Эффективность различных мероприятий повышения качества электроэнергии в «Россети Юг»




Page 1


background image







Page 2


background image

18

Ежеквартальный

 

спецвыпуск

 

 4 (23), 

декабрь

 2021

Эффективность

 

различных

 

мероприятий

 

повышения

 

качества

 

электроэнергии

 

в

 «

Россети

 

Юг

»

Андрей

 

ГАЙДАРЕНКО

,

главный

 

метролог

 

Службы

 

метрологии

 

и

 

контроля

 

качества

 

электроэнергии

 

(

СМиККЭ

исполнитель

ного

 

аппарата

ПАО

 «

Россети

 

Юг

»

С

овременный

 

узел

 

нагрузки

 

коммунально

бытового

 

сектора

 

насыщен

 

электроприемниками

 

с

 

нелиней

ными

 

вольтамперными

 

характеристиками

 (

ВАХ

), 

по

 

отдельности

 

каждый

 

из

 

таких

 

электроприемников

 

не

 

несет

 

существенного

 

влияния

но

 

при

 

массовом

 

исполь

зовании

 

они

 

генерируют

 

в

 

сеть

 

весьма

 

значительные

 

уровни

 

высших

 

гармоник

которые

 

являются

 

причиной

 

искажения

 

синусоиды

 

кривых

 

напряжений

 

и

 

токов

Из

за

 

особенностей

 

переменного

 

и

 

неравномерного

 

потребления

 

электроэнер

гии

 

по

 

фазам

 

коммунально

бытовым

 

сектором

 

в

 

электри

ческих

 

сетях

 

возникает

 

несимметрия

 

токов

 

и

 

напряжений

Вследствие

 

воздействия

 

таких

 

явлений

 

происходит

 

сниже

ние

 

показателей

 

качества

 

электроэнергии

 (

КЭ

), 

что

 

в

 

даль

нейшем

 

ведет

 

к

 

дополнительным

 

потерям

 

электроэнергии

снижению

 

сроков

 

эксплуатации

 

электрохозяйства

ложному

 

срабатыванию

 

релейной

 

защиты

выходу

 

из

 

строя

 

или

 

не

возможности

 

использования

 

электроприемников

.

ПОКАЗАТЕЛИ

 

КАЧЕСТВА

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ

 

ЭНЕРГИИ

Показатели

 

качества

 

электрической

 

энергии

методы

 

их

 

оценки

 

и

 

нормы

 

определяет

 

Межгосударственный

 

стан

дарт

 «

Электрическая

 

энергия

Совместимость

 

технических

 

средств

 

электромагнитная

Нормы

 

качества

 

электрической

 

энергии

 

в

 

системах

 

электроснабжения

 

общего

 

назначе

ния

» 

ГОСТ

 32144-2013 [1].

Качество

 

электроэнергии

С

 

развитием

 

энергетики

 

часто

 

связывают

 

состояние

 

про

мышленности

уровень

 

жизни

 

населения

 

и

 

общее

 

экономи

ческое

 

благосостояние

 

государства

Благодаря

 

принятому

 

Федеральному

 

закону

 

РФ

 

 261-

ФЗ

 «

Об

 

энергосбережении

 

и

 

о

 

повышении

 

энергетической

 

эффективности

 

и

 

о

 

внесе

нии

 

изменений

 

в

 

отдельные

 

законодательные

 

акты

 

Россий

ской

 

Федерации

» 

в

 

коммунально

бытовом

 

секторе

 

появи

лись

 

электроприборы

 

и

 

оборудование

предназначенные

 

для

 

работы

 

в

 

определенной

 

электромагнитной

 

обстановке

Единые

 

требования

 

к

 

электромагнитной

 

обстановке

 

закреп

ляют

 

стандартами

что

 

позволяет

 

создавать

 

оборудование

 

и

 

гарантировать

 

его

 

работоспособность

 

в

 

условиях

соот

ветствующих

 

этим

 

требованиям

Стандарты

 

устанавлива

ют

 

допустимые

 

уровни

 

помех

 

в

 

электрической

 

сети

кото

рые

 

характеризуют

 

качество

 

электроэнергии

 (

КЭ

). 

Явления

происходящие

 

в

 

сети

так

 

или

 

иначе

 

влияют

 

на

 

КЭ

Основ

ными

 

виновниками

 

ухудшения

 

КЭ

 

в

 

низковольтных

 

элек

трических

 

сетях

 

являются

 

потребители

 

электроэнергии

.







