Elektrivõrkude elektri kvaliteedi näitajad

Vastavalt standardile GOST 13109-87 eristatakse põhi- ja täiendavaid toitekvaliteedi näitajaid.

Elektrienergia kvaliteedi põhinäitajate hulgas on selle kvaliteeti iseloomustavate elektrienergia omaduste määramine:

1) pinge hälve (δU, %);

2) pinge muutumise vahemik (δUT,%);

3) pingekõikumiste doos (ψ, %);

4) pingekõvera mittesinusoidsuse koefitsient (kNSU, %);

5) paaritu (paaris) järku harmoonilise pinge n-nda komponendi koefitsient (kU (n), %);

6) pingete negatiivse jada koefitsient (k2U, %);

7) nulljärjestuse pingesuhe (k0U, %);

8) pingelanguse kestus (ΔTpr, s);

9) impulsspinge (Uimp, V, kV);

10) sagedushälve (Δe, Hz).

Täiendavad toitekvaliteedi näitajad, mis on peamiste toitekvaliteedi näitajate salvestamise vormid ja mida kasutatakse muudes regulatiivsetes ja tehnilistes dokumentides:

1) pingete amplituudmodulatsiooni koefitsient (kMod);

2) faasipingete vahelise tasakaalustamatuse koefitsient (kneb.m);

3) faasipingete disbalansitegur (kneb.f).

Märgime kindlaks määratud elektrikvaliteedi näitajate lubatud väärtused, nende määratluse ja ulatuse väljendid. 95% kellaajast (22,8 tundi) ei tohiks toitekvaliteedi näitajad ületada tavalisi lubatud väärtusi ja kogu aeg, sealhulgas avariirežiimides, peaksid need olema maksimaalsete lubatud väärtuste piires.

Elektrienergia kvaliteedi kontrolli elektrivõrkude iseloomulikes punktides teostab elektrivõrguettevõtte personal. Sel juhul peaks elektrikvaliteedi indikaatori mõõtmise kestus olema vähemalt üks päev.

Pinge hälbed

Pinge hälve on üks olulisemaid elektrikvaliteedi näitajaid. Pinge hälve leitakse valemiga

δUt = ((U (t) – Un) / Un) x 100%

kus U (t) - põhisageduse positiivse jada pinge efektiivne väärtus või lihtsalt pinge efektiivne väärtus (mittesinusoidse teguriga, mis on väiksem või võrdne 5%), hetkel T, kV ; Mittenimipinge, kV.

Kogus Ut = 1/3 (UAB (1) + UPBC (1) + UAC (1) kus UAB (1), UPBC (1), UAC (1) - faasidevahelise pinge RMS väärtused põhisagedusel.

Koormuste muutumise tõttu ajas, pingetaseme muutumises ja muudes tegurites muutub võrguelementide pingelanguse suurus ja vastavalt ka pingetase UT.Selle tulemusena selgub, et võrgu erinevates punktides samal ajahetkel ja ühel hetkel eri ajahetkel on pinge hälbed erinevad.

Kuni 1 kV pingega elektrivastuvõtjate normaalne töö on tagatud tingimusel, et nende sisendi pingehälbed on ± 5% (normaalväärtus) ja ± 10% (maksimaalne väärtus). Võrkudes pingega 6 — 20 kV on seatud maksimaalseks pingehälbeks ± 10%.

Hõõglampide tarbitav võimsus on võrdeline toitepingega võimsusega 1,58, lampide valgusvõimsus on võimsusega 2,0, valgusvoog on võimsusega 3,61 ja lambi eluiga on võimsus 13,57. Luminofoorlampide töö sõltub pingehälbest vähem. Seega muutub nende kasutusiga 4% pingehälbega 1%.

Valgustuse vähenemine töökohtades toimub koos pinge vähenemisega, mis toob kaasa töötajate tootlikkuse languse ja nägemise halvenemise. Suurte pingelanguste korral luminofoorlambid ei sütti ega vilgu, mis vähendab nende kasutusiga. Pinge kasvades väheneb hõõglampide kasutusiga järsult.

Pingetasemest sõltuvad asünkroonsete elektrimootorite pöörlemiskiirus ja vastavalt nende töö, samuti tarbitav reaktiivvõimsus. Viimane kajastub võrgulõikude pinge- ja võimsuskadude suuruses.

