Эффективность различных мероприятий повышения качества электроэнергии в «Россети Юг»

background image

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

.


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


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


background image

21

изображен

 

замер

 

медленного

 

изменения

 

напряжения

 

у

 

потребителя

 

уже

 

после

 

переключения

 

РПН

 

на

 

транс

-

форматоре

Как

 

видно

 

из

 

графика

после

 

выполненных

 

переключений

 

напряжение

 

у

 

потребителя

 

находится

 

в

 

допустимом

 

диапазоне

 

измерений

что

 

говорит

 

о

 

пра

-

вильном

 

подходе

 

по

 

приведению

 

качества

 

электрической

 

энергии

 

к

 

требованиям

 

ГОСТ

.

Симметрирование

 

нагрузок

.

 

Еще

 

одним

 

способом

 

по

 

приведению

 

показателей

 

качества

 

электрической

 

энер

-

гии

 

к

 

действующим

 

требованиям

 

является

 

симметрирова

-

ние

 

нагрузок

.

Нарушение

 

симметричности

 

напряжений

 

в

 

трехфаз

-

ной

 

цепи

 — 

нежелательная

 

ситуация

При

 

неправильном

 

распределении

 

потребителей

 

в

 

трехфазной

 

трехпровод

-

ной

 

цепи

 

напряжение

 

на

 

них

 

будет

 

существенно

 

отли

-

чаться

Потребители

обладающие

 

наименьшим

 

сопро

-

тивлением

окажутся

 

под

 

повышенным

 

напряжением

Токоприемники

 

с

 

большим

 

значением

 

сопротивления

 

будут

 

иметь

 

напряжение

не

 

достигающее

 

оптимального

 

значения

.

Неравномерное

 

распределение

 

потребителей

 

по

 

фазам

 

ведет

 

к

 

перекосу

 

фаз

Но

 

даже

 

при

 

равномерном

 

распреде

-

лении

 

нагрузки

 

по

 

номинальной

 

мощности

 

невозможно

 

сохранить

 

равномерность

 

на

-

грузки

 

по

 

следующим

 

причинам

:

 

различие

 

времени

 

включения

 

элек

-

тропотребителей

,

 

различные

 

типы

 

нагрузок

  (

как

 

индук

-

тивная

так

 

и

 

емкостная

),

 

длительность

 

включения

,

 

потребляемая

 

мощность

 

прибора

 

на

 

данный

 

момент

 (

техника

 

может

 

рабо

-

тать

 

на

 

разной

 

мощности

во

 

время

 

запуска

 

могут

 

возникать

 

пусковые

 

токи

 

и

 

т

.

д

.).

Один

 

из

 

способов

 

устранения

 

переко

-

са

 

фаз

 

в

 

трехфазной

 

сети

 — 

это

 

приме

-

нение

 

симметрирующего

 

трансформа

-

тора

  (

СТ

), 

основной

 

функцией

 

которого

 

является

 

симметрирование

 

фазных

 

на

-

пряжений

  (

устранение

 

перекоса

 

фаз

при

 

электроснабжении

 

потребителей

 

от

 

питающей

 

сети

а

 

также

 

равномерное

 

распределение

 

нагрузки

.

На

 

рисунке

 5 

представлен

 

график

 

медленных

 

изменений

 

напряжения

 

у

 

по

-

требителя

 

до

 

симметрирования

 

нагрузки

 

с

 

использованием

 

СТ

Как

 

видно

 

из

 

гра

-

фика

напряжения

 

на

 

фазах

 

очень

 

силь

-

но

 

отличаются

 

относительно

 

друг

 

друга

Коэффициенты

 

несиметрии

 

по

 

обратной

 

и

 

нулевой

 

последовательности

 

превы

-

шают

 4%.

После

 

применения

 

СТ

 

напряжение

 

на

 

фазах

 

В

 

и

 

С

 

вы

-

росло

коэффициенты

 

нессиметрии

 

по

 

прямой

 

и

 

обратной

 

последовательности

 

не

 

превышают

 0,6%, 

что

 

соответству

-

ет

 

ГОСТ

 32144-2013 (

рисунок

 6).

