Elektros energijos kokybės rodikliai elektros tinkluose

Pagal GOST 13109-87 išskiriami pagrindiniai ir papildomi energijos kokybės rodikliai.

Tarp pagrindinių elektros kokybės rodiklių, jos kokybę apibūdinančių elektros energijos savybių nustatymas apima:

1) įtampos nuokrypis (δU, %);

2) įtampos kitimo diapazonas (δUT,%);

3) įtampos svyravimų dozė (ψ, %);

4) įtampos kreivės nesinusiškumo koeficientas (kNSU, %);

5) nelyginės (lyginės) eilės harmoninės įtampos n-osios dedamosios koeficientas (kU (n), %);

6) neigiamos įtampų sekos koeficientas (k2U, %);

7) nulinės sekos įtampos santykis (k0U, %);

8) įtampos kritimo trukmė (ΔTpr, s);

9) impulsinė įtampa (Uimp, V, kV);

10) dažnio nuokrypis (Δe, Hz).

Papildomi elektros kokybės rodikliai, kurie yra pagrindinių elektros kokybės rodiklių registravimo formos ir naudojami kituose norminiuose ir techniniuose dokumentuose:

1) įtampų amplitudinės moduliacijos koeficientas (kMod);

2) fazių įtampų disbalanso koeficientas (kneb.m);

3) fazių įtampų disbalanso koeficientas (kneb.f).

Atkreipkite dėmesį į leistinas nurodytų elektros kokybės rodiklių vertes, jų apibrėžimo ir apimties išraiškas. 95% paros laiko (22,8 val.) elektros kokybės rodikliai neturi viršyti normalių leistinų verčių, o visą laiką, įskaitant avarinius režimus, turi būti didžiausių leistinų dydžių ribose.

Elektros energijos kokybės kontrolę charakteringuose elektros tinklų taškuose atlieka elektros tinklų įmonės darbuotojai. Tokiu atveju elektros kokybės rodiklio matavimo trukmė turėtų būti bent viena diena.

Įtampos nuokrypiai

Įtampos nuokrypis yra vienas iš svarbiausių elektros kokybės rodiklių. Įtampos nuokrypis randamas pagal formulę

δUt = ((U (t) – Unt) / Un) x 100 %

čia U (t) — pagrindinio dažnio teigiamos sekos įtampos efektyvioji vertė arba tiesiog efektyvioji įtampos vertė (su nesinusiniu koeficientu, mažesniu arba lygiu 5%), momentu T, kV ; Nenominalinė įtampa, kV.

Kiekis Ut = 1/3 (UAB (1) + UPBC (1) + UAC (1)), kur UAB (1), UPBC (1), UAC (1)-RMS fazinės įtampos vertės pagrindiniame dažnyje.

Dėl apkrovų pokyčių laikui bėgant, įtampos lygio pokyčių ir kitų veiksnių keičiasi tinklo elementų įtampos kritimo dydis ir atitinkamai įtampos lygis UT.Dėl to paaiškėja, kad skirtinguose tinklo taškuose tuo pačiu laiko momentu ir vienu momentu skirtingu laiku įtampos nuokrypiai yra skirtingi.

Normalus elektrinių imtuvų, kurių įtampa iki 1 kV, veikimas užtikrinamas, jei įtampos nuokrypiai jų įėjime yra lygūs ± 5% (normali vertė) ir ± 10% (didžiausia vertė). Tinkluose, kurių įtampa 6 — 20 kV, nustatomas maksimalus įtampos nuokrypis ± 10%.

Kaitinamųjų lempų suvartojama galia yra tiesiogiai proporcinga tiekiamai įtampai, kurios galia yra 1,58, lempų šviesos galia yra 2,0, šviesos srautas yra 3,61, o lempos tarnavimo laikas yra galia 13,57. Liuminescencinių lempų veikimas mažiau priklauso nuo įtampos nuokrypio. Taigi, jų tarnavimo laikas pasikeičia 4%, kai įtampos nuokrypis yra 1%.