Page 3


background image

19

Стандарт

 

предназначен

 

для

 

применения

 

при

 

установ

лении

 

и

 

нормировании

 

показателей

 

КЭ

связанных

 

с

 

харак

теристиками

 

напряжения

 

электропитания

относящимися

 

к

 

частоте

значениям

 

и

 

форме

 

напряжения

а

 

также

 

к

 

сим

метрии

 

напряжений

 

в

 

трехфазных

 

системах

 

электроснаб

жения

Данные

 

характеристики

 

напряжения

 

подвержены

 

изменениям

 

из

за

 

изменений

 

нагрузки

влияния

 

кондуктив

ных

 

электромагнитных

 

помех

создаваемых

 

отдельными

 

видами

 

оборудования

и

 

возникновения

 

неисправностей

вызываемых

главным

 

образом

внешними

 

событиями

В

 

результате

 

возникают

 

случайные

 

изменения

 

характе

ристик

 

напряжения

 

во

 

времени

 

в

 

любой

 

отдельной

 

точке

 

передачи

 

электрической

 

энергии

 

пользователю

 

электри

ческой

 

сети

а

 

также

 

случайные

 

отклонения

 

характеристик

 

напряжения

 

в

 

различных

 

точках

 

передачи

 

электрической

 

энергии

 

в

 

конкретный

 

момент

 

времени

.

В

 

практике

 

ПАО

 «

Россети

 

Юг

» 

чаще

 

всего

 

встречают

ся

 

случаи

 

выхода

 

за

 

пределы

 

ГОСТ

 32144-2013, 

такие

 

как

 

медленные

 

изменения

 

напряжения

несинусоидальность

 

напряжения

 

и

 

несимметрия

 

в

 

трехфазных

 

системах

.

Источником

 

несинусоидальности

 

напряжения

 

в

 

элек

трических

 

сетях

 

является

 

электрооборудование

 

и

 

электро

приемники

 

с

 

нелинейной

 

вольт

-(

вебер

-)

амперной

 

характе

ристикой

к

 

которым

 

относят

:

 

преобразовательные

 

установки

 

различных

 

видов

 

(

выпрямители

инверторы

частотные

 

преобразовате

ли

регуляторы

 

напряжения

электроподвижной

 

состав

 

переменного

 

и

 

постоянного

 

тока

 

и

 

т

.

д

.);

 

аппараты

 

с

 

электрической

 

дугой

 

или

 

аппараты

исполь

зующие

 

электрический

 

разряд

  (

дуговые

 

печи

свароч

ные

 

установки

люминесцентное

 

освещение

 

и

 

т

.

д

.);

 

установки

 

с

 

магнитными

 

цепями

работающими

 

в

 

режи

ме

 

насыщения

  (

трансформаторы

дроссели

 

с

 

сердеч

ником

 

и

 

т

.

д

.);

 

вращающиеся

 

машины

 (

генераторы

двигатели

).

При

 

несинусоидальности

 

напряжения

 

наблюдается

 

ускоренное

 

старение

 

изоляции

 

электрических

 

машин

трансформаторов

конденсаторов

 

и

 

кабелей

При

 

рабо

чих

 

температурах

 

в

 

изоляционных

 

материалах

 

проте

кают

 

химические

 

реакции

приводящие

 

к

 

постепенному

 

изменению

 

их

 

изоляционных

 

и

 

механических

 

свойств

С

 

увеличением

 

температуры

 

эти

 

процессы

 

ускоряются

сокращая

 

срок

 

службы

 

оборудования

Таким

 

образом

использование

 

в

 

низ

ковольтных

 

электрических

 

сетях

 

нели

нейных

 

электроприемников

  (

в

 

первую

 

очередь

с

 

импульсным

 

характером

 

по

требляемого

 

тока

), 

вызывая

 

искажения

 

синусоидальности

 

кривых

 

питающих

 

напряжений

приводит

 

к

 

значительному

 

технико

экономическому

 

ущербу

.

Несимметрия

 

напряжения

 

возника

ет

 

от

 

неравномерного

 

распределения

 

нагрузок

 

по

 

фазам

 

электрической

 

сети

а

 

также

 

может

 

со

провождаться

 

либо

 

низким

 

уровнем

 

напряжения

 (

у

 

потре

бителей

 

наиболее

 

загруженной

 

фазы

), 

либо

 

повышенным

 

напряжением

 

или

 

даже

 

опасностью

 

возникновения

 

пере

напряжений

 (

у

 

потребителей

 

наименее

 

загруженной

 

фазы

в

 

случае

 

обрыва

 

нейтрального

 

провода

В

 

случае

 

понижен

ного

 

напряжения

 

могут

 

быть

 

проблемы

 

с

 

запуском

пере

грев

 

и

 

выход

 

из

 

строя

 

однофазных

 

асинхронных

 

электро

двигателей

широко

 

применяющихся

например

в

 

бытовых

 

компрессионных

 

холодильниках

кондиционерах

 

и

 

каналь

ных

 

вентиляторах

сбои

 

в

 

работе

 

и

 

аварийные

 

остановки

 

газовых

 

котлов

проблемы

 

с

 

зажиганием

 

люминесцентных

 

ламп

неудовлетворительная

 

работа

 

электрических

 

печей

паяльного

 

и

 

сварочного

 

оборудования

некорректное

 

функ

ционирование

 

автоматики

 

различных

 

систем

 [2].

