Значения коэффициента искажения синусоидальности кривой напряжения (в процентах)

Нормально допустимое значение при Uном, кВ				Предельно допустимое значение при Uном, кВ
0,38	6…20	35	110…330	0,38	6…20	35	110…330
8,0	5,0	4,0	2,0	12,0	8,0	6,0	3,0

Таблица 10.2

Значения коэффициента n-ой гармонической составляющей напряжения (в процентах)

Нечетные гармоники, не кратные 3, при Uном, кВ					Нечетные гармоники, кратные 3**, при Uном, кВ					Четные гармоники при Uном, кВ
n*	0,38	6…20	35	110…330	n*	0,38	6…20	35	110…330	n*	0,38	6…20	35	110…330
5 7 11 13 17 19 23 25	6,0 5,0 3,5 3,0 2,0 1,5 1,5 1,5	4,0 3,0 2,0 2,0 1,5 1,0 1,0 1,0	3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 1,0 1,0 1,0	1,5 1,0 1,0 0,7 0,5 0,4 0,4 0,4	3 9 15 21 >21	5,0 1,5 0,3 0,2 0,2	3,0 1,0 0,3 0,2 0,2	3,0 1,0 0,3 0,2 0,2	1,5 0,4 0,2 0,2 0,2	2 4 6 8 10 12 >12	2,0 1,0 0,5 0,5 0,5 0,2 0,2	1,5 0,7 0,3 0,3 0,3 0,2 0,2	1,0 0,5 0,3 0,3 0,3 0,2 0,2	0,5 0,3 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2
>25	0,2+1,3х25/n	0,2+0,8х25/n	0,2+0,6х25/n	0,2+0,2х25/n

* п номер гармонической составляющей напряжения.

** Нормально допустимые значения, приведенные для n, равных 3 и 9, относятся к однофазным электрическим сетям. В трехфазных трехпроводных электрических сетях эти значения принимают вдвое меньшими приведенных в таблице.

Предельно допустимое значение коэффициента n—ой гармонической составляющей напряжения вычисляют по формуле:

K_U(n)=1,5 K_U(n)норм, (1)

где K_U(n)норм нормально допустимое значение коэффициента n-ой гармонической составляющей напряжения, определяемое по табл. 2.

Несимметрия напряжений

Несимметрия напряжений характеризуется следующими показателями:

— коэффициентом несимметрии напряжений по обратной последовательности;

— коэффициентом несимметрии напряжений по нулевой последовательности.

Нормально допустимое и предельно допустимое значения коэффициента несимметрии напряжений по обратной последовательности в точках общего присоединения к электрическим сетям равны 2,0 и 4,0 % соответственно.

Нормально допустимое и предельно допустимое значения коэффициента несимметрии напряжений по нулевой последовательности в точках общего присоединения к четырехпроводным электрическим сетям с номинальным напряжением 0,38 кВ равны 2,0 и 4,0 % соответственно.

Отклонение частоты

Отклонение частоты напряжения переменного тока в электрических сетях характеризуется показателем отклонения частоты, для которого установлены следующие нормы:

— нормально допустимое и предельно допустимое значения отклонения частоты равны ± 0,2 и ± 0,4 Гц соответственно.

Провал напряжения

Провал напряжения характеризуется показателем длительности провала напряжения, для которого установлена следующая норма:

— предельно допустимое значение длительности провала напряжения в электрических сетях напряжением до 20 кВ включительно равно 30 с. Длительность автоматически устраняемого провала напряжения в любой точке присоединения к электрическим сетям определяется выдержками времени релейной зашиты и автоматики.

Средства контроля качества электроэнергии и организационные меры по его повышению

Для разработки мероприятий по повышению КЭ, выбору мощности и мест установки технических средств необходимо иметь возможность измерять фактические значения ПКЭ. До настоящего времени в нашей стране выполнено большое количество работ, направленных на создание средств измерения ПКЭ, однако серийно выпускаются лишь следующие средства:

— измеритель отклонений напряжения прямой последовательности основной частоты 43203;

— измеритель напряжений и токов обратной последовательности 43204;

— измеритель напряжений и токов высших гармоник 43250.

Статистический анализ ПКЭ проводится с помощью отдельного прибора — измерителя статистических характеристик 43401, позволяющего одновременно анализировать четыре сигнала.

Выпускаются также приборы Ф4330, позволяющие измерять отклонения напряжения и напряжение обратной последовательности, а также стационарный измерительно-вычислительный комплекс «Качество», измеряющий отклонения напряжения, напряжение обратной последовательности и высшие гармоники по 8 каналам.

Технические мероприятия по повышению

качества электроэнергии

Поддержание частоты в нормируемых пределах производится электростанциями системы. Физически возможно поддерживать ее на номинальном уровне только в том случае, если мощность станции превышает мощность потребителей. В противном случае требуется ограничивать нагрузку путем отключения части потребителей.

Отклонения напряжения поддерживаются в допустимых пределах с помощью трансформаторов с регулированием под нагрузкой (РПН) и регулируемых средств компенсации реактивной мощности. Однако, трансформаторы с РПН и комплектные конденсаторные установки (ККУ) оснащаются механическими контакторными устройствами, имеющими большую инерционность с одной стороны и ограниченный ресурс срабатываний с другой, поэтому они не могут использоваться для компенсации быстрых изменений напряжения.

