаются следующие показатели качества электроэнергии (ПКЭ):

-- установившееся отклонение напряжения дUy ;

-- размах изменения напряжения дUt ;

-- доза фликера Pt ;

-- коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения KU ;

-- коэффициент n-ой гармонической составляющей напряжения KU(n);

-- коэффициент несимметрии напряжений по обратной последовательности K2U ;

-- коэффициент несимметрии напряжений по нулевой последовательности K0U ;

-- отклонение частоты Дѓ ;

-- длительность провала напряжения Дtn ;

-- импульсное напряжение Uимп ;

-- коэффициент временного перенапряжения KперU .

При определении значений некоторых ПКЭ стандартом вводятся следующие вспомогательные параметры электрической энергии:

-- интервал между изменениями напряжения Дti,i+1 ;

-- глубина провала напряжения дUn ;

-- частота появления провалов напряжения Fn ;

-- длительность импульса по уровню 0,5 его амплитуды Дtимп0,5 ;

-- длительность временного перенапряжения ДtперU .

Часть ПКЭ характеризует установившиеся режимы работы электрооборудования энергоснабжающей организации и потребителей ЭЭ и дает количественную оценку по КЭ особенностям технологического процесса производства, передачи, распределения и потребления ЭЭ. К этим ПКЭ относятся: установившееся отклонение напряжения, коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения, коэффициент n-ой гармонической составляющей напряжения, коэффициент несимметрии напряжений по обратной последовательности, коэффициент несимметрии напряжений по нулевой последовательности, отклонение частоты, размах изменения напряжения.

Оценка всех ПКЭ, относящихся к напряжению, производится по действующим его значениям.

Для характеристики вышеперечисленных показателей стандартом установлены численные нормально и предельно допустимые значения ПКЭ или нормы.

Другая часть ПКЭ характеризует кратковременные помехи, возникающие в электрической сети в результате коммутационных процессов, грозовых атмосферных явлений, работы средств защиты и автоматики и в после аварийных режимах. К ним относятся провалы и импульсы напряжения, кратковременные перенапряжения. Для этих ПКЭ стандарт не устанавливает допустимых численных значений. Для количественной оценки этих ПКЭ должны измеряться амплитуда, длительность, частота их появления и другие характеристики, установленные, но не нормируемые стандартом. Статистическая обработка этих данных позволяет рассчитать обобщенные показатели, характеризующие конкретную электрическую сеть с точки зрения вероятности появления кратковременных помех.

Для оценки соответствия ПКЭ указанным нормам (за исключением длительности провала напряжения, импульсного напряжения и коэффициента временного перенапряжения) стандартом устанавливается минимальный расчетный период, равный 24 ч.

В связи со случайным характером изменения электрических нагрузок требование соблюдения норм КЭ в течение всего этого времени практически нереально, поэтому в стандарте устанавливается вероятность превышения норм КЭ. Измеренные ПКЭ не должны выходить за нормально допустимые значения с вероятностью 0,95 за установленный стандартом расчетный период времени (это означает, что можно не считаться с отдельными превышениями нормируемых значений, если ожидаемая общая их продолжительность составит менее 5% за установленный период времени).

Другими словами, КЭ по измеренному показателю соответствует требованиям стандарта, если суммарная продолжительность времени выхода за нормально допустимые значения составляет не более 5% от установленного периода времени, т.е. 1 ч 12 мин, а за предельно допустимые значения - 0 % от этого периода времени.

Рекомендуемая общая продолжительность измерений ПКЭ должна выбираться с учетом обязательного включения рабочих и выходных дней и составляет 7 суток.

В стандарте указаны вероятные виновники ухудшения КЭ. Отклонение частоты регулируется питающей энергосистемой и зависит только от нее. Отдельные ЭП на промышленных предприятиях (а тем более в быту) не могут оказать влияния на этот показатель, так как мощность их несоизмеримо мала по сравнению с суммарной мощностью генераторов электростанций энергосистемы. Колебания напряжения, несимметрия и несинусоидальность напряжения вызываются, в основном, работой отдельных мощных ЭП на промышленных предприятиях, и только величина этих ПКЭ зависит от мощности питающей энергосистемы в рассматриваемой точке подключения потребителя. Отклонения напряжения зависят как от уровня напряжения, которое подается энергосистемой на промышленные предприятия, так и от работы отдельных промышленных ЭП, особенно с большим потреблением реактивной мощности. Поэтому вопросы КЭ следует рассматривать в непосредственной связи с вопросами компенсации реактивной мощности. Длительность провала напряжения, импульсное напряжение, коэффициент временного перенапряжения, как уже отмечалось, обуславливаются режимами работы энергосистемы.