МЕРОПРИЯТИЯ

 

ПО

 

ПОВЫШЕНИЮ

КАЧЕСТВА

 

ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

Переключение

 

без

 

возбуждения

  (

ПБВ

).

 

Основными

 

мероприятиями

 

для

 

приведения

 

электроэнергии

 

к

 

тре

бованиям

 

ГОСТ

 32144-2013 

является

 

переключение

 

ПБВ

 

для

 

регулировки

 

напряжения

 

силового

 

трансформатора

 

с

 

целью

 

поддержания

 

требуемой

 

величины

 

напряжения

 

у

 

потребителей

питающихся

 

от

 

данного

 

силового

 

транс

форматора

ПБВ

 — 

это

 

устройство

осуществляющее

 

изменение

 

величины

 

напряжения

 

при

 

полном

 

отключении

 

трансфор

матора

 

от

 

питающей

 

сети

Устройство

 

ПБВ

 

может

 

быть

 

установлено

 

как

 

на

 

обмотке

 

высокого

 

напряжения

так

 

и

 

на

 

обмотке

 

низкого

 

напряжения

 [3]. 

На

 

рисунке

 1 

изображен

 

суточный

 

замер

 

медленного

 

изменения

 

напряжения

 

на

 

КТП

 

до

 

переключения

 

ПБВ

Как

 

видно

 

из

 

графика

напряжение

 

превышает

 

допустимые

 

параметры

 

качества

 

электрической

 

энергии

 (±10%) 

требо

вания

 

ГОСТ

 32144-2013, 

а

 

на

 

рисунке

 2 

изображен

 

замер

 

медленного

 

изменения

 

напряжения

 

на

 

КТП

 

после

 

переклю

чения

 

ПБВ

 

на

 

трансформаторе

.

Переключатель

 

ПБВ

 

имеет

как

 

правило

ручной

 

привод

 

и

 

фиксатор

препятствующий

 

самопроизвольному

 

смеще

нию

 

рукоятки

 

привода

Также

 

ПБВ

 

конструктивно

 

имеет

 

устройство

обеспечивающее

 

фиксацию

 

переключателя

 

строго

 

в

 

выбранном

 

положении

что

 

позволяет

 

избежать

 

Рис

. 1. 

Медленные

 

изменения

 

напряжения

 

до

 

переключения

 

ПБВ

 

на

 

КТП

Время

  

А

  

В

  

С

U

y

%

24:00

16:00

08:00

22:00

14:00

06:00

20:00

12:00

04:00

18:00

10:00

02:00

00:00

16
14
12
10

8
6
4
2
0

-2







Page 4


background image

20

Ежеквартальный

 

спецвыпуск

 

 4 (23), 

декабрь

 2021

плохого

 

контакта

 

ответвлений

 

в

 

выбран

ном

 

положении

 

переключателя

Переключатель

 

ПБВ

 

является

 

более

 

компактным

 

и

 

простым

 

в

 

устройстве

 

и

 

со

ответственно

 

более

 

надежным

 

по

 

срав

нению

 

с

 

устройством

 

регулировки

 

напря

жения

 

под

 

нагрузкой

 (

РПН

).

Основным

 

недостатком

 

ПБВ

 

является

 

необходимость

 

полного

 

снятия

 

напряже

ния

 

с

 

силового

 

трансформатора

 

для

 

произ

водства

 

цикла

 

переключения

 

ответвлений

Еще

 

одним

 

недостатком

 

является

 

окисление

 

контак

тов

 

ответвлений

 

переключателя

 

ПБВ

 

в

 

процессе

 

эксплу

атации

 

силового

 

трансформатора

Окисление

 

контактов

 

приводит

 

к

 

увеличению

 

сопротивления

 

контактируемых

 

поверхностей

 

и

в

 

конечном

 

итоге

это

 

может

 

привести

 

к

 

аварийной

 

ситуации

 — 

внутреннему

 

повреждению

 

или

 

срабатыванию

 

газовой

 

защиты

  (

при

 

наличии

 

таковой

). 

В

 

связи

 

с

 

этим

 

рекомендуется

 

не

 

менее

 

двух

 

раз

 

в

 

год

 

от

ключать

 

трансформатор

 

от

 

сети

 

и

 

делать

 

несколько

 

цик

лов

 

переключений

 

устройством

 

ПБВ

 

для

 

удаления

 

окис

ной

 

пленки

 

с

 

поверхности

 

всех

 

контактов

.

