КАЧЕСТВО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ. ПРИЧИНЫ ОТКЛОНЕНИЯ КАЧЕСТВА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ. МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ПОВЫШЕНИЯ КАЧЕСТВА ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

Аннотация. В данной статье рассмотрены причины снижения качества электрической энергии и методы её повышения

Ключевые слова: энергосбережение, качество, компенсация, электроприёмник, электроэнергия, напряжение, эффективность.

Действующее значение линейного или фазного напряжения (в зависимости от схемы подключения) является одним из важных показателей качества электроэнергии.

Под отклонением напряжения понимают разность между номинальным и действительным значением напряжения. Показателями КЭ, относящимися к медленным изменениям напряжения электропитания, являются отрицательное и положительное отклонение напряжения электропитания.

Согласно ГОСТ 32144-2013 в условиях нормальной работы электроприемников электроэнергии отклонение от номинального значения напряжения допускается в пределах ±10%.

В электрической сети потребителя должны быть обеспечены условия, при которых отклонения напряжения питания на зажимах электроприемников не превышают установленных для них допустимых значений при выполнении требований настоящего стандарта к КЭ в точке передачи электрической энергии [1].

Влияние отклонения напряжения на работу электроприемников проявляется в виде экономического ущерба, а именно потерями активной мощности и сокращением срока службы электрооборудования ввиду ускоренного старения изоляции.

С отклонением ПКЭ увеличивается длительность технологического процесса, что приводит к увеличению расхода энергии на единицу продукции.

Отклонение ПКЭ оказывает влияние на основные типы приемников: электродвигатели, осветительные и технологические установки.

Электродвигатели. При отклонении напряжения изменяют свои механические характеристики (Таблица 1) [2, с. 257].

Таблица 1.

Изменение параметров вращающихся машин

Осветительные установки.  В осветительных установках применяются разные источники света – лампы накаливания, ксеноновые, натриевые, ртутные лампы высокого давления и люминесцентные лампы. В результате отклонения напряжения изменяется освещенность, срок службы лампы и световой поток. На каждый процент понижения напряжения

Световой поток уменьшается приблизительно на 3,5 %. Срок службы уменьшается на 1,3 % [3].

При превышении напряжения наблюдается рост потребляемой мощности лампами (Таблица 2)

Таблица 2

Рост потребления мощности ламп освещения

Технологические установки. Силовые трансформаторы обеспечивают электроснабжение электроприёмников различного назначения. Изменение напряжения трансформаторов приводит к повышению потери активной мощности в стали. При понижении напряжения в сети мощность конденсаторной батареи снижается пропорционально квадрату напряжения.

Методы и средства ограничения отклонения напряжения. Регулирование напряжения это процесс изменения его значения в точках системы электроснабжения с помощью комплекса мероприятий с использованием специальных технических средств.

Существуют следующие способы регулирования напряжения:

• регулирование напряжения в центре питания;
• местное регулирование в распределительных сетях

Регулирование напряжения является наиболее эффективным методом. Регулирование осуществляется следующими способами [4]:

• изменение коэффициентов трансформации трансформаторов регулируемых под нагрузкой или без нагрузки или включение последовательных регулирующих трансформаторов;
• изменение напряжения сети путем изменения тока возбуждения генераторов;
• перераспределение потоков реактивной мощности с помощью устройств компенсации реактивной мощности (батарей конденсаторных, синхронных компенсаторов);
• изменение сопротивлений элементов сети и другие средства.

Регулирование напряжения в центре питания обеспечивает встречное регулирование. Встречное регулирование – повышение или понижение напряжения на 5-8 % от номинального напряжения в режиме наибольших или наименьших нагрузок. Также такое регулирование называют централизованным.

Централизованное регулирование производится:

• на трансформаторных подстанциях, путем изменения коэффициента трансформации трансформаторов;
• на электростанциях, изменением тока возбуждения генераторов.

Существует два вида изменения коэффициентатрансформации, в зависимости от конструкции трансформатора: регулирование под нагрузкой (РПН), переключение без возбуждения (ПБВ).

Как правило, трансформаторы, оборудованные устройством (РПН) дороже трансформаторов с ПБВ и применяются на трансформаторах класса напряжения 35 кВ и выше. Трансформаторы с ПБВ применяются на напряжение 6-10 кВ.

Трансформаторы с РПН имеют диапазон регулирования от ±10 % до ±16 % со ступенями регулирования от 1,25 % до 2,6 %. Регулирование может быть как ручным, так и автоматическим. Но допускается и применение трансформаторов с РПН на напряжение 6-10 кВ, в случаях технологической необходимости производства (электролиз, электротермические установки).

Регулирование без возбуждения (ПБВ) имеет диапазон регулирования ±5 %. Так как процесс регулирование происходит со снятой нагрузкой, то регулирование таким способом носит не частый случай и происходит в основном в сезонном изменении нагрузки (при переходе от летнего на зимний график нагрузки).

За счет уменьшения активного сопротивления и реактивного сопротивления элементов сети электроснабжения можно уменьшить потери при транспортировке электроэнергии, тем самым изменить уровень напряжения. Изменение активного сопротивления возможно за счет увеличения сечения жил провода и жил электрической сети. Изменение реактивного сопротивление достигается расщеплением фаз проводов и применение продольной емкостной компенсации. Применение продольной компенсации уменьшает полное сопротивление линии, уменьшая потери напряжения. Последствием применения продольной компенсации является возрастание токов короткого замыкания.

Применение устройства продольной компенсации для регулирования потоков мощности в питающих и распределительных линиях позволит изменять потери напряжения. Более эффективным является комплексное регулирование, а именно изменение мощности компенсирующих устройств изменяется вместе изменением коэффициента трансформации трансформаторов.

Местное регулирование напряжения. Отдельные потребителя электроэнергии имеют разные графики нагрузки, разную длину питающих линий от центра питания, что приводит к различным отклонениям напряжения и требует несовпадения регулирования напряжения. Поэтому применяется регулирование отдельных точек сети или на зажимах потребителей называемое местным регулированием. Для этих целей применяются управляемые источники реактивной мощности (синхронные двигатели, конденсаторные батареи), устройства создающие добавку напряжения (линейные регуляторы, стабилизаторы напряжения).

Однако, для коммунально-бытовой нагрузки, характеризующейся значениями сosf 0,95-0,98 и установка конденсаторных батарей малоэффективна.

Создание дополнительной ЭДС при местном регулировании осуществляется установкой вольтодобавочного трансформатора (ВДТ) [5]. По сравнению с реконструкцией ВЛ, установка ВДТ не требует больших затрат. Использование ВДТ обеспечивает регулирование напряжения в пределах ±15 %.

Список литературы:

1. ГОСТ 32144―2013 «Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения»
2. Качество электроэнергии в системах электроснабжения: учебное пособие / Н.Г. Волков; Национальный исследовательский Томский политехнический университет. - Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2010. - 152 е.
3. Жежеленко, И. В. Показатели качества электроэнергии и их контроль на промышленных предприятиях / И. В. Жежеленко. – М.: Энергоатомиздат,1986.
4. Кудрин Б.И. Электроснабжение промышленных предприятий: Учебник для вузов. - М.: Энергоатомиздат, 1995. - 446 с.
5. Перинский Т.В. Увеличение пропускной способности ВЛ 6-10кВ