В таблице 2.1 приведены свойства электрической энергии, показатели их характеризующие и наиболее вероятные виновники ухудшения КЭ.

Таблица 17.1 Свойства электрической энергии, показатели и наиболее вероятные виновники ухудшения КЭ

Свойства электрической энергии	Показатель КЭ	Наиболее вероятные виновники ухудшения КЭ
Отклонение напряжения	Установившееся отклонение напряжения дUy	Энергоснабжающая организация
Колебания напряжения	Размах изменения напряжения дUt Доза фликера Pt	Потребитель с переменной нагрузкой
Несинусоидальность напряжения	Коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения KU Коэффициент n - ой гармонической составляющей напряжения KU(n)	Потребитель с нелинейной нагрузкой
Несимметрия трехфазной системы напряжений	Коэффициент несимметрии напряжений по обратной последовательности K2U Коэффициент несимметрии напряжений по нулевой последовательности K0U	Потребитель с несимметричной нагрузкой
Отклонение частоты	Отклонение частоты Дѓ	Энергоснабжающая организация
Провал напряжения	Длительность провала напряжения Дtn	Энергоснабжающая организация
Импульс напряжения	Импульсное напряжение Uимп	Энергоснабжающая организация
Временное перенапряжение	Коэффициент временного перенапряжения KперU	Энергоснабжающая организация

Стандартом устанавливаются способы расчета и методики определения ПКЭ и вспомогательных параметров, требования к погрешностям измерений и интервалам усреднения ПКЭ, которые должны реализовываться в приборах контроля КЭ при измерениях показателей и их обработке.

17.4 Характеристика показателей качества электрической энергии

17.4.1 Отклонение напряжения

Отклонения напряжения от номинальных значений происходят из-за суточных, сезонных и технологических изменений электрической нагрузки потребителей; изменения мощности компенсирующих устройств; регулирования напряжения генераторами электростанций и на подстанциях энергосистем; изменения схемы и параметров электрических сетей.

Отклонение напряжения определяется разностью между действующим U и номинальным Uном значениями напряжения, В:

, (17.1), [22]

, (17.2), [22]

Установившееся отклонение напряжения дUy равно:

% (17.3), [22]

где: Uy - установившееся (действующее) значение напряжения за интервал усреднения.

В электрических сетях однофазного тока действующее значение напряжения определяется как значение напряжения основной частоты U(1) без учета высших гармонических составляющих напряжения, а в электрических сетях трехфазного тока - как действующее значение напряжения прямой последовательности основной частоты U1(1).

Стандартом нормируются отклонения напряжения на выводах приемников электрической энергии. Нормально допустимые и предельно допустимые значения установившегося отклонения напряжения равны соответственно ±5 и ±10 % от номинального значения напряжения и в точках общего присоединения потребителей электрической энергии должны быть установлены в договорах энергоснабжения для часов минимума и максимума нагрузок в энергосистеме с учетом необходимости выполнения норм стандарта на выводах приемников электрической энергии в соответствии с нормативными документами.

17.4.2 Колебания напряжения

Колебания напряжения вызываются резким изменением нагрузки на рассматриваемом участке электрической сети, например, включением асинхронного двигателя с большой кратностью пускового тока, технологическими установками с быстропеременным режимом работы, сопровождающимися толчками активной и реактивной мощности - такими как, привод реверсивных прокатных станов, дуговые сталеплавильные печи, сварочные аппараты и т.п.

Колебания напряжения характеризуются двумя показателями :

-- размахом изменения напряжения;

-- дозой фликера.

Размах изменения напряжения дUt вычисляют по формуле,

 % (17.4), [22]

где: Ui , Ui+1 - значения следующих один за другим экстремумов (или экстремума и горизонтального участка) огибающей среднеквадратичных значений напряжения, в соответствии с рис.17.1.

Рисунок.17.1 Колебания напряжения

Частота повторения изменений напряжения FдUt, (1/с, 1/мин) определяется по выражению:

(17.5), [22]

где: m - число изменений напряжения за время Т;

Т - интервал времени измерения, принимаемый равным 10 мин.

