Качество электроэнергии оценивается по следующим показателям: Показатели качества электроэнергии

Показатели качества электроэнергии

Содержание:

• Основные показатели качества электроэнергии
• Колебание напряжения
• Провал напряжения
• Перенапряжение
• Качество электроэнергии. Виды отклонений параметров электрической энергии
• Как улучшить качество 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. В рамках одной статьи невозможно дать полное описание требований к параметрам электричества и способам проведения официальных измерений. Тексты соответствующих ГОСТов и стандартов занимают десятки страниц и содержат многочисленные сложные формулы проведения расчётов.

В данной статье мы дадим лишь общее понимание основных требований к качеству электроэнергии и простые описания часто встречающихся отклонений

Основные показатели качества электроэнергии

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.

Отклонение напряжения

Одним из параметров

качества электроэнергии является 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 допустимым отклонением напряжения считается диапазон в 5%, то есть: +/-5% (от 209 В до 231  В). 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.

Колебание напряжения

Одним из параметров качества электроэнергии является колебание 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 допустимым колебанием напряжения считается диапазон в 5%, то есть: +/-5% (от 209 В до 231  В).

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

Замечание: не следует путать требования ГОСТа к качеству электроэнергии в сети (ГОСТ Р 54149-2010 «Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная») и ГОСТов, описывающих качество электропитания для электрических приборов (напр. ГОСТ Р 52161.2.17-2009 «Безопасность бытовых и аналогичных электрических приборов»). ГОСТ качества электроэнергии предъявляет требования по сути к поставщику электрической энергии, и именно на этот ГОСТ можно опереться, если нужно предъявить требования к поставщику при плохом электроснабжении. А требования к качеству электропитания в паспортах приборов определяют требование к приборам работать нормально в более широком диапазоне значений параметров тока. Для приборов, как правило, закладывается диапазон по напряжению от -15% до +10% от номинального.

Провал напряжения

Одним из параметров качества электроэнергии является провал напряжения. Провал напряжения определяется показателем времени провала напряжения.

Предельно допустимое значение длительности провала напряжения в электросетях 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%.

Перенапряжение

Временное перенапряжение определяется показателем коэффициента временного перенапряжения.

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

Качество электроэнергии. Виды отклонений параметров электрической энергии

Для определения качества электрической энергии можно использовать следующие графические изображения. На приведенных ниже рисунках отображены следующие отклонения параметров качества электроэнергии: отклонение напряжения, колебание напряжения, перенапряжение, провал напряжения, нарушение синусоидальности напряжения, импульсы напряжения.

Как улучшить качество электроэнергии

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 мы рекомендуем использовать: средства защиты от скачков напряжения, стабилизаторы напряжения, источники бесперебойного питания.

Показатели качества электрической энергии | Группа Русэлт

Стандартом устанавливаются следующие показатели качества электроэнергии (ПКЭ):

• 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 

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

• интервал между изменениями напряжения 

• глубина провала напряжения 

• частота появления провалов напряжения 

• длительность импульса по уровню 0,5 его амплитуды 

• длительность временного перенапряжения .

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 .

Свойства электрической энергии	Показатель КЭ	Наиболее вероятные виновники ухудшения КЭ
Отклонение напряжения	Установившееся отклонение напряжения	Энергоснабжающая организация
Колебания напряжения	Размах изменения напряжения  Доза фликера	Потребитель с переменной нагрузкой
Несинусоидальность напряжения	Коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения  Коэффициент n — ой гармонической составляющей напряжения	Потребитель с нелинейной нагрузкой
Несимметрия трехфазной системы напряжений	Коэффициент несимметрии напряжений по обратной последовательности  Коэффициент несимметрии напряжений по нулевой последовательности	Потребитель с несимметричной нагрузкой
Отклонение частоты	Отклонение частоты	Энергоснабжающая организация
Провал напряжения	Длительность провала напряжения	Энергоснабжающая организация
Импульс напряжения	Импульсное напряжение	Энергоснабжающая организация
Временное перенапряжение	Коэффициент временного перенапряжения	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.

Показатели качества электроэнергии и их нормирование

Электричество характеризуется тремя основными параметрами, среди которых частота, напряжение, а также форма его кривой. Частота относится к характеристике баланса активной мощности. Напряжение в энергосистемах является характеристикой баланса реактивной мощности. При этом каждый отдельный элемент энергосистемы оказывает влияние на общее создаваемое электромагнитное поле, что, безусловно, влияет на качество поставляемой потребителям энергии. В данной статье мы рассмотрим, что такое показатели качества электроэнергии, методы их нормирования и контроля, а также измерения.

• Обзор основных показателей
• Методы измерения

Обзор основных показателей

Качество электроэнергии определяется соответствием параметров электрической сети установленным значениям отдельных показателей. Все параметры электрической энергии большую часть времени в сутках (95%) должны соответствовать нормально установленным значениям и не превышать этот предел.

