Контроль параметров качества электрической энергии

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Показатели качества электроэнергии

2. Отклонение напряжения

3. Колебания напряжения

4. Не синусоидальность напряжения

5. Не симметрия напряжения

6. Отклонения частоты

7. Провал напряжения

8. Импульс напряжения и временное перенапряжение

9. Статическая оценка показателей качества электроэнергии

Заключение

Список используемой литературы

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. .

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 энергию, качество которой соответствует требованиям государственных стандартов и иных обязательных правил или договорам энергоснабжения.

1. Показатели качества электроэнергии

Качество электроэнергии, поставляемое в наши дома, не всегда является удовлетворительным. Мы часто говорим: «напряжение просело», «напряжение прыгает», «скачки напряжения», «плохое напряжение». Давайте разберемся вместе с этими понятиями. Следует отметить сразу, что точные определения отклонений от норм качества электроэнергии очень сложные

Список основных показателей качества электрической энергии

· установившееся отклонение напряжения

· размах изменения напряжения

· доза фликера

· 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

· длительность провала напряжения

· импульсное напряжение

· коэффициент временного перенапряжения

2. Отклонение напряжения

Отклонение напряжения определяется значением установившегося отклонения напряжения. Для значения отклонения напряжения установлены нижеследующие нормы: нормально допустимые и предельно допустимые значения установившегося отклонения напряжения на выводах приемников электроэнергии равны соответственно +5 и +10 % от номинального напряжения электрической сети.Значение отклонения напряжения определяется при длительности процесса более одной минуты.

Нормально допустимые отклонения напряжения. Нормально допустимым отклонением напряжения считается диапазон в 5 %, то есть: +/-5 % (от 209 В до 231 В).

Предельно допустимые отклонения напряжения. Предельно допустимым отклонением напряжения считается диапазон в 10 %, то есть: +/-10 % (от 198 В до 242 В).

Для определенных выше показателей качества электроэнергии действуют следующие нормативы: положительные и отрицательные отклонения напряжения в точке передачи электрической энергии не должны превышать 10 % номинального или согласованного значения напряжения в течение 100 % времени интервала в одну неделю.

3. Колебания напряжения

Колебания напряжения характеризуются следующими показателями:

-- размахом изменения напряжения

-- дозой фликера

Значения колебания напряжения имеют те же самые нормы, что и отклонение напряжения с единственным отличием: длительность процесса менее одной минуты.

Нормально допустимые колебания напряжения. Нормально допустимым колебанием напряжения считается диапазон в 5 %, то есть: +/-5 % (от 209 В до 231 В).

Предельно допустимые колебания напряжения. Предельно допустимым колебанием напряжения считается диапазон в 10 %, то есть: +/-10 % (от 198 В до 242 В).

4. Не синусоидальность 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 вольт-амперными 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 рудно-термические 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 с периодом (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 n-ую называют высшими гармониками.

Несинусоидальность непряжения характеризуется следующими показателями

· коэффициентом искажения синусоидальности кривой напряжения;

· коэффициентом n-ой гармоничесокй составляющей напряжения.

Коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения К_U определяется по выражению, %

где - 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_(n) - действующее значение напряжения основной частоты, В.

5. Не симметрия 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. Векторная диаграмма несимметричной трехфазной системы напряжений показана на рис.

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 возника-тает несимметрия фазных напряжений при сохранении сим-метричной системы междуфазных напряжений. Векторная диаграмма наложения на систему прямой последовательности напряжений системы нулевой последовательности приведена на рис.3.5. .

напряжение электроэнергия качество частота

Несимметрия напряжений характеризуется следующими показателями:

-- коэффициентом несимметрии напряжений по обратной последовательности;

-- коэффициентом несимметрии напряжений по нулевой последовательности.

Коэффициент несимметрии напряжений по обратной последовательности равен, %

6. Отклонения частоты

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

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

7. Провал напряжения

Провал напряжения определяется показателем времени провала напряжения

Предельно допустимое значение длительности провала напряжения в электро сетях напряжением до 20 000 В включительно равно 30 секунд. Длительность автоматически устраняемого провала напряжения в любой точке присоединения к электрическим сетям определяется выдержками времени релейной защиты и временем срабатывания автоматики

Провал напряжения определяется, когда напряжение падает до значения 0,9U и характеризуется длительностью процесса. Предельно допустимая длительность -- 30 секунд. Глубина провала иногда может доходить и до 100 %.

8. 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 (см. рис.3.7)

Импульсное напряжение в относительных единицах равно:

где U_имп -- значение импульсного напряжения, В.

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

Перенапряжение характеризуется амплитудным значением напряжения больше 342 В. Верхний предел значения напряжения ГОСТом не определяется. Длительность временного перенапряжения -- менее 1 секунды

9. Статическая 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).

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

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

Р_i = n_i/n

где п_i - число попаданий в /-и интервал;

п - общее число измерений.

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 m_?U и , определяемые из гистограммы

Стандартом устанавливаются способы и методики определения ПКЭ и вспомогательных параметров, реализующие положения математической статистики и теории вероятностей.

Заключение

Развитие сетей и внедрение новых электрических устройств только повышают актуальность проблем качества электроэнергии. Возрастающее количество нелинейной нагрузки с одной стороны ухудшает ПКЭ в сети, а применение чувствительных электронных устройств, с другой стороны, требует, чтобы эти показатели находились в жёстко заданных пределах. Очевидно, что с развитием электроэнергетики актуальность нормирования и контроля параметров качества электроэнергии будет возрастать. Ключевыми моментами в вопросах КЭ являются законодательная база (построение отношений между энергоснабжающей организацией и потребителем) и наличие инженерных возможностей для выявления и устранения недопустимых отклонений ПКЭ. Если некоторые законодательные основы созданы Правилами электроснабжения, то инженерную (техническую) базу необходимо развивать. Существующая на сегодня простая констатация фактов несоответствия показателей качества электроэнергии требованиям ТНПА не позволяет решать ряд важных принципиальных вопросов. Развитие технического потенциала до требуемого уровня возможно только при условии того, что сам потребитель будет осознавать наличие проблемы, понимать её причину, искать пути и требовать её решения.

В случае существенных отклонений параметров качества электроэнергии следует прежде всего обратиться в обслуживающую организацию, к поставщику электрической энергии. Если административные действия по улучшению качества электроэнергии не дадут результатов, тогда необходимо использовать специальные средства защиты. Для улучшения параметров качества электроэнергии можно использовать: средства защиты от скачков напряжения, стабилизаторы напряжения, источники бесперебойного питания.

Список используемой литературы

1. Суднов В.В. Качество электроэнергии. Москва 2000г.

2. https://skat-ups.ru/articles/kachestvo-elektroenergii-elektricheskoj-energii

3. http://elredy.by/kachestvo_elektroenergii/

Размещено на Allbest.ru