Apšvietimas darbo vietose sumažėja sumažėjus įtampai, dėl ko mažėja darbuotojų produktyvumas ir pablogėja jų regėjimas. Esant dideliems įtampos kritimams, fluorescencinės lempos neužsidega ir nemirksi, todėl sutrumpėja jų tarnavimo laikas. Didėjant įtampai, kaitinamųjų lempų tarnavimo laikas smarkiai sumažėja.

Asinchroninių elektros variklių sukimosi greitis ir atitinkamai jų veikimas, taip pat sunaudojama reaktyvioji galia priklauso nuo įtampos lygio. Pastarasis atsispindi įtampos ir galios nuostolių dydžiuose tinklo atkarpose.

Sumažėjus įtampai, pailgėja technologinio proceso trukmė elektroterminėse ir elektrolizės gamyklose, taip pat neįmanoma stabiliai priimti televizijos transliacijų komunaliniuose tinkluose. Antruoju atveju naudojami vadinamieji įtampos stabilizatoriai, kurie patys sunaudoja didelę reaktyviąją galią ir kurių pliene yra galios nuostolių. Jų gamybai naudojamas negausus transformatorinis plienas.

Siekiant užtikrinti reikiamą visų TP žemos įtampos magistralių įtampą, maisto centre taikomas vadinamasis priešpriešinės srovės reguliavimas. Čia maksimalios apkrovos režimu palaikoma maksimali leistina procesorių magistralių įtampa, o minimalios apkrovos režime – minimali.

Šiuo atveju vadinamasis vietinis kiekvienos transformatorinės įtampos reguliavimas, paskirstymo transformatorių jungiklį pastatant į atitinkamą padėtį. Kartu su centralizuotu (procesoriuje) ir apibrėžtu vietiniu įtampos reguliavimu, naudojami reguliuojami ir nereguliuojami kondensatorių blokai, dar vadinami vietiniais įtampos reguliatoriais.

Įtampos mažinimas

Įtampos svyravimas yra skirtumas tarp didžiausios arba vidutinės įtampos verčių prieš ir po įtampos pasikeitimo ir nustatomas pagal formulę

δUt = ((Ui – Уi + 1) / √2Un) x 100 %

kur Ui ir Ui + 1 - toliau nurodytų kraštutinumų arba kraštutinumų reikšmės ir amplitudės įtampos verčių gaubtinės horizontalioji dalis.

Įtampos svyravimų diapazonai apima pavienius bet kokios formos įtampos pokyčius, kurių pasikartojimo dažnis yra nuo du kartus per minutę (1/30 Hz) iki vieno per valandą, kai vidutinis įtampos pokyčio greitis yra didesnis nei 0,1 % per sekundę (kaitrinėms lempoms) ir 0,2 % per sekundę kitiems imtuvams.

Spartus įtampos pokyčius sukelia smūginis geležinkelių traukos įrenginių metalurginių valcavimo staklių variklių, pievų plieno gamybos krosnių, suvirinimo įrenginių variklių veikimo režimas, taip pat dažni galingų asinchroninių elektros variklių su voverėmis paleidimai, kai jie pradeda reaktyvioji galia yra keli procentai trumpojo jungimo galios.

Įtampos pokyčių skaičius per laiko vienetą, t.y. įtampos kitimo dažnis randamas pagal formulę F = m / T, kur m – įtampos pokyčių skaičius per laiką T, T – bendras įtampos svyravimo stebėjimo laikas.

Pagrindiniai įtampos svyravimų reikalavimai yra susiję su žmogaus akių apsauga. Nustatyta, kad didžiausias akies jautrumas šviesos mirgėjimui yra dažnių diapazone, lygiame 8,7 Hz. Todėl kaitrinėms lempoms, kurios suteikia darbinį apšvietimą su reikšminga vaizdine įtampa, įtampos pokytis leidžiamas ne daugiau kaip 0,3%, siurbiant lempas kasdieniame gyvenime - 0,4%, fluorescencinėms lempoms ir kitiems elektros imtuvams - 0,6.

