9. Качество электрической энергии и энергосбережение

В последнее время вопросам качества электроэнергии, снабжающей промышленные предприятия, уделяется все возрастающее внимание.

Согласно ГОСТ 13109-97 установлено два вида норм: нормально допустимые и (или) предельно допустимые показатели качества электрической энергии (ПКЭ).

Номенклатура ПКЭ:

1. Установившееся отклонение напряжения (у.о.н.). Нормально и предельно допускаемые значения у.о.н. на выводах приемников равны соответственно 5 и 10 % от номинального напряжения электрической сети;

2. Колебания напряжения; характеризуются показателями "размах изменения напряжения" и "доза фликера";

3. Несинусоидальность напряжения;

4. Несимметрия напряжений;

5. Отклонение частоты; нормально и предельно допускаемые значения отклонения частоты равны соответственно 0,2 и 0,4 Гц;

6. Провал напряжений;

7. Импульс напряжений;

8. Кратковременное перенапряжение.

Оценку соответствия ПКЭ нормам качества электрической энергии следует производить с периодичностью, установленной Главэнергонадзором и по требованию энергоснабжающей организации или потребителя.

Оценку ПКЭ на предприятиях обычно проводят специализированные организации с лицензиями на проведение таких работ.

При снижении напряжения АД на 10 % моменты пусковой и максимальный снижаются на 19 %, токи в обмотках статора и ротора возрастают на 10% и 14 %, КПД уменьшается на 2 %, температура обмотки статора увеличивается на 5–6 ^оС. Увеличиваются электрические потери в электроприводе и во внутренней системе электроснабжения предприятия, уменьшаются срок службы и производительность двигателей.

Снижение частоты также приводит к уменьшению производительности оборудования, увеличению электрических потерь в электроприводе и во внутренней системе электроснабжения предприятия, дополнительному перегреву электрооборудования и его физическому старению. Использование некачественной электроэнергии ложится неоправданным бременем на экономику предприятия.

Потери электроэнергии на предприятии от снижения частоты можно оценить приближенно следующим образом.

При изменении частоты на 1 % из-за снижения производительности электропривода предприятие расходует дополнительно

W_эп = 0,01К_эпW_а кВт∙ч,

где К_эп – доля электропривода в электропотреблении;

W_а – потребленная электроэнергия.

При снижении частоты возрастают электрические потери электроприемников и в электросетях предприятия за счет уменьшения индуктивных сопротивлений (2fL) и увеличения тока.

Электрические потери, например, при f₂ = 49,5 Гц, f₁ = 50 Гц и tg₂ = 0,794 (где tg₂ – средневзвешенное значение, измерен при f₂):

.

Отношение

т. е. электрические потери при снижении частоты возрастут на 0,8 %.

Нормально и предельно допускаемые значения коэффициентов несиммерии напряжения по обратной последовательности К₂ допускаются соответственно 2 % и 4 % [22]. Допускается вычислять по приближенной формуле (при этом погрешность не превышает 8 %):

К₂ = 0,62 (U_2нб – U_2нм)100 /U_{2 ном} %,

где U_2нб, U_2нм – наибольшее, наименьшее действующие значения из трех междуфазных напряжений и U_{2 ном} – номинальное напряжение.

Нормально и предельно допускаемые значения коэффициентов несиммерии напряжения по нулевой последовательности К₀ допускаются соответственно 2 % и 4 %. Допускается вычислять по приближенной формуле:

К₀ = 0,62 (U_2нбф – U_2нмф)100 /U_{2 ном,ф} %,

где U_2нбф, U_2нмф – наибольшее, наименьшее из трех действующих значений фазных напряжений и U_{2 ном,ф} – номинальное фазное напряжение.