ГОСТ 32144-2013 делит показатели и стандарты качества на две категории: основные и дополнительные. Основные определяют свойства электричества. В эту подгруппу входят 9характеристики напряжения и 1 частотная характеристика. Рассмотрим ряд ключевых показателей более подробно.

Отклонение напряжения . Это оказывает наибольшее влияние на производительность потребителей. Нагрузки, уровни напряжения и другие параметры могут меняться со временем. Исходя из этого, величина падения напряжения также является переменной. В то же время значительное снижение напряженности на промышленных предприятиях отрицательно сказывается на общей производительности труда, негативно сказывается на зрении работников. Также снижение напряжения влияет на продолжительность большинства технологических процессов в электротермических и электролизных установках. Кроме того, несоответствие уровня напряжения требуемым значениям приводит к потере напряжения и мощности.

В сетях до 1 кВ допустимое отклонение напряжения ± 5 %, не более ± 10 %. В сетях 6-20 кВ максимальное отклонение составляет ±10%.

Величина изменения напряжения. Этот параметр качества электричества представляет собой разницу между амплитудой или значением тока до и после его изменения. Частота повторения этих изменений может быть от 2 раз/мин. до 1 раз/ч. Такие резкие изменения в трехфазной сети могут быть вызваны, например, работой дуговой сталеплавильной печи или сварочного аппарата. Регулирование колебаний напряжения основано на необходимости защиты зрения людей. Каждый тип лампы имеет свое отдельное значение диапазона. Для обеспечения соответствия этому показателю качества рекомендуется применять раздельное питание потребителей электроэнергии осветительной сети и силовых нагрузок.

Доза колебания напряжения , аналог предыдущего показателя качества электрической энергии, взаимозаменяемы. Нормирование дозы колебаний в электрических сетях осуществляется только при наличии в них определенных устройств.

Длительность провала напряжения . Выход из строя – это резкое снижение напряжения, после которого оно восстанавливается до исходного или приблизительного значения через определенный промежуток времени. Продолжительность отказа отражает время от начального момента отказа до момента его восстановления. Продолжительность отказа может быть как в один период, так и в десятки секунд. По ГОСТ этот параметр может достигать 30 секунд в сетях до 20000 вольт.

Импульсное напряжение Сбой аналогичен по описанию, но его продолжительность различна и составляет от нескольких микросекунд до десяти миллисекунд. Допустимые значения этого показателя качества электроэнергии стандартом не нормируются.

Характеристики напряжения также имеют четыре коэффициента: гармоническая составляющая, несинусоидальность кривой, нулевая и обратная последовательность.

Характеристикой частоты является девиация. Наибольшее отклонение частоты возникает при медленном изменении нагрузок и небольшом запасе мощности. Нормальное допустимое отклонение составляет ±0,2 Герц, максимальное ±0,4 Герц. В послеаварийных условиях допустим интервал отклонения от + 0,5 до — 1 Герца (не более девяноста часов в год).

Дополнительные показатели качества электроэнергии являются основной формой учета. Сюда входят следующие 3 коэффициента, характеризующие напряжение: амплитудная модуляция, а также несимметрия фазных и межфазных напряжений.

Методы измерения

Приборы, с помощью которых можно измерять показатели, бывают трех основных типов:

• измерительные — представляют собой токоизмерительные клещи, имеющие блок индикации; определяют только номинальные значения параметров, используются для ежедневного контроля;
• анализирующие — кроме определения номинальных параметров умеют анализировать перекос фаз, потери, умеют оценивать потери энергии; используется для одиночных измерений;
• регистрирующие — являются стационарными устройствами, выполняют те же функции, что и анализирующие устройства, но продолжительное время; они позволяют построить любую необходимую графику.

Для обеспечения надежности функционирования энергосистем необходимо соответствие показателей качества электроэнергии конкретным требованиям. Для этого их стандартизируют. Для своевременного контроля соответствия параметров нормативным значениям необходим мониторинг. Контроль качества осуществляется рабочим персоналом энергетических предприятий.

Продолжительность измерения каждого показателя составляет не менее суток, при этом периодичность контроля устанавливается международным государственным стандартом и составляет 1 раз в два года, за исключением отклонения напряжения (2 раза в год).

Более подробно этот вопрос рассматривается на видео:

Итак мы рассмотрели основные показатели качества электроэнергии, их нормирование и методы измерения. Надеемся, предоставленная информация была для вас интересна и познавательна!

Будет полезно прочитать:

• Что такое перенапряжение в сети?
• Тестер сопротивления заземления
• Причины потерь электроэнергии в сетях

Опубликовано: 27.02.2017 Обновлено: 07.11.2019 1 Комментарий

Как плохое качество электроэнергии влияет на производительность системы

Долгое время главной заботой потребителей электроэнергии была непрерывность подачи, но ситуация меняется. Передовые технологии, такие как возобновляемые источники энергии, микросети, зарядные устройства для электромобилей и инверторы, приводят к увеличению нелинейных нагрузок, что может создавать проблемы для стабильности электропитания.

