1.12 Показники якості електроенергії та їхній вплив на втрати

Електроенергія (ЕЕ) - це товар. Тому до її якості, також як і до якості інших товарів, пред'являються певні вимоги.

Показники якості електроенергії регламентується ГОСТ 13.109-79 і міждержавним стандартом 13.109-99 «Електрична енергія. Вимоги до якості електричної енергії в електричних мережах загального користування»

Існують наступні основні показники якості ЕЕ: [9, с. 77].

- Частота f_н = 50 Гц,

- Відхилення напруги ∆V, коливання напруги δV; і частота зміни напруги F;

- Несинусоїдальність напруги і несиметрія напруги;

- Тривалість провалу напруги.

Частота f струму і напруги

залежить від числа пар полюсів Р і частоти обертання n синхронного генератора на електричних станціях

f = Рּn/60, (1.20)

де n - хв^-1, f_н = 50 Гц, ∆f = f -f_н = ± 0,2 Гц (в аварійному режимі ∆f = ± 0,4 Гц);

При порушенні балансу потужності частота в енергосистемі подає до 49 Гц, і тоді, щоб не допустити розвал системи, примусово відключають другорядних споживачів, або спрацьовує АЧР. Застосовують також «віялове» відключення споживачів.

Відхилення напруги - найбільш важливий показник для сільськогосподарських споживачів

(1.21)

Для більшості електроспоживачів ∆V% = ± 5%; для ЕД ∆V%=(- 5… + 10)%. У аварійному режимі допускається додаткове збільшення ∆V% на 5%.

Коливання напруги δV - це нетривале відхилення напруги від номінальної величини, що змінюється з швидкістю більше за 1% в секунду (наприклад, при пуску ЕД). Характеризується розмахом напруги δV і дозою Флікера.

Розмах напруги

(1.22)

де U_max і U_min екстремуми огинаючих діючих значень напруги.

δU_доп див. на рис 6.9 [9].

Несинусоїдальність і несиметрія напруги

Коефіцієнт несинусоїдальності К_н.с. рівний відношенню діючих значень напруги всіх вищих гармонік до діючого значення напруги основної гармоніки. У відсотках

(1.23)

Для мереж 0,38 кВ допустиме значення К_н.с. =8% (короткочасно 12%)

У сільських мережах 380/220 В часто переважають однофазні споживачі, тому навіть нормальні режими роботи цих мереж, як правило, несиметричні через наявність напруг зворотної U₂ і нульової U₀ послідовностей:

U₂ = 0,62(U_л..б - U_л.м), (1.24)

U₀ = 0,62(U_ф.б. - U_ф.м), (1.25)

де індекс б і м відповідає найбільшому і найменшому значенню діючих напруг з трьох фаз (U_л. або U_ф).

Оцінюється несиметрія напруги коефіцієнтом несиметрії зворотної К₂% і нульової К₀% послідовностей

К₂% = (1.26)

доп. К₂%=2% (в аварійному режимі - 4%),

К₀% = (1.27)

доп. К₀% = 2% (в аварійному режимі - 4%).

Вплив якості електроенергії на втрати

Невідповідність показників якості ЕЕ нормативним значенням приводить до додаткових втрат ЕЕ.

Збиток від неякісної ЕЕ має технологічну і електромагнітну складову. Технологічна складова виявляється в зниженні і кількості і якості продукції, що випускається внаслідок впливу якості ЕЕ на продуктивність механізмів. Електромагнітна складова збитку визначається взаємним впливом елементів енергосистеми і виражається або в зниженні енергетичних показників роботи енергоустаткування і терміну його служби або в аварійних відмовах елементів (збої в роботі автоматики, ЕОМ, пошкодження конденсаторів і т.д.)

З всіх показників якості ЕЕ найбільший збиток у споживачів викликають відхилення напруги. А для сільських мереж ще і несиметрія напруги. При зниженні U втрати зростають. Збільшення U позначається на втратах в електроспоживачах неоднозначно.

Коливання напруги в мережах з різко перемінним навантаженням приводять до збільшення втрат ЕЕ в струмоведучих частинах АЕД не більш ніж на 2%, в синхронних двигунах на 10% [2, кн 5].

Особливо чутливі до ∆V освітлювальні установки, телевізори, комп'ютери. Від‘ємні ∆V знижують освітленість приміщень, ускладнюють запалювання люмінесцентних ламп і ДРЛ, погіршують зображення на екранах моніторів. Позитивні ∆V викликають зорову стомлюваність, скорочують термін служби освітлювальних і побутових приладів.

Втрати ЕЕ від наявності вищих гармонічних складових збільшуються на (2…4 )%. Особливо великі втрати потужності в трансформаторах, АЕД і генераторах). У ряді випадку ці втрати потужності можуть привести до недопустимого перегріву обмоток і передчасного старіння ізоляції. Так, при К_н.с = 5% (що допустимо) протягом 2 років tgδ паперово-масляних конденсаторів збільшується в 2 рази. При К_н.с = 4% термін служби АЕД скорочується в 2 рази.