Pinge vähenemine toob kaasa tehnoloogilise protsessi kestuse pikenemise elektrotermilistes ja elektrolüüsitehastes ning telesaadete stabiilse vastuvõtmise võimatuse tehnovõrkudes. Teisel juhul kasutatakse nn pingestabilisaatoreid, mis ise tarbivad märkimisväärset reaktiivvõimsust ja millel on terases võimsuskaod. Nende tootmiseks kasutatakse nappi trafoterast.

Kõigi TP-de madalpinge siinide vajaliku pinge tagamiseks nn vastuvoolu reguleerimine toidukeskuses. Siin säilitatakse maksimaalse koormuse režiimis protsessori siinide maksimaalne lubatud pinge ja minimaalse koormuse režiimis minimaalne pinge.

Sel juhul iga trafojaama pinge nn lokaalne reguleerimine jaotustrafode lüliti õigesse asendisse asetamisega. Kombinatsioonis tsentraliseeritud (protsessoris) ja määratletud lokaalse pingeregulatsiooniga kasutatakse reguleeritud ja reguleerimata kondensaatoripankasid, mida nimetatakse ka kohalikeks pingeregulaatoriteks.

Pingete vähendamine

Pinge kõikumine on pinge tipp- või efektiivväärtuste erinevus enne ja pärast pinge muutust ja määratakse valemiga

δUt = ((Ui — Уi + 1) / √2Un) x 100%

kus Ui ja Ui + 1 - järgmiste äärmuste või äärmuste väärtused ja amplituudi pinge väärtuste mähisjoone horisontaalne osa.

Pinge kõikumise vahemikud hõlmavad mis tahes vormis üksikuid pingemuutusi kordussagedusega kaks korda minutis (1/30 Hz) kuni üks kord tunnis, keskmise pingemuutuse kiirusega üle 0,1% sekundis (hõõglampide puhul) ja 0,2 % sekundis teistele vastuvõtjatele.

Kiireid pingemuutusi põhjustavad raudteede veoseadmete metallurgiliste valtstehaste mootorite löökrežiim, terase tootmiseks kasutatavad heinamaaahjud, keevitusseadmed, aga ka võimsate asünkroonsete elektrimootorite sagedased käivitused oravatega, kui nad käivitavad reaktiivvõimsus on paar protsenti lühise võimsusest.

Pingemuutuste arv ajaühikus, s.o. pingemuutuste sagedus leitakse valemiga F = m / T, kus m on pingemuutuste arv aja jooksul T, T on pinge kõikumise jälgimise koguaeg.

Peamised pingekõikumiste nõuded tulenevad inimese silmade kaitsmise kaalutlustest. Selgus, et silma suurim tundlikkus valguse virvenduse suhtes on sagedusvahemikus 8,7 Hz. Seetõttu on märkimisväärse visuaalse pingega töövalgustust tagavate hõõglampide puhul lubatud pingemuutus mitte rohkem kui 0,3%, igapäevaelus lampide pumpamisel - 0,4%, luminofoorlampide ja muude elektriliste vastuvõtjate puhul - 0,6.

Lubatud pöördevahemikud on näidatud joonisel fig. 1.

Riis. 1. Pinge kõikumise lubatud vahemikud: 1 — töövalgustus kõrge visuaalse pingega hõõglampidega, 2 — kodumajapidamises kasutatavad hõõglambid, 3 — luminofoorlambid

I piirkond vastab pumpade ja kodumasinate tööle, II — kraanad, tõstukid, III — kaarahjud, käsitsi takistuskeevitus, IV — kolbkompressorite töö ja automaatne takistuskeevitus.

Valgustusvõrgu pingemuutuste ulatuse vähendamiseks valgustusvõrgu vastuvõtjate eraldi toide ja võimsuskoormus erinevatest jõutrafodest, elektrivõrgu pikisuunaline mahtuvuslik kompenseerimine, samuti sünkroonsed elektrimootorid ja tehislikud reaktiivallikad. võimsus (reaktorid või kondensaatoripatareid, mille voolu tekitatakse juhitavate ventiilide abil vajaliku reaktiivvõimsuse saamiseks).

Pingekõikumiste annus

Pingekõikumiste annus on identne pingemuutuste vahemikuga ja sisestatakse olemasolevatesse elektrivõrkudesse kohe, kui need on varustatud vastavate seadmetega. Indikaatori "pinge kõikumiste annus" kasutamisel ei pruugita pingemuutuste vahemiku lubatavust hinnata, kuna vaadeldavad indikaatorid on omavahel asendatavad.

Pingekõikumiste doos on ka inimesele teatud aja jooksul kuhjunud ärritust põhjustavate pingekõikumiste lahutamatu karakteristik sagedusvahemikus 0,5–0,25 Hz vilkuva valguse tõttu.