Leistini svyravimo diapazonai parodyti pav. 1.

Ryžiai. 1. Leistini įtampos svyravimų diapazonai: 1 — darbinis apšvietimas kaitrinėmis lempomis esant aukštai regėjimo įtampai, 2 — buitinės kaitrinės lempos, 3 — liuminescencinės lempos

I sritis atitinka siurblių ir buitinių prietaisų veikimą, II – kranus, keltuvus, III – lankines krosnis, rankinį varžinį suvirinimą, IV – stūmoklinių kompresorių veikimą ir automatinį varžinį suvirinimą.

Apšvietimo tinklo įtampos pokyčių diapazonui sumažinti, atskiras apšvietimo tinklo imtuvų maitinimas ir galios apkrova iš skirtingų galios transformatorių, elektros tinklo išilginė talpinė kompensacija, taip pat sinchroniniai elektros varikliai ir dirbtiniai reaktyviniai šaltiniai. galia (reaktoriai arba kondensatorių blokai, kurių srovė generuojama naudojant valdomus vožtuvus, norint gauti reikiamą reaktyviąją galią).

Įtampos svyravimų dozė

Įtampos svyravimų dozė yra identiška įtampos pokyčių diapazonui ir įvedama į esamus elektros tinklus, kai tik juose įrengiami atitinkami įrenginiai. Naudojant indikatorių "įtampos svyravimų dozė", įtampos pokyčių diapazono leistinumo vertinimas gali būti neatliekamas, nes nagrinėjami rodikliai yra keičiami.

Įtampos svyravimų dozė taip pat yra neatskiriama charakteristika įtampos svyravimų, sukeliančių žmogų per tam tikrą laiką susikaupusį dirginimą dėl mirksinčios šviesos 0,5–0,25 Hz dažnių diapazone.

Didžiausia leistina dozės nuo įtampos svyravimų vertė (ψ, (%)2) elektros tinkle, prie kurio prijungti apšvietimo įrenginiai, neturi viršyti: 0,018 — su kaitrinėmis lempomis patalpose, kuriose reikalinga didelė regėjimo įtampa; 0,034 — su kaitrinėmis lempomis visose kitose patalpose; 0,079 — su liuminescencinėmis lempomis.

Nesinusinis įtampos kreivės koeficientas

Dirbant galingų lygintuvų ir keitiklių įrenginių, taip pat lankinių krosnių ir suvirinimo įrenginių tinkle, t.y. netiesiniuose elementuose, srovės ir įtampos kreivės iškraipomos. Nesinusinės srovės ir įtampos kreivės yra skirtingų dažnių harmoniniai virpesiai (pramoninis dažnis yra žemiausia harmonika, visi kiti, palyginti su juo, yra aukštesnės harmonikos).

Didesnės harmonikos maitinimo sistemoje sukelia papildomų energijos nuostolių, sumažina kosinusinių kondensatorių baterijų, elektros variklių ir transformatorių tarnavimo laiką, apsunkina relinės apsaugos ir signalizacijos nustatymo, tiristoriais valdomų elektros pavarų veikimą ir kt. . .

Aukštesniųjų harmonikų kiekis elektros tinkle apibūdinamas nesiusoidiniu įtampos kreivės koeficientu kNSU, kuris nustatomas pagal išraišką

čia N – paskutinės iš nagrinėjamų harmoninių komponentų eilė, Uн — harmoninės įtampos n-osios (н = 2, ... Н) dedamosios efektyvioji vertė, kV.

Normalios ir didžiausios leistinos vertės kNSU neturėtų viršyti atitinkamai: iki 1 kV įtampos elektros tinkle – 5 ir 10 %, elektros tinkle 6 – 20 kV – 4 ir 8 %, elektros tinkle 35 kV. — 3 ir 6 proc., elektros tinkle 110 kV ir virš 2 ir 4 proc.

