ПОКАЗНИКИ ЯКОСТІ ЕЛЕКТРИЧНОЇ ЕНЕРГІЇ

1. Загальні положення

ЯЕ тісно пов'язана з надійністю електропостачання, оскільки нормальним режимом електропостачання споживачів є такий режим, при якому споживачі одержують електроенергію безперебійно, в кількості, наперед узгодженій з енергозабезпечуючою організацією, і нормованої якості.

ГОСТ 13109-97 «Норми якості електричної енергії в системах електропостачання загального призначення» (далі ГОСТ) встановлює показники і норми якості електроенергії в електричних мережах систем електропостачання загального призначення змінного трифазного і однофазного струму частотою 50 Гц в точках, до яких приєднуються електричні мережі, що знаходяться у власності різних споживачів електричної енергії, або приймачі електричної енергії (точки загального приєднання) [1]. ГОСТ 13109-97 є міждержавним стандартом і діє в Україні з 1 січня 2000 р.

Норми ЯЕ, встановлені стандартом, є рівнями електромагнітної сумісності для кондуктивних електромагнітних перешкод в системах електропостачання загального призначення. При дотриманні встановлених норм ЯЕ забезпечується електромагнітна сумісність електричних мереж енергозабезпечуючих організацій і електричних мереж споживачів електричної енергії або ЕП.

Стандартом не встановлюються вимоги до ЯЕ в електричних мережах спеціального призначення (контактних, тягових, зв'язки), пересувних установок (літаків, потягів, судів) і ін.

Стандартом не встановлюються норми ЯЕ для режимів, викликаних форс-мажорними обставинами (винятковими погодними умовами, стихійними бідами і ін.).

ГОСТ 13109-97 є першим стандартом у області ЯЕ, де сказано, що встановлені норми підлягають включенню в технічні умови на приєднання споживачів і в договори енергопостачання.

Споживачам, що є винуватцями погіршення ЯЕ, для забезпечення норм стандарту в точках загального приєднання допускається встановлювати в технічних умовах на приєднання і в договорах енергопостачання жорсткіші норми (з меншими діапазонами зміни відповідних показників ЯЕ), чим встановлені в стандарті.

Норми стандарту повинні застосовуватися при проектуванні і експлуатації електричних мереж, при встановленні рівнів перешкодостійкості ЕП і рівнів електромагнітних перешкод, що вносяться цими приймачами в електричну мережу, до якої вони приєднані.

2. Показники якості електричної енергії

Стандартом встановлюються наступні показники якості електроенергії (ПЯЕ):

стале відхилення напруги δU_у;

розмах зміни напруги δU_t;

доза флікера P_t;

коефіцієнт спотворення синусоїдальності кривої напруги К_U;

коефіцієнт n-ої гармонійної складової напруги К_U(n);

коефіцієнт несиметрії напруг по зворотній послідовності К_2U;

коефіцієнт несиметрії напруг по нульовій послідовності К_0U;

відхилення частоти ∆f;

тривалість провалу напруги ∆t_п;

імпульсна напруга U_iмп;

коефіцієнт тимчасового перенапруження К_перU.

При визначенні значень деяких ПЯЕ стандартом вводяться наступні допоміжні параметри електричної енергії:

- частота повторень змін напруги F_δUt;

- інтервал між змінами напруги ∆t_i, ∆t_i+1;

- глибина провалу напруги δU_п;

- частість появи провалів напруги F_п;

- тривалість імпульсу по рівню 0,5 його амплітуди t_імп0,5;

- тривалість тимчасового перенапруження ∆t_пepU.

Частина ПЯЕ характеризує сталі режими роботи електроустаткування енергозабезпечуючої організації і споживачів електричної енергії (ЕЕ) і дає кількісну оцінку по ЯЕ особливостях технологічного процесу виробництва, передачі, розподілу і споживання ЕЕ. До цих ПЯЕ відносяться: стале відхилення напруги, коефіцієнт спотворення синусоїдальності кривій напруги, коефіцієнт n-ої гармонійної складової напруги, коефіцієнт несимметрії напруг по зворотній послідовності, коефіцієнт несимметрії напруг по нульовій послідовності, відхилення частоти, розмах зміни напруги.

Оцінка всіх ПЯЕ, що відносяться до напруги, здійснюється по його діючих значеннях.

Для характеристики вищеперелічених показників стандартом встановлені чисельні нормально і гранично допустимі значення ПЯЕ або норми.