Если два изменения напряжения происходят с интервалом менее 30 мс, то их рассматривают как одно.

Интервал времени между изменениями напряжения равен:

(17.6), [22]

Оценка допустимости размахов изменения напряжения (колебаний напряжения) осуществляется с помощью кривых зависимости допустимых размахов колебаний от частоты повторений изменений напряжения или интервала времени между последующими изменениями напряжения.

КЭ в точке общего присоединения при периодических колебаниях напряжения, имеющих форму меандра (прямоугольную) (см. рис 3.2) считают соответствующим требованиям стандарта, если измеренное значение размаха изменений напряжения не превышает значений, определяемых по кривым рис. 3.2 для соответствующей частоты повторения изменений напряжения FдUt , или интервала между изменениями напряжения Дti,i+1 .

Рисунок.17.2 Колебания напряжения произвольной формы (а) и имеющие форму меандра (б)

Предельно допустимое значение суммы установившегося отклонения напряжения дUy и размаха изменений напряжения дUt в точках присоединения к электрическим сетям напряжением 0,38 кВ равно ±10 % от номинального напряжения .

Доза фликера - это мера восприимчивости человека к воздействию колебаний светового потока, вызванных колебаниями напряжения в питающей сети, за установленный промежуток времени.

Стандартом устанавливается кратковременная ( Pst ) и длительная доза фликера ( PLt ) (кратковременную определяют на интервале времени наблюдения, равном 10 мин, длительную на интервале - 2 ч). Исходными данными для расчета являются уровни фликера, измеряемые с помощью фликерметра - прибора, в котором моделируется кривая чувствительности (амплитудно-частотная характеристика) органа зрения человека. В настоящее время в Российской Федерации началась разработка фликерметров для контроля колебаний напряжения.

КЭ по дозе фликера соответствует требованиям стандарта, если кратковременная и длительная дозы фликера, определенные путем измерения в течении 24 ч или расчета, не превышают предельно допустимых значений: для кратковременной дозы фликера - 1,38 и для длительной - 1,0 (при колебаниях напряжения с формой, отличающейся от меандра) .

Предельно допустимое значение для кратковременной дозы фликера в точках общего присоединения потребителей электроэнергии, располагающих лампами накаливания в помещениях, где требуется значительное зрительное напряжение, равно 1,0, а для длительной - 0,74, при колебаниях напряжения с формой, отличающейся от меандра.

17.4.3 Несинусоидальность напряжения

В процессе выработки, преобразования, распределения и потребления электроэнергии имеют место искажения формы синусоидальных токов и напряжений. Источниками искажений являются синхронные генераторы электростанций, силовые трансформаторы, работающие при повышенных значениях магнитной индукции в сердечнике (при повышенном напряжении на их выводах) преобразовательные устройства переменного тока в постоянный и ЭП с нелинейными вольтамперными характеристиками (или нелинейные нагрузки).

Искажения, создаваемые синхронными генераторами и силовыми трансформаторами, малы и не оказывают существенного влияния на систему электроснабжения и на работу ЭП. Главной причиной искажений являются вентильные преобразователи, электродуговые сталеплавильные и рудотермические печи, установки дуговой и контактной сварки, преобразователи частоты, индукционные печи, ряд электронных технических средств (телевизионные приемники, ПЭВМ), газоразрядные лампы и др. Электронные приемники электроэнергии и газоразрядные лампы создают при своей работе невысокий уровень гармонических искажений на выходе, но общее количество таких ЭП велико.

Из курса математики известно, что любую несинусоидальную функцию ѓ(щt) (например, см. рис.3.3), удовлетворяющую условию Дирихле можно представить в виде суммы постоянной величины и бесконечного ряда синусоидальных величин с кратными частотами. Такие синусоидальные составляющие называются гармоническими составляющими или гармониками. Синусоидальная составляющая, период которой равен периоду несинусоидальной периодической величины, называется основной или первой гармоникой. Остальные составляющие синусоиды с частотами со второй по n-ую называют высшими гармониками.

Рисунок.17.3 Несинусоидальность напряжения

Несинусоидальность напряжения характеризуется следующими показателями:

-- коэффициентом искажения синусоидальности кривой напряжения;

-- коэффициентом n-ой гармонической составляющей напряжения.

Коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения KU определяется по выражению, %

(17.7), [22]

где: U(n) - действующее значение n-ой гармонической составляющей напряжения, В;

n - порядок гармонической составляющей напряжения,

N - порядок последней из учитываемых гармонических составляющих напряжения, стандартом устанавливается N =40;

U(1) - действующее значение напряжения основной частоты, В.

Допускается определять KU по выражению, %

(17.8), [22]

где: Uном - номинальное напряжение сети, В.

Коэффициент n-ой гармонической составляющей напряжения равен, %

(17.9), [22]

Для вычисления KU необходимо определить уровень напряжения отдельных гармоник, генерируемых нелинейной нагрузкой.

Фазное напряжение гармоники в расчетной точке сети находят из выражения:

(17.10), [22]

где: I(n) - действующее значение фазного тока n - ой гармоники;
Uнл - напряжение нелинейной нагрузки (если расчетная точка совпадает с точкой присоединения нелинейной нагрузки, то (Uнл=Uном);
Uном- номинальное напряжение сети

Sк- мощность короткого замыкания в точке присоединения нелинейной нагрузки.

Для расчета U(n) необходимо предварительно определить ток соответствующей гармоники, который зависит не только от электрических параметров, но и от вида нелинейной нагрузки.

Нормально допустимые и предельно допустимые значения KU в точке общего присоединения к электрическим сетям с разным номинальным напряжением приведены в таблице 17.2.

Таблица 17.2 Значения коэффициента искажения синусоидальности кривой напряжения

Нормально допустимые значения при Uном, кВ	Предельно допустимые значения при Uном, кВ
0,38	6 - 20	35	110 - 330	0,38	6 - 20	35	110 - 330
8,0	5,0	4,0	2,0	12,0	8,0	6,0	3,0

17.4.4 Несимметрия напряжения

Наиболее распространенными источниками несимметрии напряжений в трехфазных системах электроснабжения являются такие потребители электроэнергии, симметричное многофазное исполнение которых или невозможно, или нецелесообразно по технико - экономическим соображениям. К таким установкам относятся индукционные и дуговые электрические печи, тяговые нагрузки железных дорог, выполненные на переменном токе, электросварочные агрегаты, специальные однофазные нагрузки, осветительные установки.

Несимметричные режимы напряжений в электрических сетях имеют место также в аварийных ситуациях - при обрыве фазы или несимметричных коротких замыканиях.

Несимметрия напряжений характеризуется наличием в трехфазной электрической сети напряжений обратной или нулевой последовательностей, значительно меньших по величине соответствующих составляющих напряжения прямой (основной) последовательности.

Несимметрия трехфазной системы напряжений возникает в результате наложения на систему прямой последовательности напряжений системы обратной последовательности, что приводит к изменениям абсолютных значений фазных и междуфазных напряжений (рис.17.4.).

Рис.17.4 Векторная диаграмма напряжений прямой и обратной последовательности.

Помимо несимметрии, вызываемой напряжением системы обратной последовательности, может возникать несимметрия от наложения на систему прямой последовательности напряжений системы нулевой последовательности. В результате смещения нейтрали трехфазной системы возникает несимметрия фазных напряжений при сохранении симметричной системы междуфазных напряжений (рис.17.5.).

Рис.17.5 Векторная диаграмма напряжений прямой и нулевой последовательности.

Несимметрия напряжений характеризуется следующими показателями:

-- коэффициентом несимметрии напряжений по обратной последовательности;

-- коэффициентом несимметрии напряжений по нулевой последовательности.

Коэффициент несимметрии напряжений по обратной последовательности равен,

(17.11), [22]

где: U2(1) - действующее значение напряжения обратной последовательности основной частоты трехфазной системы напряжений, В;

U1(1) - действующее значение напряжения прямой последовательности основной частоты, В.

Допускается вычислять K2U по выражению,

(17.12), [22]

где: Uном.мф - номинальное значение междуфазного напряжения сети, В.

Коэффициент несимметрии напряжений по нулевой последовательности равен,

(17.13), [22]

где: U0(1) - действующее значение напряжения нулевой последовательности основной частоты трехфазной системы напряжений, В.

Допускается вычислять K0U по формуле,

(17.14), [22]

где: Uном.ф - номинальное значение фазного напряжения, В.

Измерение коэффициента несимметрии напряжений по нулевой последовательности проводят в четырехпроходной сети.