Переключение

 

РПН

.

 

Помимо

 

переключателей

 

ПБВ

 

для

 

изменения

 

напряжения

 

используются

 

устройства

 

РПН

которые

 

позволяют

 

регулировать

 

напряжение

 

под

 

нагруз

кой

Устройства

 

РПН

 

позволяют

 

изменять

 

напряжение

 

на

 

вторичной

 

обмотке

 

в

 

более

 

широком

 

диапазоне

.

Для

 

более

 

эффективной

 

работы

 

устройства

 

РПН

 

могут

 

иметь

 

конструктивно

 

токоограничивающие

 

реакторы

 

или

 

токоограничивающие

 

резисторы

.

На

 

силовых

 

трансформаторах

 

мо

жет

 

быть

 

реализовано

 

автоматическое

 

регулирование

 

напряжения

  (

АРН

). 

Эта

 

функция

 

реализуется

 

устройством

 

РПН

которое

 

управляется

 

в

 

автоматическом

 

режиме

 

специальными

 

устройствами

 

РЗА

.

В

 

отличие

 

от

 

конструкции

 

РПН

 

ре

акторного

 

типа

который

 

показал

 

свою

 

эффективность

 

при

 

переключениях

 

токов

имеющих

 

высокие

 

значения

РПН

 

с

 

токоограничивающими

 

резисто

рами

 

наилучшим

 

образом

 

подходят

 

для

 

переключения

 

высоких

 

напряже

ний

Из

за

 

особенностей

 

конструкции

 

обычно

 

РПН

 

реакторного

 

типа

 

рас

полагают

 

со

 

стороны

 

обмоток

 

низкого

 

напряжения

Устройства

 

РПН

 

с

 

токоо

граничивающими

 

резисторами

 

распо

лагают

 

со

 

стороны

 

обмотки

 

высокого

 

напряжения

 [4].

Устройство

 

размещают

 

внутри

 

бака

 

трансформатора

Для

 

исключения

 

воз

можности

 

загрязнения

 

масла

 

контакторы

 

вынесены

 

в

 

от

дельный

 

бак

который

 

расположен

 

внутри

 

трансформато

ра

Реактор

 

с

 

избирателем

 

размещают

 

в

 

основном

 

баке

так

 

как

 

они

 

не

 

вызывают

 

разложения

 

масла

 

от

 

действия

 

дуги

.

Конструкция

 

РПН

 

резисторного

 

типа

 

может

 

допускать

 

установку

 

контактора

 

отдельно

 

в

 

наружном

 

баке

 

или

 

внутри

 

трансформатора

Для

 

обеспечения

 

нормальной

 

работы

 

рас

ширительный

 

бак

 

трансформатора

 

имеет

 

внутри

 

дополни

тельный

 

отсек

оснащенный

 

указателем

 

уровня

 

масла

.

Устройства

 

РПН

 

дают

 

возможность

 

регулировать

 

на

пряжение

 

в

 

течение

 

суток

 

в

 

автоматическом

 

или

 

дистан

ционном

 

режиме

.

На

 

рисунке

 3 

изображен

 

суточный

 

замер

 

медленного

 

изменения

 

напряжения

 

у

 

потребителя

 

до

 

переключения

 

РПН

Как

 

видно

 

из

 

графика

напряжение

 

превышает

 

до

пустимые

 

параметры

 

качества

 

электрической

 

энергии

 

(±10%) (

требования

 

ГОСТ

 32144-2013), 

а

 

на

 

рисунке

 4 

Качество

 

электроэнергии

Рис

. 3. 

Медленные

 

изменения

 

напряжения

 

у

 

потребителя

 

до

 

переключения

 

РПН

Рис

. 4. 

Медленные

 

изменения

 

напряжения

 

у

 

потребителя

 

после

 

переключения

 

РПН

Время

  

А

  

В

  

С

U

y

%

24:00

16:00

08:00

22:00

14:00

06:00

20:00

12:00

04:00

18:00

10:00

02:00

00:00

2
0

-2
-4
-6
-8

-10
-12
-14
-16
-18
-20
-22

Время

  

А

  

В

  

С

U

y

%

24:00

16:00

08:00

22:00

14:00

06:00

20:00

12:00

04:00

18:00

10:00

02:00

00:00

12

10

8

6

4

2

0

-2

-4

-6

-8

-10

Рис

. 2. 

Медленные

 

изменения

 

напряжения

 

на

 

КТП

 

после

 

переключения

 

ПБВ

Время

  

А

  

В

  

С

U

y

%

24:00

16:00

08:00

22:00

14:00

06:00

20:00

12:00

04:00

18:00

10:00

02:00

00:00

10

8
6
4
2
0

-2
-4







Page 5