Didesnėms harmonikoms sumažinti naudojami galios filtrai, kurie yra nuoseklus indukcinės ir talpinės varžos sujungimas, suderintas su rezonansu tam tikroje harmonikoje. Norint pašalinti harmonikas žemuose dažniuose, naudojami keitiklių įrenginiai su daugybe fazių.

Nelyginės (lyginės) eilės harmoninės įtampos koeficiento n-oji dedamoji

Koeficientas nŠi nelyginės (lyginės) eilės įtampos harmoninė dedamoji – tai įtampos n-osios harmoninės dedamosios efektyviosios vertės ir pagrindinio dažnio įtampos efektyviosios vertės santykis, t.y. kU (n) = (Un/Un) x 100 %

Pagal koeficiento kU (n) reikšmę spektrą lemia n-x harmonikų komponentai, kurių slopinimui turi būti suprojektuoti atitinkami galios filtrai.

Normalios ir didžiausios leistinos vertės neturi viršyti atitinkamai: iki 1 kV įtampos elektros tinkle – 3 ir 6 %, elektros tinkle 6 – 20 kV 2,5 ir 5 %, elektros tinkle 35 kV – 2 ir 4 %, elektros tinkle 110 kV ir virš 1 ir 2 %.

Įtampos disbalansas

Įtampos disbalansas atsiranda dėl vienfazių elektros imtuvų apkrovos. Kadangi skirstomieji tinklai, kurių įtampa viršija 1 kV, veikia su izoliuotu arba kompensuotu nuliu, tada įtampos asimetrija dėl neigiamos sekos įtampos atsiradimo. Asimetrija pasireiškia nelygybės forma linijos ir fazės įtampa ir neigiamas nuoseklus veiksnys apibūdinamas:

k2U = (U2(1)/ Un) x 100 %

čia U2(1) yra neigiamos sekos įtampos kvadratinė vertė trifazės įtampos sistemos pagrindiniame dažnyje, kV. U reikšmę2(1) galima gauti išmatavus tris pagrindinio dažnio įtampas, t.y. UA(1), UB (1), UB (1)... Tada

kur yA, yB ir y° C — fazinio laidumo A, B ir °C imtuvas.

Tinkluose, kurių įtampa viršija 1 kV, įtampos asimetrija atsiranda daugiausia dėl vienfazių elektroterminių įrenginių (netiesioginės lankinės krosnys, atsparumo krosnys, krosnys su indukciniais kanalais, elektros šlako lydymo įrenginiai ir kt.).

Ar esant neigiamos sekos įtampai papildomai įkaista sinchroninių generatorių sužadinimo apvijos ir padidėja jų vibracijos, papildomai įkaista elektros varikliai ir smarkiai sumažėja jų izoliacijos tarnavimo laikas, sumažėja generuojama reaktyvioji galia galios kondensatoriais, papildomu linijų ir transformatorių šildymu? padidinti relinės apsaugos klaidingų aliarmų skaičių ir kt.

Ant simetrinio elektros imtuvo gnybtų įprastai leistinas disbalanso koeficientas yra 2%, o didžiausias leistinas - 4%.

Disbalanso įtaka labai sumažėja, kai vienfaziai elektros vartotojai tiekiami atskirais transformatoriais, taip pat kai naudojami valdomi ir nevaldomi balansavimo įrenginiai, kurie kompensuoja vienfazių apkrovų sunaudojamą neigiamos sekos ekvivalentinę srovę.

Keturių laidų tinkluose, kurių įtampa iki 1 kV, vienfazių imtuvų, susijusių su fazinėmis įtampomis, sukeltą disbalansą lydi srovės pratekėjimas neutraliame laide ir dėl to atsiranda nulinės sekos įtampos. .

Nulinės sekos įtampos koeficientas k0U = (U0(1)/ Un.f.) x 100 %

čia U0 (1) — pagrindinio dažnio efektyvioji nulinės sekos įtampos vertė, kV; Un.f. — vardinė fazinės įtampos vertė, kV.

Dydis U0(1) nustatomas išmatavus trijų fazių įtampas pagrindiniame dažnyje, t.y.