Інша частина ПЯЕ характеризує короткочасні перешкоди, що виникають в електричній мережі в результаті комутаційних процесів, грозових атмосферних явищ, роботи засобів захисту і автоматики і в післяаварійних режимах. До них відносяться провали і імпульси напруги, короткочасні перенапруження. Для цих ПЯЕ стандарт не встановлює допустимих чисельних значень. Для кількісної оцінки цих ПЯЕ повинні вимірюватися амплітуда, тривалість, частота їх появи і інші характеристики, встановлені, але не нормовані стандартом. Статистична обробка цих даних дозволяє розрахувати узагальнені показники, що характеризують конкретну електричну мережу з погляду вірогідності появи короткочасних перешкод [5].

Для оцінки відповідності ПЯЕ вказаним нормам (за винятком тривалості провалу напруги, імпульсної напруги і коефіцієнта тимчасового перенапруження) стандартом встановлюється мінімальний розрахунковий період, рівний 24 ч.

У зв'язку з випадковим характером зміни електричних навантажень вимога дотримання норм ЯЕ протягом всього цього часу практично нереальність, тому в стандарті встановлюється вірогідність перевищення норм ЯЕ. Зміряні ПЯЕ не повинні виходити за нормально допустимі значення з вірогідністю 0,95 за встановлений стандартом розрахунковий період часу (це означає, що можна не зважати на окремі перевищення нормованих значень, якщо очікувана загальна їх тривалість складе менше 5% за встановлений період часу).

Іншими словами, ЯЕ по зміряному показнику відповідає вимогам стандарту, якщо сумарна тривалість часу виходу за нормально допустимі значення складає

не більш 5% від встановленого періоду часу, тобто 1 ч 12 хв, а за гранично допустимі значення — 0 % від цього періоду часу [1].

Рекомендована загальна тривалість вимірювань ПЯЕ повинна вибиратися з урахуванням обов'язкового включення робочих і вихідних днів і складає 7 діб [1].

У стандарті вказані вірогідні винуватці погіршення ЯЕ. Відхилення частоти регулюється живлячою енергосистемою і залежить тільки від неї. Окремі ЕП на промислових підприємствах (а тим більше в побуті) не можуть зробити впливу на цей показник, оскільки потужність їх несумісно мала в порівнянні з сумарною потужністю генераторів електростанцій енергосистеми. Коливання напруги, несимметрія і несинусоїдальность напруги викликаються, в основному, роботою окремих потужних ЕП на промислових підприємствах, і лише величина цих ПЯЕ залежить від потужності живлячої енергосистеми в даній точці підключення споживача. Відхилення напруги залежать як від рівня напруги, яка подається енергосистемою на промислові підприємства, так і від роботи окремих промислових ЕП, особливо з великим споживанням реактивної потужності. Тому питання ЯЕ слід розглядати в безпосередньому зв'язку з питаннями компенсації реактивної потужності. Тривалість провалу напруги, імпульсна напруга, коефіцієнт тимчасового перенапруження, як вже наголошувалося, обумовлюються режимами роботи енергосистеми.

У таблиці 2.1. приведені властивості електричної енергії, показники їх характеризуючі і найвирогідніші винуватці погіршення ЯЕ [1]. Стандартом встановлюються способи розрахунку і методики визначення ПЯЕ і допоміжних параметрів, вимоги до погрішностей вимірювань і інтервалів усереднювання ПЯЕ, які повинні реалізовуватися в приладах контролю ЯЕ при вимірюваннях показників і їх обробці.

Таблиця 2.1

Властивість електричної енергії	Показник якості електричної енергії	Найбільш ймовірне джерело погіршення ЯЕ
Відхилення напруги	1. Стале відхилення напруги δUу	Електропостачальна організація
Коливання напруги	1. Розмах зміни напруги δUt 2. Доза флікера Pt	Споживач зі змінним навантаженням
Несинусоїдальність напруги	1. Коефіцієнт спотворення синусоїдальності кривої напруги КU 2. Коефіцієнт n-ої гармонійної складової напруги КU(n)	Споживач з нелінійним навантаженням
Несиметрія трифазної системи напруги	1. Коефіцієнт несиметрії напруг по зворотній послідовності К2U 2. Коефіцієнт несимметрії напруг по нульовій послідовності К0U	Споживач з несиметричним навантаженням
Відхилення частоти	1. Відхилення частоти ∆f	Електропостачальна організація
Провал напруги	1. Тривалість провалу напруги ∆tп	Електропостачальна організація
Імпульс напруги	1. Імпульсна напруга Uiмп	Електропостачальна організація
Тимчасова перенапруга	1. Коефіцієнт тимчасового перенапруження КперU	Електропостачальна організація