Pingekõikumistest tuleneva doosi maksimaalne lubatud väärtus (ψ, (%)2) elektrivõrgus, millega valgustuspaigaldised on ühendatud, ei tohiks ületada: 0,018 — hõõglampide puhul ruumides, kus on vajalik oluline visuaalne pinge; 0,034 — kõigis teistes ruumides hõõglampidega; 0,079 — luminofoorlampidega.

Pingekõvera mittesinusoidne tegur

Töötades võimsate alaldi- ja muunduripaigaldiste, aga ka kaarahjude ja keevitusseadmete, st mittelineaarsete elementide võrgus, on voolu- ja pingekõverad moonutatud. Mittesinusoidsed voolu- ja pingekõverad on erineva sagedusega harmoonilised võnkumised (tööstussagedus on madalaim harmooniline, kõik teised sellega võrreldes kõrgemad harmoonilised).

Kõrgemad harmoonilised toitesüsteemis põhjustavad täiendavaid energiakadusid, vähendavad koosinuskondensaatorakude, elektrimootorite ja trafode tööiga, tekitavad raskusi releekaitse ja signalisatsiooni seadistamisel, samuti türistoritega juhitavate elektriajamite töös jne. . .

Kõrgemate harmooniliste sisaldust elektrivõrgus iseloomustab pingekõvera kNSU mittesinusoidne koefitsient, mis määratakse avaldisega

kus N on vaadeldava harmoonilise komponendi järjekord, Uн — harmoonilise pinge n-nda (н = 2, ... Н) komponendi efektiivne väärtus, kV.

Normaalne ja maksimaalne lubatud väärtus kNSU ei tohiks ületada vastavalt: elektrivõrgus pingega kuni 1 kV — 5 ja 10%, elektrivõrgus 6 — 20 kV — 4 ja 8%, elektrivõrgus 35 kV. — 3 ja 6%, elektrivõrgus 110 kV ja üle 2 ja 4%.

Kõrgemate harmooniliste vähendamiseks kasutatakse võimsusfiltreid, mis on induktiivse ja mahtuvusliku takistuse jadaühendus, mis on häälestatud resonantsile teatud harmoonilisel. Harmoonikute kõrvaldamiseks madalatel sagedustel kasutatakse suure faaside arvuga muunduripaigaldisi.

Paaritu (paaris) järku harmoonilise pinge koefitsient n-s komponent

Koefitsient nSee paaritu (paaris) järku pinge harmooniline komponent on pinge n-nda harmoonilise komponendi efektiivväärtuse ja põhisageduse pinge efektiivse väärtuse suhe, s.o. kU (n) = (Un/Un) x 100%

Koefitsiendi kU (n) väärtusega määratakse spekter n-x harmooniliste komponentidega, mille summutamiseks tuleb projekteerida vastavad võimsusfiltrid.

Normaal- ja maksimaalsed lubatud väärtused ei tohi ületada vastavalt: kuni 1 kV pingega elektrivõrgus — 3 ja 6%, elektrivõrgus 6 — 20 kV 2,5 ja 5%, elektrivõrgus 35 kV — 2 ja 4%, elektrivõrgus 110 kV ja üle 1 ja 2%.

Pinge tasakaalustamatus

Pinge tasakaalustamatus tekib ühefaasiliste elektrivastuvõtjate koormamise tõttu. Kuna üle 1 kV pingega jaotusvõrgud töötavad isoleeritud või kompenseeritud nulliga, siis pinge asümmeetria negatiivse järjestuse pinge ilmnemise tõttu. Asümmeetria avaldub ebavõrdsuse kujul liini- ja faasipinge ja negatiivset järjestikust tegurit iseloomustatakse:

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

kus U2(1) on negatiivse järjestuse pinge efektiivväärtus kolmefaasilise pingesüsteemi põhisagedusel, kV. U väärtus2(1) on võimalik saada kolme pinge mõõtmisel põhisagedusel, s.o. UA(1), UB (1), UB (1)... Siis

kus yA, yB ja y° C — faasijuhtivus A, B ja °C vastuvõtja.

Võrkudes, mille pinge on üle 1 kV, tekib pinge asümmeetria peamiselt ühefaasiliste elektrotermiliste seadmete (kaudkaareahjud, takistusahjud, induktsioonkanaliga ahjud, elektriräbu sulatuspaigaldised jne) tõttu.