čia tiA, vB, c° C, yO — imtuvo A, B, C fazių laidumas ir nulinio laido laidumas; UA (1), UB (1), UVB (1) - fazių įtampų RMS vertės.

Leidžiama vertė U0(1), ribojama įtampos tolerancijos reikalavimų, kuriuos tenkina nulinės sekos koeficientas, lygus 2 % normaliam lygiui ir 4 % didžiausio lygio.

Vertės sumažinimas gali būti pasiektas racionaliai paskirstant vienfazę apkrovą tarp fazių, taip pat padidinus nulinio laido skerspjūvį iki fazinių laidų skerspjūvio ir naudojant transformatorius paskirstymo tinkle. su žvaigždžių zigzago jungties grupe.

Įtampos kritimas ir įtampos kritimo intensyvumas

Įtampos kritimas - tai staigus reikšmingas įtampos sumažėjimas elektros tinklo taške, po kurio po tam tikro laiko intervalo nuo kelių laikotarpių iki kelių dešimčių sekundžių įtampa atsistato iki pradinio lygio arba artima jo.

Įtampos kritimo trukmė ΔTpr – laiko intervalas nuo pradinio įtampos kritimo momento iki įtampos atsistatymo iki pradinio lygio arba artimo jam momento (2 pav.), t.y. ΔTpr = Tvos – Trano

Ryžiai. 2. Įtampos kritimo trukmė ir gylis

Reikšmė ΔTpr skiriasi nuo kelių laikotarpių iki kelių dešimčių sekundžių. Įtampos kritimas apibūdinamas kritimo δUpr intensyvumu ir gyliu, kuris yra skirtumas tarp nominalios įtampos vertės ir minimalios efektyvios įtampos vertės Umin įtampos kritimo metu ir išreiškiamas procentais nuo vardinės vertės. įtampa arba absoliučiais vienetais.

Dydis δUpr nustatomas taip:

δUpr = ((Un – Umin)/ Un) x 100 % arba δUpr = Un – Umin

Įtampos kritimo intensyvumas m* reiškia tam tikro gylio ir trukmės įtampos kritimų atsiradimo tinkle dažnį, t.y. m* = (m (δUpr, ΔTNC)/М) NS 100%, čia m (δUpr, ΔTNS) — įtampos kritimų skaičius gylis δUpr ir trukmė ΔTNS per T; M - bendras įtampos kritimų skaičius per T.

Kai kurių tipų elektros prietaisai (kompiuteriai, galios elektronika), todėl tokių imtuvų maitinimo projektuose turi būti numatytos priemonės, mažinančios įtampos kritimų trukmę, intensyvumą ir gylį. GOST nenurodo leistinų įtampos kritimo trukmės verčių.

Impulsinė įtampa

Įtampos viršįtampis yra staigus įtampos pokytis, po kurio įtampa atsistato iki normalaus lygio per laikotarpį nuo kelių mikrosekundžių iki 10 milisekundžių. Ji parodo didžiausią momentinę impulsinės įtampos Uimp reikšmę (3 pav.).

Ryžiai. 3. Impulsinė įtampa

Impulsinė įtampa apibūdinama impulso amplitude U 'imp, tai yra skirtumas tarp įtampos impulso ir momentinės pagrindinio dažnio įtampos vertės, atitinkančios impulso pradžios momentą. Impulso trukmė Timp – laiko intervalas nuo pradinio įtampos impulso momento iki momentinės įtampos vertės atstatymo iki normalaus lygio momento. Impulso plotis gali būti apskaičiuojamas Timp0,5 0,5 jo amplitudės lygyje (žr. 3 pav.).

Impulso įtampa santykiniais vienetais nustatoma pagal formulę ΔUimp = Uimp / (√2Un)

Įtampos impulsams jautrūs ir tokie elektros imtuvai kaip kompiuteriai, galios elektronika ir kt. Impulsinės įtampos atsiranda dėl perjungimo elektros tinkle. Projektuojant konkrečias maitinimo šaltinio konstrukcijas, reikia atsižvelgti į impulsinės įtampos mažinimo priemones. GOST nenurodo leistinų impulsinės įtampos verčių.

