Лекция. Основные показатели качества электроэнергии

Содержание лекции: основные показатели качества, требования к показателям качества.

Цель лекции: изучить основные показатели качества.

Под термином «качество электроэнергии» понимается соответствие основных параметров энергосистемы установленным нормам производства, передачи и распределения электроэнергии [1, 7].

Стандартом устанавливаются следующие показатели качества электроэнергии (ПКЭ):

– установившееся отклонение напряжения dU_y,;

– размах изменения напряжения dU_f;

– доза фликера Р_t;

– коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения K_u;

– коэффициент n-ой гармонической составляющей напряжения K_u(n);

– коэффициент несимметрии напряжений по обратной последовательности К_2u;

– коэффициент несимметрии напряжений по нулевой последовательности K_0u;

– отклонение частоты ∆ f;

– длительность провала напряжения ∆ t_n;

– импульсное напряжение U_имп;

– коэффициент временного перенапряжения К _перU.

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

– частота повторений изменений напряжения F_dUt;

– интервал между изменениями напряжения ∆ t_{i, i+1};

– глубина провала напряжения dU_g;

– частота появления провалов напряжения F_п;

– длительность импульса по уровню 0, 5 его амплитуды ∆ t_{имп0, 5};

– длительность временного перенапряжения ∆ t_{пер U};

Количественная характеристика качества электроэнергии выражается отклонениями напряжения и частоты, размахом колебаний напряжений и частоты, коэффициентом несинусоидальности формы кривой напряжения, коэффициентом несимметрии напряжения основной частоты.

Отклонение частоты – разность, усредненная за 10 минут между фактическим значением основной частоты и номинальным её значением. Отклонение частоты от номинального значения в нормальном режиме работы допускается в пределах ±0, 1 Гц. Кратковременные отклонения могут достигать ±0, 2 Гц.

Колебание частоты – разность между наибольшим и наименьшим значениями основной частоты в процессе достаточно быстрого изменения параметров режима, когда скорость изменения частоты не меньше 0, 2 Гц в секунду. Колебания частоты не должны превышать 0, 2 Гц сверх допустимых отклонений 0, 1 Гц:

Колебание напряжения оценивается следующими показателями [4, 8]:

1) Размахом изменения напряжения dU (см. рисунок 1.1), т.е. разностью между наибольшим и наименьшим действующими значениями напряжения в процессе достаточно быстрого изменения параметров режима, когда скорость изменения напряжения не менее 1% в секунду.

2) Частотой изменений напряжения (1/с, 1/мин., 1/ч.).

3) Интервал между следующими друг за другом изменений напряжения. D t_kj

Рисунок 1.1 – Размах изменения напряжения

Несинусоидальность напряжения сети характеризуется коэффициентом несинусоидальности (искажения) кривой напряжения.

Под несимметрией напряжений понимают неравенство фазных или линейных напряжений по амплитуде и углам сдвига между ними.

Физический смысл и нормирование значения показателей качества электроэнергии, согласно ГОСТ 13 109-97.

Нормирование значений показателей качества электроэнергии относится к числу главных вопросов проблемы качества электроэнергии. Систему показателей качества электроэнергии образуют количественные характеристики медленных (отклонения) и быстрых (колебания) измерений действующего значения напряжения, его формы и симметрии в трехфазной системе, а также изменений частоты. Принципы нормирования показателей качества электроэнергии по напряжению основываются на технико-экономических предпосылках и состоят в следующем:

а) показателей качества электроэнергии по напряжению имеют энергетический смысл, т.е. характеризуют мощность (энергию) искажения кривой напряжения, степень отрицательного воздействия энергии искажения на электрооборудование и технологические процессы соизмеряются со значением показателей качества электроэнергии;

б) предельно допустимые значения показателей качества электроэнергии выбираются из технико-экономических соображений;

в) показатели качества электроэнергии нормируются в течение определенного интервала времени с заданной вероятностью для получения достоверных и сопоставимых значений;

г) допустимые значения показателей качества электроэнергии указываются на зажимах ЭП в узлах электросетей.

В большинстве стран СНГ принят стандарт ГОСТ 13109-97 «Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения», в котором в качестве допустимых значений показателей качества электроэнергии приняты, в основном, уровни электромагнитной совместимости в СЭС, приведенные в публикациях МЭК в качестве рекомендаций для составления национальных стандартов.

Согласно стандарту ГОСТ 13109-97, систему ПКЭ при питании от электросетей трехфазного тока образуют отклонение напряжения, размах изменений напряжения (амплитуда КН), интенсивность (доза) фликера, коэффициент искажения синусоидальности кривой линейного (фазного) напряжения, коэффициент n-ой ВГ, коэффициент обратной и нулевой последовательности напряжения, импульс напряжения, коэффициент временного перенапряжения, отклонение частоты.

Стандартом ГОСТ установлено 2 вида норм на качества электроэнергии – нормативно допустимые и предельно допустимые величины. Оценка соответствия показателям качества электроэнергии требованиям стандарта производится в течение расчетного времени, равного 24 ч.

Требования к качеству электроэнергии.

Согласно стандарту в течение не менее 95% времени каждых суток фазное напряжение должно находиться в диапазоне 209-231 В (отклонение 5%), частота в пределах 49.8-50.2 Гц, а коэффициент несинусоидальности не должен превышать 5%.

Остальные 5 или менее процентов времени каждых суток напряжение может изменяться от 198 до 242 В (отклонение 10%), частота от 49, 6 до 50, 4 Гц, а коэффициент несинусоидальности должен быть не более 10%. Допускаются также более сильные изменения частоты: от 49, 5 Гц до 51 Гц, но общая длительность таких изменений не должна превышать 90 часов за год.

Авариями электроснабжения называются ситуации, когда показатели качества электроэнергии кратковременно выходят за установленные пределы. Частота может отклоняться на 5 Гц от номинального значения. Напряжение может снижаться до нуля. В дальнейшем показатели качества должны восстанавливаться.