Относительная погрешность определения K2U и K0U по формулам (17.15) и (17.16) численно равна значению отклонений напряжения U1(1) от Uном.

Нормально допустимое и предельно допустимое значения коэффициента несимметрии напряжений по обратной последовательности в точке общего присоединения к электрическим сетям равны 2,0 и 4,0 % .

Нормированные значения коэффициента несимметрии напряжений по нулевой последовательности в точке общего присоединения к четырехпроходным электрическим сетям с номинальным напряжением 0,38 кВ также равны 2,0 и 4,0 % .

17.4.5 Отклонения частоты

Отклонение частоты - разность между действительным и номинальным значениями частоты, Гц

(17.15), [22]

или, %

(17.16), [22]

Стандартом устанавливаются нормально и предельно допустимые значения отклонения частоты равные ± 0,2 Гц и ± 0,4 Гц соответственно.

17.4.6 Провал напряжения

К провалам напряжения относится внезапное значительное изменение напряжения в точке электрической сети ниже уровня 0,9 Uном, за которым следует восстановление напряжения до первоначального или близкого к нему уровня через промежуток времени от десяти миллисекунд до нескольких десятков секунд (рис. 17.6).



Рисунок.17.6 Провал напряжения

Характеристикой провала напряжения является его длительность - Дtn, равная:

(17.17), [22]

где: tн и tк - начальный и конечный моменты времени провала напряжения.

Провал напряжения характеризуется также глубиной провала напряжения дUп - разностью между номинальным значением напряжения и минимальным действующим значением напряжения, выраженной в единицах напряжения или в процентах от его номинального значения. Провал напряжения вычисляется по выражениям:

(17.18), [22] или, %

(17.19), [22]

Предельно допустимое значение длительности провала напряжения в электрических сетях напряжением до 20 кВ включительно равно 30 с. Длительность автоматически устраняемого провала напряжения в любой точке присоединения к электрическим сетям определяется выдержками времени релейной защиты и автоматики.

17.4.7 Импульс напряжения и временное перенапряжение

Искажение формы кривой питающего напряжения может происходить за счет появления высокочастотных импульсов при коммутациях в сети, работе разрядников и т.д. Импульс напряжения - резкое изменение напряжения в точке электрической сети, за которым следует восстановление напряжения до первоначального или близкого к нему уровня. Величина искажения напряжения при этом характеризуется показателем импульсного напряжения (рис.17.7).



Рис.17.7 Параметры импульсного напряжения

Импульсное напряжение в относительных единицах равно:

(17.22), [22]

где: Uимп - значение импульсного напряжения, В.

Амплитудой импульса называется максимальное мгновенное значение импульса напряжения. Длительность импульса - это интервал времени между начальным моментом импульса напряжения и моментом восстановления мгновенного значения напряжения до первоначального или близкого к нему уровня.

Показатель - импульсное напряжение стандартом не нормируется.

Временное перенапряжение - повышение напряжения в точке электрической сети выше 1,1 Uном продолжительностью более 10 мс, возникающие в системах электроснабжения при коммутациях или коротких замыканиях (рис. 17.8).

Рис.17.8 Временное перенапряжение

Временное перенапряжение характеризуется коэффициентом временного перенапряжения (Kпер.U): это величина, равная отношению максимального значения огибающей амплитудных значений напряжения за время существования временного перенапряжения к амплитуде номинального напряжения сети.

(17.23), [22]

Длительностью временного перенапряжения называется интервал времени между начальным моментом возникновения временного перенапряжения и моментом его исчезновения .

(17.24), [22]

Коэффициент временного перенапряжения стандартом также не нормируется.

Значения коэффициента временного перенапряжения в точках присоединения электрической сети общего назначения в зависимости от длительности временных перенапряжений не превышают значений приведенных в таблице 17.3.

Таблица 17.3 Зависимость коэффициента временного перенапряжения от длительности перенапряжения

Длительности временных перенапряжений, с	До	До 20	До 60
Коэффициент временного перенапряжения, о.е.	1,47	1,31	1,15

В среднем за год в точке присоединения возможны около 30 временных перенапряжений.

При обрыве нулевого проводника в трехфазных электрических сетях напряжением до 1 кВ, работающих с глухозаземленной нейтралью, возникают временные перенапряжения между фазой и землей. Уровень таких перенапряжений при значительной несимметрии фазных нагрузок может достигать значений междуфазного напряжения, а длительность нескольких часов.