Dažnio nuokrypis

Dažnio pokyčiai atsiranda dėl bendros apkrovos ir turbinos greičio reguliatorių charakteristikų pokyčių. Dideli dažnio nuokrypiai atsiranda dėl lėto, reguliaraus apkrovos keitimo esant nepakankamam aktyviosios galios rezervui.

Įtampos dažnis, skirtingai nei kiti elektros kokybę bloginantys reiškiniai, yra visos sistemos parametras: visi generatoriai, prijungti prie vienos sistemos, gamina elektros energiją vienoda dažnio – 50 Hz – įtampa.

Pagal pirmąjį Kirchhoff dėsnį, visada yra griežta pusiausvyra tarp elektros gamybos ir elektros gamybos. Todėl bet koks apkrovos galios pokytis sukelia dažnio pokytį, dėl kurio keičiasi generatorių aktyviosios galios generavimas, tam „turbinos-generatoriaus“ blokuose yra įtaisai, leidžiantys reguliuoti srautą. energijos nešiklio turbinoje, priklausomai nuo dažnio pokyčių elektros sistemoje.

Tam tikru būdu padidėjus apkrovai paaiškėja, kad „turbinos-generatoriaus“ blokų galia yra išnaudota. Jei apkrova ir toliau didėja, balansas nusistovi mažesniu dažniu – atsiranda dažnio dreifas. Šiuo atveju mes kalbame apie aktyviosios galios trūkumą, kad būtų išlaikytas vardinis dažnis.

Dažnio nuokrypis Δf nuo vardinės vertės en nustatomas pagal formulę Δf = f — fn, kur yra — esama dažnio reikšmė sistemoje.

Dažnio pokyčiai virš 0,2 Hz turi didelę įtaką elektros imtuvų techninėms ir ekonominėms charakteristikoms, todėl normalioji leistina dažnio nuokrypio reikšmė yra ± 0,2 Hz, o didžiausia leistina dažnio nuokrypio reikšmė ± 0,4 Hz . Avariniais režimais dažnio nuokrypis nuo +0,5 Hz iki – 1 Hz leidžiamas ne ilgiau kaip 90 valandų per metus.

Dažnio nukrypimas nuo vardinio lemia energijos nuostolių padidėjimą tinkle, taip pat mažėja technologinės įrangos našumas.

Įtampos amplitudės moduliacijos koeficientas ir disbalanso koeficientas tarp fazės ir fazės įtampų

Amplitudės moduliavimo įtampa apibūdina įtampos svyravimus ir yra lygi didžiausios ir mažiausios moduliuotos įtampos amplitudės pusės skirtumo, paimto tam tikrą laiko intervalą, santykiui su vardine arba bazine įtampos verte, t.y.

kmod = (Unb – Unm) / (2√2Un),

kur Unb ir Unm – atitinkamai didžiausia ir mažiausia moduliuotos įtampos amplitudė.

Disbalanso koeficientas tarp fazių voltagesne.mf apibūdina fazės ir fazės įtampos disbalansą ir yra lygus fazinės fazės įtampos disbalanso svyravimo santykiui su nominaliąja įtampos verte:

kne.mf = ((Unb – Unm) /Un) x 100 %

kur Unb ir Unm – didžiausia ir mažiausia efektyvi trifazių fazių įtampų vertė.

Fazinės įtampos disbalanso koeficientas kneb.f apibūdina fazinės įtampos disbalansą ir yra lygus fazinės įtampos disbalanso svyravimo santykiui su vardine fazinės įtampos verte:

kneb.ph = ((Unb.f – Unm.f) /Un.f) x 100 %

kur Unb ir Unm – didžiausia ir mažiausia efektyvioji trijų fazių įtampų vertė, Un.f – vardinė fazinės įtampos vertė.

Taip pat skaitykite: Priemonės ir techninės priemonės elektros energijos kokybei gerinti