Снижение колебаний напряжения возможно двумя группами способов:

— снижение сопротивления внешней сети, что при том же размахе изменения нагрузки приводит к меньшему размаху изменения напряжения;

— снижение размаха изменения нагрузки, что при тех же параметрах внешней сети приводит к снижению размаха изменения напряжения.

Возможно комбинированное применение обоих способов.

Так как сопротивление внешней сети 110 кВ и выше носит преимущественно индуктивный характер, то резкие изменения индуктивной нагрузки приводят к колебаниям фазы вектора напряжения, а активной — его модуля (колебания напряжения).

Первая группа способов позволяет снизить оба вида колебаний, однако снижение сопротивления внешней сети приводит к увеличению токов короткого замыкания, что может оказаться недопустимым для отключающей аппаратуры. Поэтому исследования направлены на обеспечение токоограничивающих эффектов при одновременном выполнении основных функций. В частности, могут быть предложены схемы установок продольно-емкостной компенсации (УПК), обеспечивающие надежную защиту конденсаторной батареи, ликвидацию аварийных режимов в системе электроснабжения, глубокое ограничение токов короткого замыкания.

Вторая группа способов ориентирована на быструю компенсацию изменяющейся реактивной нагрузки, так как изменение активной возможно лишь в некоторых случаях (например, за счет создания разовых инерционных масс на валах двигателей). Поэтому компенсация реактивной нагрузки направлена фактически на снижение колебаний напряжения. Колебания фазы вектора напряжения при этом практически не изменяются.

Для компенсации колебаний реактивной нагрузки применяются:

— многосекционные конденсаторные батареи, коммутируемые тиристорными ключами;

— статические тиристорные компенсаторы (СТК) с плавным регулированием емкости (СТК прямого регулирования) или индуктивности (СТК косвенного регулирования).

Наибольшее применение приобретают СТК косвенного регулирования. Высокое быстродействие, пофазное регулирование и наличие фильтров высших гармоник делают такие СТК устройствами комплексного повышения КЭ: по отклонениям и колебаниям, несимметрии и несинусоидальности напряжения.

Порядок выполнения работы.

В данной лабораторной работе для измерения ПКЭ используются следующие приборы:

— измеритель отклонения напряжения типа 43203;

— измеритель несимметрии цифровой 43204;

— универсальный прибор Ф4330;

— анализатор несинусоидальности АН УЧ-1РЧ1.

0. Включить питание стенда автоматическим выключателем АВ.

2. Включить в сеть прибор 43203.

2.1. Включить предел измерения 3х380.

2.2. Подключить гнездо V20 %к клеммам, выведенным на панель стенда, соблюдая фазировку.

2.3. Измерить отклонения трехфазного напряжения и каждой фазы в отдельности.

2.4. Отключить прибор.

3. Включить в сеть прибор 43204.

3.1. Включить предел измерения 380В и 20 %.

3.2. Соединительным шнуром, соблюдая фазировку, подключить прибор к клеммам для измерения напряжения.

3.3. Измерить напряжения и углы обратной и нулевой последовательностей.

3.4. Отключить прибор.

4. Включить прибор АН.

4.1. Переключатель «напряжение питания» прибора АН установить на предел 380В.

4.2. Переключатель «пределы измерения» установить в положение «сеть».

4.3. Включить прибор на межфазное напряжение.

4.4. Вращая ручку «калибровка» установить стрелку прибора на 100.

4.5. Установить предел 10 % и не трогая ручку «калибровка» ручкой «перестройка» добиться минимального показания прибора, которое и является коэффициентом несимметрии.

4.6. Отключить прибор.

5. Включить прибор Ф4330 в сеть.

5.1. Подключить прибор Ф4330 к клеммам для измерения V и  согласно фазировке.

5.2. Включить кнопку 3х380В и предел 20 % (при необходимости перейти на предел 5 %).

5.3. Снять показания прибора.

5.4. Для измерения коэффициента несимметрии нажать кнопку ₂ и «калибровка».

5.5. Ручкой «калибровка» установить ручку прибора на 10.

5.6. Измерить ₂, выбрав соответствующий предел.

6. Запустить двигатель и повторить измерения. Сделать выводы.

7. Включить тумблер В₃ при работающем двигателе и повторить измерения.

8. Включить тумблер В₄ при работающем двигателе и повторить измерения.

9. Повторить измерения при работающем двигателе и включенных тумблерах В₃ и В₄, которые включают в одну из фаз соответственно дроссель и выпрямительный элемент.

10. Сделать выводы о влиянии различной нагрузки на показатели качества электроэнергии.

Контрольные вопросы

1. Специфические свойства электроэнергии как товара.

2. Основные типы помех и их характерные источники.

3. Нормирование отклонения и колебаний напряжения.

4. Нормирование несинусоидальности и несимметрии напряжений.

5. Нормирование отклонения частоты и провалов напряжения.

6. Средства контроля качества электроэнергии.

7. Технические мероприятия по повышению качества электрической энергии.

8. Способы снижения колебаний напряжения.

9. Способы снижения несинусоидальности напряжения.

Рекомендуемая литература

1. Федоров, А.А., Каменева, В.В. Основы электроснабжения промышленных предприятий. — М.: Энергоатомиздат, 1984. — 415 с.

2. Жежеленко И.В. Показатели качества электроэнергии на промышленных предприятиях. — М.: Энергия, 1977. — 217 с.

3. Железко Ю.С. Компенсация реактивной мощности в сложных электрических системах. — М.: Энергия, 1970. — 327 с.

4. ГОСТ 13109-97 Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения. М.: Изд-во стандартов, 1998.