17.5 Статистическая оценка показателей качества электроэнергии

Изменения параметров электрической сети, мощности и характера нагрузки во времени являются основной причиной изменения ПКЭ. Таким образом, ПКЭ - установившееся отклонение напряжения, коэффициенты, характеризующие несинусоидальность и несимметрию напряжений, отклонение частоты, размах изменения напряжения и др. - величины случайные и их измерения и обработка должны базироваться на вероятностно-статистических методах. Поэтому, как уже отмечалось, в стандарте устанавливаются нормы ПКЭ и оговаривается необходимость их выполнения в течение 95 % времени каждых суток (для нормально допустимых значений).

Наиболее полную характеристику случайных величин дают законы их распределения, позволяющие находить вероятности появления тех или иных значений ПКЭ. Применение вероятностно-статистических методов поясним на примере оценки отклонений напряжения.

Опыт эксплуатации показывает наличие суточных, недельных и более длительных циклов изменения отклонений напряжения во времени. Статистические данные подтверждают, что наиболее точно закон распределения отклонений напряжения в электрических сетях может быть описан с помощью нормального закона распределения, которым и пользуются в практике контроля КЭ .

Аналитическое описание нормального закона осуществляется с помощью двух параметров: математического ожидания случайной величины mдU и стандартного отклонения от среднего ддU . Уравнение кривой распределения отклонений напряжения от номинального, соответствующей нормальному закону распределения, имеет вид:

, (17.25), [22]

Выражение (3.25) записано для непрерывного процесса изменения случайной величины. Для упрощения приборов контроля КЭ непрерывные случайные величины, которыми являются ПКЭ, заменяются при контроле дискретными последовательностями их значений.

Наиболее удобной формой представления информации об изменениях случайной величины является гистограмма. Гистограмма - графическое представление статистического ряда исследуемого показателя, изменение которого носит случайный характер (рис.3.9). При этом весь диапазон, отклонений напряжения делится на интервалы ДU равной ширины (например, 1,25 %). Каждому интервалу дается название - значение отклонений напряжения, соответствующее середине интервала дUi , и находится вероятность (частота) попадания отклонений напряжения в этот интервал

, (17.26), [22]

где: ni - число попаданий в i -й интервал; n- общее число измерений.

Рисунок.17.9. Гистограмма отклонений напряжения.

На основании гистограммы дается ответ,: какого качества электроэнергия в точке контроля. Такая оценка делается по сумме значений попадания в интервалы, укладывающиеся в допустимый диапазон отклонений напряжения. С помощью гистограммы находится и вероятность отклонений напряжения за нормально допустимые значения. Это позволяет судить о причинах низкого качества напряжения в электрической сети и выбрать мероприятия для его улучшения.

Для оценки качества напряжения широко применяются числовые характеристики mдU и ддU, определяемые из гистограммы. Математическое ожидание определяет средний уровень отклонений напряжения в рассматриваемой точке сети за контролируемый период времени

(3.27), [22]

где: k - число интервалов гистограммы.

Рассеяние отклонений напряжения характеризуется дисперсией DдU. Она равна математическому ожиданию квадрата отклонений случайной величины от ее среднего значения и определяется из выражения

(17.28), [22]

Параметр ддU является стандартным отклонением и характеризует рассеяние гистограммы, т.е. разброс отклонений напряжения вокруг математического ожидания. Для большинства гистограмм отклонений напряжения интегральная вероятность попадания в диапазон 4 ддU составляет 0,95. Это означает, что для удовлетворения требований стандарта значение ддU по результатам измерений не должно превышать 1/4 от ширины допустимого диапазона. Так, если допустимый диапазон отклонения напряжения дUy = ±5%, то необходимо, чтобы ддU не превышало 2,5 %. Стандартом устанавливаются способы и методики определения ПКЭ и вспомогательных параметров, реализующие положения математической статистики и теории вероятностей. Для измеренных дискретных значений ПКЭ устанавливаются интервалы усреднения, представленные в таблице 17.4.

Таблица 17.4 Интервалы усреднения результатов измерений показателей КЭ.