Kas negatiivse järjestuse pinge olemasolu põhjustab sünkroongeneraatorite ergutusmähiste täiendavat kuumutamist ja nende vibratsiooni suurenemist, elektrimootorite täiendavat kuumutamist ja nende isolatsiooni tööea järsu vähenemist, tekkiva reaktiivvõimsuse vähenemist võimsuskondensaatorite, liinide ja trafode lisaküttega? releekaitse valehäirete arvu suurendamine jne.

Sümmeetrilise elektrivastuvõtja klemmidel on tavaliselt lubatud tasakaalustamatuse suhe 2% ja maksimaalne lubatud 4%.

Tasakaalustamatuse mõju väheneb oluliselt, kui ühefaasilisi voolutarbijaid varustatakse eraldi trafodega, samuti kui kasutatakse juhitavaid ja kontrollimata tasakaalustusseadmeid, mis kompenseerivad ühefaasiliste koormuste poolt tarbitava negatiivse järjestusega ekvivalentvoolu.

Neljajuhtmelistes võrkudes, mille pinge on kuni 1 kV, kaasneb faasipingetega seotud ühefaasiliste vastuvõtjate põhjustatud tasakaalustamatusega voolu läbimine nulljuhtmes ja seetõttu nulljärjestuse pinge ilmumine. .

Nulljärjestuse pingetegur k0U = (U0(1)/ Un.f.) x 100%,

kus U0 (1) — põhisageduse tegelik nulljärjestuse pinge väärtus, kV; Un.f. — faasipinge nimiväärtus, kV.

Suurus U0(1) määratakse kolme faasipinge mõõtmisega põhisagedusel, s.o.

kus tiA, vB, c° C, yO — vastuvõtja faaside A, B, C juhtivus ja nulljuhtme juhtivus; UA (1), UB (1), UVB (1) - faasipingete efektiivväärtused.

Lubatud väärtus U0(1) on piiratud pinge tolerantsi nõuetega, mis on täidetud nulljärjestusteguriga 2% normaaltasemena ja 4% maksimaalsest tasemest.

Väärtuse vähendamine on saavutatav ühefaasilise koormuse ratsionaalse jaotusega faaside vahel, samuti nulljuhtme ristlõike suurendamisega faasijuhtmete ristlõikeni ja trafode kasutamisega jaotusvõrgus täht-siksak-ühendusrühmaga.

Pinge langus ja pinge languse intensiivsus

Pingelangus – see on pinge järsk ja märkimisväärne langus elektrivõrgu punktis, millele järgneb pinge taastumine algtasemele või selle lähedale pärast ajavahemikku mitmest perioodist kuni mitmekümne sekundini.

Pingelanguse kestus ΔTpr on ajavahemik pingelanguse algmomendi ja pinge algtasemele või sellele lähedasele taastumise hetkeni (joonis 2), s.o. ΔTpr = Tvos – Trano

Riis. 2. Pingelanguse kestus ja sügavus

Tähendus ΔTpr varieerub mitmest perioodist kuni mitmekümne sekundini. Pingelangust iseloomustab languse intensiivsus ja sügavus δUpr, mis on pinge nimiväärtuse ja pinge minimaalse efektiivse väärtuse Umin vahe pingelanguse ajal ning mida väljendatakse protsendina pingelanguse nimiväärtusest. pinge või absoluutühikutes.

Kogus δUpr määratakse järgmiselt:

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

Pingelanguse intensiivsus m* tähistab teatud sügavuse ja kestusega pingelanguste esinemise sagedust võrgus, s.o. m* = (m (δUpr, ΔTNC)/М) NS 100%, kus m (δUpr, ΔTNS) — pingelanguste arv sügavus δUpr ja kestus ΔTNS ajal T; M - pingelanguste koguarv T ajal.

Teatud tüüpi elektriseadmed (arvutid, jõuelektroonika), seetõttu peavad selliste vastuvõtjate toiteprojektid ette nägema meetmed pingelanguste kestuse, intensiivsuse ja sügavuse vähendamiseks. GOST ei näita pingelanguse kestuse lubatud väärtusi.

Impulsspinge

Pinge tõus on pinge järsk muutus, millele järgneb pinge taastumine normaalsele tasemele mõne mikrosekundi kuni 10 millisekundi jooksul. See tähistab impulsspinge Uimp maksimaalset hetkeväärtust (joonis 3).

