Краткая характеристика основных показателей качества электрической энергии согласно ГОСТ 13109-97

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 действущим 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.

2. Влияние качества электрической энергии на технико-экономические показатели трансформаторов, станочного электрооборудования и кабельного хозяйства. В трансформаторах повышение напряжения нежелательно, т.к. с ростом напряжения растет ток намагничивания, это приводит к искривлению кривой тока намагничивания и появлению токов высших гармоник. Они вызывают увеличение потерь активной мощности в сердечнике и его дополнительный нагрев. В то же время повышение напряжения способствует снижению нагрузочных потерь. Снижение напряжения приводит к повышению токов в обмотках трансформатора и в ряде случаев, если трансформатор сильно загружен, может вызвать его перегрузку

Исследования показали следующие величины ущербов от некачественного напряжения.

При среднем отклонении напряжения 3,86% номинального на установке электропечей для плавки цветных металлов общей мощностью 280 кВт был получен перерасход энергии 65000 кВт*ч/год. При отклонении напряжения на 2,87% в цехе горячей вулканизации обувной фабрики получается брак, а отклонения 1-2% ведут к изменению температуры нагрева и задержке в выпуске продукции, что дало бы ущерб более 1млн.руб/год. Электроплавильная печь мощностью 10000 кВА на заводе ферросплавов при номинальном напряжении работает с суточной производительностью 44 т. силикохрома. При снижении напряжения на 5-9% производительность уменьшается до 38,8 т. т.е. примерно на 12%.

Снижение напряжения ухудшает качество сварочных швов. Цикл времени сварки при снижении напряжения на 10 % удлиняется приблизительно на 20%. Если в сети ткацкого цеха, где установлено 2220 станков марки АТ-120-5, напряжение на 5% ниже номинального будет держаться только в течении 1 час, то за это время будет недоотпущено 131 м. суровой ткани.

Понижение напряжения на 6-7% на электрических печах отжига цветных металлов мощностью 3´225 кВт привело к перерасходу электроэнергии 270 тыс.кВт*ч/год и удлинению технологического процесса.

Определение убытка при отклонениях напряжения.

При наличии данных о количественном влиянии напряжения на технические характеристики приемника можно определить экономический убыток при отклонениях напряжения.Y=3(U) - 3(U_ном)

3(U) - затраты для выработки продукции при фактическом U

3(U_ном) - затраты для выработки продукции при номинальном U

Зависимость убытка от отклонений напряжения на зажимах приемника называется экономической характеристикой:Y= f(U)

Пользуясь экономическими характеристиками, можно определить оптимальные режимы напряжения и эффективные способы его поддержания. На результирующую экономическую характеристику наибольшее влияние оказывает изменение количества выпускаемой продукции, кроме этого оказывает влияние убыток от перерасхода электроэнергии и убыток от изменения срока службы приемника. Работа асинхронного двигателя работающего с производственным механизмом при отклонении напряжения вызывает суммарный убыток:Y=Y₁+Y₂+Y₃+Y₄

Здесь:Y₁- убыток вызванный изменением производительности механизма

Y₁=(П_ном-П)at

где П_ном и П - часовая производительность работы двигателя соответственно с номинальным напряжением и с отклонением от номинального напряжения

a- стоимость единицы продукции, выпускаемой данным механизмом

t - время, за которое определяется убыток.

Составляющие суммарного убытка от изменения потребления активной Y₂ и реактивной мощности Y₃ асинхронным двигателем.

Y₂=(P-P_ном)C₀t; Y₃=(Q-Q_ном)C₀tk_ип

P_ном, P - потребляемая активная мощность при работе двигателя соответственно с номинальным напряжением и с отклонением от номинального напряжения;

Q,Q_ном - то же для реактивной мощности

C₀ - стоимость 1 кВт*ч потерянной электроэнергии

k_ип - коэффициент изменения потерь кВт/ кВАр

Убыток от изменения срока службы двигателя при отклонениях напряжения равен

Где С_дв - стоимость двигателя

В- срок службы двигателя при номинальном напряжении относительный износ изоляции.

где К_З коэффициент загрузки двигателя