Показатель КЭ	Интервал усреднения, с
Установившееся отклонение напряжения	60
Размах изменения напряжения	-
Доза фликера	-
Коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения	3
Коэффициент n-ой гармонической составляющей напряжения	3
Коэффициент несимметрии напряжений по обратной последовательности	3
Коэффициент несимметрии напряжений по нулевой последовательности	3
Отклонение частоты	20
Длительность провала напряжения	-
Импульсное напряжение	-
Коэффициент временного перенапряжения	-

Для интервалов усреднения различных ПКЭ стандартом устанавливается количество наблюдения (N) и, пользуясь методикой, изложенной в стандарте, определяется тот или иной ПКЭ. Например, вычисляют значение усредненного напряжения Uy в вольтах, как результат усреднения N наблюдений напряжений Ui за интервал времени 1 мин по формуле :

(17.29), [22]

где: Ui - значение напряжения в i -ом наблюдении, В.

Число наблюдений за 1 мин в соответствии со стандартом должно быть не менее 18. Вычисляют значение установившегося отклонения напряжения дUy по формуле, %

(17.30), [22]

Накопленные за минимальный расчетный период значения ПКЭ обрабатываются методами математической статистики и определяются вероятности соответствия их нормам стандарта.

Методики определения ПКЭ установленные стандартом реализуются в аппаратурных средствах контроля КЭ. Форма представления результатов обработки измерения также должна отвечать требованиям стандарта.

В таблице 17.5 приведены сводные данные по нормам ПКЭ.

Таблица 17.5 Нормы качества электрической энергии

Показатель КЭ, ед. измерения	Нормы КЭ
	Нормально допустимые	Предельно допустимые
1	2	3
Установившееся отклонение напряжения дUy , %	± 5	± 10
Размах изменения напряжения дUt , %	.	Кривые 1,2 на рис. 3.2
Доза фликера, относит. ед.: Кратковременная PSt Длительная PLt	- -	1,38; 1,0 1,0; 0,74
Коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения KU , %	По таблице 3.1	По таблице 3.1
Коэффициент n-ой гармонической составляющей напряжения KU(n) , %	По таблице 3.2	По таблице 3.2
Коэффициент несимметрии напряжений по обратной последовательности K2U , %	2	4
Коэффициент несимметрии напряжений по нулевой последовательности K0U , %	2	4
Отклонение частоты Дѓ , Гц	± 0,2	± 0,4
Длительность провала напряжения Дtn , с	-	30
Импульсное напряжение Uимп , кВ	-	-
Коэффициент временного перенапряжения Kпер U , относит. ед.:	-	-

17.6 Влияния качества электроэнергии на работу электроприёмников

Отклонения ПКЭ от нормируемых значений ухудшают условия эксплуатации электрооборудования энергоснабжающих организаций и потребителей электроэнергии, могут привести к значительным убыткам, как в промышленности, так и в бытовом секторе, обуславливают, как уже отмечалось, технологический и электромагнитный ущербы.

17.6 Характерные типы электроприемников

От электрических сетей систем электроснабжения общего назначения питаются ЭП различного назначения, рассмотрим промышленные и бытовые ЭП.

Наиболее характерными типами ЭП, широко применяющимися на предприятиях различных отраслей промышленности, являются электродвигатели и установки электрического освещения. Значительное распространение находят электротермические установки, а также вентильные преобразователи, служащие для преобразования переменного тока в постоянный. Постоянный ток на промышленных предприятиях применяется для питания двигателей постоянного тока, для электролиза, в гальванических процессах, при некоторых видах сварки и т. д.

Электродвигатели применяются в приводах различных производственных механизмов. В установках, не требующих регулирования частоты вращения в процессе работы, применяются электроприводы переменного тока: асинхронные и синхронные электродвигатели.

Установлена наиболее экономичная область применения асинхронных и синхронных электродвигателей в зависимости от напряжения. При напряжении до 1 кВ и мощности до 100 кВт экономичнее применять асинхронные двигатели, а свыше 100 кВт - синхронные, при напряжении до 6 кВ и мощности до 300 кВт - асинхронные двигатели, а выше 300 кВт - синхронные, при напряжении 10 кВ и мощности до 400 кВт - асинхронные двигатели, выше 400 кВт - синхронные.

Большое распространение асинхронных двигателей обусловлено их простотой в исполнении и эксплуатации и относительно небольшой стоимостью.

Синхронные двигатели имеют ряд преимуществ по сравнению с асинхронными двигателями: обычно используются в качестве источников реактивной мощности, их вращающий момент меньше зависит от напряжения на зажимах, во многих случаях они имеют более высокий КПД. В то же время синхронные двигатели являются более дорогими и сложными в изготовлении и эксплуатации.