Riis. 3. Impulsspinge

Impulsspinget iseloomustab impulsi amplituud U 'imp, mis on erinevus pingeimpulsi ja impulsi alguse momendile vastava põhisageduse pinge hetkväärtuse vahel. Impulsi kestus Timp — ajavahemik pingeimpulsi algmomendi ja pinge hetkväärtuse normaaltasemele taastumise hetke vahel. Impulsi laiust saab arvutada Timp0,5 0,5 amplituudi tasemel (vt joonis 3).

Impulsspinge määratakse suhtelistes ühikutes valemiga ΔUimp = Uimp / (√2Un)

Pingeimpulsside suhtes tundlikud on ka sellised elektrivastuvõtjad nagu arvutid, jõuelektroonika jne. Impulsspinged tekivad elektrivõrgus lülitumise tulemusena. Spetsiifiliste toiteallikate projekteerimisel tuleks kaaluda impulsi pinge vähendamise meetmeid. GOST ei täpsusta impulsspinge lubatud väärtusi.

Sageduse kõrvalekalle

Sageduse muutused on tingitud muutustest turbiini kiiruse regulaatorite üldises koormuses ja omadustes. Suured sagedushälbed tulenevad ebapiisava aktiivvõimsuse reserviga aeglasest korrapärasest koormuse muutusest.

Pingesagedus, erinevalt teistest elektri kvaliteeti halvendavatest nähtustest, on kogu süsteemi hõlmav parameeter: kõik ühte süsteemi ühendatud generaatorid toodavad elektrit sama sagedusega pingel — 50 Hz.

Kirchhoffi esimese seaduse kohaselt valitseb elektri tootmise ja elektri tootmise vahel alati range tasakaal. Seetõttu põhjustab igasugune koormuse võimsuse muutus sageduse muutust, mis toob kaasa muutuse generaatorite aktiivvõimsuse genereerimises, mille jaoks "turbiingeneraatori" plokid on varustatud seadmetega, mis võimaldavad voolu reguleerida. energiakandja turbiinis sõltuvalt sageduse muutustest elektrisüsteemis.

Koormuse teatud suurenemisega selgub, et "turbiin-generaatori" plokkide võimsus on ammendatud. Kui koormus kasvab jätkuvalt, tasakaalustub tasakaal madalamal sagedusel – tekib sageduse triiv. Sel juhul räägime nimisageduse säilitamiseks aktiivvõimsuse puudujäägist.

Sageduse hälve Δf nimiväärtusest en määratakse valemiga Δf = f — fn, kus on — sageduse hetkeväärtus süsteemis.

Sageduse muutused üle 0,2 Hz mõjutavad oluliselt elektrivastuvõtjate tehnilisi ja majanduslikke omadusi, seetõttu on sagedushälbe normaalväärtus ± 0,2 Hz ja sagedushälbe maksimaalne lubatud väärtus ± 0,4 Hz . Hädarežiimides on sageduse kõrvalekalle +0,5 Hz kuni – 1 Hz lubatud mitte rohkem kui 90 tundi aastas.

Sageduse kõrvalekalle nominaalsest toob kaasa energiakadude suurenemise võrgus, samuti tehnoloogiliste seadmete tootlikkuse vähenemise.

Pinge amplituudmodulatsioonitegur ja faasi- ja faasipingete vaheline tasakaalustamatus

Amplituudmoduleeriv pinge iseloomustab pingekõikumisi ja on võrdne teatud ajaintervalli jaoks võetud moduleeritud pinge suurima ja väikseima amplituudi poolvahe suhtega pinge nimi- või baasväärtusesse, s.o.

kmod = (Unb – Unm) / (2√2Un),

kus Unb ja Unm — vastavalt suurim ja väikseim moduleeritud pinge amplituud.

Faasi- ja faasipinge tasakaalustamatuse tegur iseloomustab faasi-faasi pinge tasakaalustamatust ja on võrdne faasi-faasi pinge tasakaalustamatuse ja pinge nimiväärtuse tõusu suhtega:

kne.mf = ((Unb – Unm) /Un) x 100%

kus Unb ja Unm – kolmefaasilise faasipinge kõrgeim ja madalaim efektiivne väärtus.

Faasipinge tasakaalustamatuse tegur kneb.f iseloomustab faasipinge tasakaalustamatust ja on võrdne faasipinge tasakaalustamatuse ja faasipinge nimiväärtuse pöörde suhtega:

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

kus Unb ja Unm — kolmefaasilise pinge kõrgeim ja madalaim efektiivne väärtus, Un.f — faasipinge nimiväärtus.

Loe ka: Meetmed ja tehnilised vahendid elektrienergia kvaliteedi parandamiseks