В то время как спрос растет, качество электроэнергии колеблется, что приводит к плохой работе электрических систем, увеличению счетов за коммунальные услуги, дополнительному незапланированному техническому обслуживанию и проблемам с бесперебойностью подачи. Другие опасения включают несоблюдение сетевых правил и сокращение срока службы оборудования.

Определение качества электроэнергии

Качество электроэнергии можно оценить с помощью группы показателей производительности и стандартных пределов, которые позволяют электрическому оборудованию работать в соответствии с проектом без существенной потери производительности или ожидаемого срока службы. Это определение подразумевает постоянную и стабильную подачу электроэнергии по всей электрической сети.

При хорошем качестве электроэнергии создается надежный источник питания, который всегда доступен, имеет чисто бесшумную синусоидальную форму волны и всегда находится в допустимых пределах по напряжению и частоте.

Распространенные проблемы с качеством электроэнергии

Наиболее распространенные проблемы с качеством электроэнергии можно разделить на долгосрочные и краткосрочные нарушения.

Долговременные помехи, такие как гармоники, дисбалансы, пониженное/повышенное напряжение, низкий коэффициент мощности и мерцание, вызывают отказы оборудования, неисправности, перегрев и повреждение оборудования. Кратковременные помехи, такие как колебания напряжения и переходные процессы, имеют видимые и/или немедленные последствия, такие как незапланированные простои, внезапные неисправности или повреждения оборудования и снижение эффективности электрического оборудования.

Общие проблемы с качеством электроэнергии

Реализация стратегии качества электроэнергии

Непрерывное электроснабжение и повышение качества электроэнергии имеют решающее значение для цифровой экономики, которая все больше основывается на непрерывном потоке информации в режиме реального времени. Для многих предприятий электронной коммерции и цифровой экономики перебои в подаче электроэнергии обходятся неприемлемо дорого и могут нанести ущерб.

По оценкам, в Европе проблемы с качеством электроэнергии обходятся промышленности и торговле примерно в 10 миллиардов евро в год. При этом стоимость решения проблемы оценивается всего в 5 процентов от этой цифры. ¹

Предприятия, стремящиеся решить свои проблемы с качеством электроэнергии, повысить надежность сети, повысить энергоэффективность и повысить производительность труда, должны начать с реализации стратегии качества электроэнергии. Это должно включать следующие три ключевых компонента:

• Четкая цель стратегии обеспечения качества электроэнергии – решение конкретных выявленных проблем
• Выбор правильных счетчиков для регистрации данных и событий – использование современной технологии для надежные результаты
• Использование подходящего программного обеспечения для визуализации и проведения анализа – выбор поставщика экспертных решений

Сетевые анализаторы ABB M4M

Определение наилучшего решения для исправления или смягчения возможных проблем с качеством электроэнергии, мониторинг ключевых показателей эффективности качества электроэнергии и анализ данные для подпитки стратегических решений имеют важное значение.

Сетевые анализаторы ABB M4M предназначены для мониторинга условий эксплуатации энергопотребляющего оборудования и выявления проблем с качеством электроэнергии, предоставляя клиентам надежные данные для быстрого и эффективного решения этих проблем.

Этот диапазон гарантирует полный анализ качества электроэнергии, измерение одиночных гармоник тока и напряжения до 40 ^th , общее гармоническое искажение (THD), коэффициент мощности, асимметрию напряжения и другие важные ключевые показатели эффективности для принятия решений. Затем оборудование для мониторинга предоставляет моментальные снимки состояния сети благодаря векторам напряжения и тока, а также формам сигналов.

В соответствии со стандартами IEC по измерению основной мощности, M4M может оптимизировать срок службы оборудования, снизить затраты на техническое обслуживание и свести к минимуму дополнительные штрафы и счета за электроэнергию. Например, использование M4M для измерения асимметрии напряжения помогает определить действия, которые могут сократить до 14 процентов преждевременных отказов двигателей переменного тока ² , а контроль гармонических искажений помогает избежать в среднем 50 % случаев выхода из строя трансформаторов из-за тепловых напряжений, создаваемых гармоническими токами. ³

Новая современная серия анализаторов цепей M4M от АББ, интегрированная в System pro M compact® InSite, обеспечивает мониторинг данных в режиме реального времени, исторический анализ тенденций и полный анализ качества электроэнергии в электрической системе с помощью InSite. веб-панель. Доступен полный набор ключевых показателей эффективности качества электроэнергии M4M, позволяющий устанавливать автоматические действия и сигналы тревоги, чтобы оперативно реагировать на любое событие в системе.

Для получения дополнительной информации о линейке M4M нажмите здесь.

1 Весам Рохума, Роберт С. Балог, Аакиб Ахмад Пирзада, Мирослав М. Бегович, D-STATCOM для подавления гармоник в распределительных сетях низкого напряжения с высоким проникновением нелинейных нагрузок, Возобновляемая энергия, Том 145, 2020, https:// doi.org/10.1016/j.renene.2019.05.134.

2 Х. Пенроуз, «Влияние асимметрии напряжения на асинхронные электродвигатели», 20 декабря 2019 г.