Установки электрического освещения с лампами накаливания, люминесцентными, дуговыми, ртутными, натриевыми, ксеноновыми применяются на всех предприятиях для внутреннего и наружного освещения, для нужд городского освещения и т.д.

Электросварочные установки переменного тока дуговой и контактной сварки представляют собой однофазную неравномерную и несинусоидальную нагрузку с низким коэффициентом мощности: 0,3 для дуговой сварки и 0,7 для контактной. Сварочные трансформаторы и аппараты малой мощности подключаются к сети 380/220 В, более мощные - к сети 6 - 10 кВ.

Вентильные преобразователи в силу специфики их регулирования являются потребителями реактивной мощности (коэффициент мощности вентильных преобразователей прокатных станов колеблется от 0,3 до 0,8), что вызывает значительные отклонения напряжения в питающей сети; коэффициент несинусоидальности при работе тиристорных преобразователей прокатных станов может достигать значения более 30 % на стороне 10 кВ питающего их напряжения, на симметрию напряжения в силу симметричности их нагрузок вентильные преобразователи не влияют .

Электросварочные установки могут являться причиной нарушения нормальных условий работы для других ЭП. В частности, сварочные агрегаты, мощность которых в настоящее время достигает 1500 кВт в единице, вызывают значительно большие колебания напряжения в электрических сетях, чем, например, пуск асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором. Кроме того, эти колебания напряжения происходят длительно и с широким диапазоном частот, в том числе и в самом неприятном для установок электрического освещения диапазоне (порядка 10 Гц).

Электротермические установки в зависимости от метода нагрева делятся на группы: дуговые печи, печи сопротивления прямого и косвенного действия, электронные плавильные печи, вакуумные, шлакового переплава, индукционные печи. Данная группа ЭП также оказывает неблагоприятное влияние на питающую сеть, например, дуговые печи, которые могут иметь мощность до 10 МВт, в настоящее время сооружаются как однофазные. Это приводит к нарушению симметрии токов и напряжений (последнее происходит в связи с падениями напряжения на сопротивлениях сети от токов разных последовательностей). Кроме того, дуговые печи, как и вентильные установки, являются нелинейными ЭП с малой инерционностью. Поэтому они приводят к несинусоидальности токов, а, следовательно, и напряжений.

Современная электрическая нагрузка квартиры (коттеджа) характеризуется широким спектром бытовых ЭП, которые по их назначению и влиянию на электрическую сеть можно разделить на следующие группы: пассивные потребители активной мощности (лампы накаливания, нагревательные элементы утюгов, плит, обогревателей); ЭП с асинхронными двигателями, работающими в трехфазном режиме (привод лифтов, насосов - в системе водоснабжения и отопления и др.); ЭП с асинхронными двигателями, работающими в однофазном режиме (привод компрессоров холодильников, стиральных машин и др.); ЭП с коллекторными двигателями (привод пылесосов, электродрелей и др.); сварочные агрегаты переменного и постоянного тока (для ремонтных работ в мастерской и др.); выпрямительные устройства (для зарядки аккумуляторов и др.); радиоэлектронная аппаратура (телевизоры, компьютерная техника и др.); высокочастотные установки (печи СВЧ и др.); лампы люминесцентного освещения.

Воздействие каждого отдельно взятого бытового ЭП незначительно, совокупность же ЭП, подключаемых к шинам 0,4 кВ трансформаторной подстанции, оказывает существенное влияние на питающую сеть.

17.7 Влияние отклонений напряжения

Отклонения напряжения оказывают значительное влияние на работу асинхронных двигателей (АД), являющихся наиболее распространенными приемниками электроэнергии в промышленности.

Рисунок.17.10 Механическая характеристика двигателя при номинальном (М1) и пониженном (М2) напряжениях.

Для двигателей, работающих с полной нагрузкой, понижение напряжения приводит к уменьшению частоты вращения. Если производительность механизмов зависит от частоты вращения двигателя, то на выводах таких двигателей рекомендуется поддерживать напряжение не ниже номинального. При значительном снижении напряжения на выводах двигателей, работающих с полной нагрузкой, момент сопротивления механизма может превысить вращающий момент, что приводит к "опрокидыванию" двигателя, т.е. к его остановке. Во избежание повреждений двигатель необходимо отключить от сети.

...