Преимущество

 

использования

 

симметрирующего

 

трансформатора

:

 

снижение

 

уровня

 

потребления

 

электроэнергии

;

 

увеличение

 

срока

 

службы

 

и

 

обеспечение

 

безотказной

 

работы

 

оборудования

;

 

снижение

 

расходов

 

на

 

ремонт

 

и

 

техническое

 

обслужи

-

вание

 

уменьшение

 

износа

 

электроприборов

;

 

обеспечение

 

устойчивого

 

режима

 

работы

 

дизельных

бензиновых

газовых

 

электростанций

 

при

 

работе

 

с

 

однофазной

 

нагрузкой

;

 

возможность

 

подключения

 

энергоемких

 

однофазных

 

или

 

двухфазных

 

потребителей

 

даже

 

при

 

наличии

 

ограничений

 

на

 

потребляемую

 

мощность

 (

до

 50% 

трех

-

фазной

 

мощности

);

 

возможность

 

подключения

 

к

 

генератору

 

однофазных

 

потребителей

мощность

 

которых

 

превышает

 

мощ

-

ность

 

фазы

 

генератора

.

Рис

. 5. 

Медленные

 

изменения

 

напряжения

 

у

 

потребителя

 

до

 

симметрирования

нагрузки

Рис

. 6. 

Медленные

 

изменения

 

напряжения

 

у

 

потребителя

 

после

 

симметрирования

 

нагрузки

 

с

 

использованием

 

симметрирующего

 

трансформатора

Время

Графики

 

отклонений

 

фазных

 

напряжений

усредненных

 

в

 

интервале

 

времени

 10 

мин

с

 00:00 03.03.21 

по

 00:00 10.03.21

Отклонение

, %

  

А

  

В

  

С

Время

Графики

 

отклонений

 

фазных

 

напряжений

усредненных

 

в

 

интервале

 

времени

 10 

мин

с

 00:00 13.05.21 

по

 00:00 20.05.21

Отклонение

, %

  

А

  

В

  

С


background image

22

Ежеквартальный

 

спецвыпуск

 

 4 (23), 

декабрь

 2021

Стабилизаторы

 

напряжения

.

 

Одним

 

из

 

способов

 

обеспечения

 

за

-

данного

 

напряжения

 

на

 

каждой

 

из

 

фаз

 

является

 

применение

 

стабилизаторов

 

напряжения

В

 

бытовых

 

условиях

 

при

-

меняют

 

однофазные

 

стабилизаторы

 

напряжения

которые

 

обеспечивают

 

защиты

 

отдельных

 

электроприемников

 

или

 

небольшой

 

их

 

группы

В

 

промыш

-

ленных

 

условиях

 

используются

 

трех

-

фазные

 

стабилизаторы

 

напряжения

 

различной

 

мощности

которые

 

кон

-

структивно

 

состоят

 

из

 

трех

 

однофазных

 

стабилизаторов

 

напряжения

.

Принцип

 

их

 

действия

 

таков

что

 

они

 

реагируют

 

на

 

отклонения

 

на

 

каждой

 

от

-

дельно

 

взятой

 

фазе

 

и

 

поднимают

 

или

 

опускают

 

напряжение

 

до

 

необходимого

 

уровня

 

на

 

своей

 

фазе

провоцируя

 

изме

-

нения

 

напряжений

 

на

 

двух

 

других

 

фазах

 

и

 

являясь

таким

 

образом

вторичной

 

причиной

 

возникновения

 

перекоса

 

фаз

.

Существуют

 

различные

 

типы

 

стаби

-

лизаторов

:

 

релейные

 

и

 

электромеханические

 

стабилизаторы

 

на

-

пряжения

 

тиристорные

  (

симисторные

стабилизаторы

 

напряже

-

ния

;

 

феррорезонансные

 

стабилизаторы

 

напряжения

На

 

рисунке

 7 

изображен

 

график

 

медленного

 

изме

-

нения

 

напряжения

 

у

 

потребителя

 

по

 

фазе

 

А

Как

 

видно

 

из

 

графика

падение

 

напряжения

 

опу

-

скается

 

ниже

 14%, 

что

 

говорит

 

о

 

несо

-

ответствии

 

качества

 

электроэнергии

 

требованиям

 

ГОСТ

однако

 

после

 

под

-

ключения

 

стабилизатора

 

напряжения

 

(

на

 

рисунке

 8) 

мы

 

наблюдаем

 

измене

-

ние

Напряжение

 

по

 

фазе

 

А

 

с

 

отрица

-

тельных

 

параметров

 

переместилось

 

в

 

положительные

и

 

в

 

некоторые

 

интер

-

валы

 

времени

 

мы

 

видим

 

даже

 

превыше

-

ние

 +10%, 

что

 

говорит

 

о

 

необходимости

 

проведения

 

дополнительных

 

мероприя

-

тий

 

по

 

приведению

 

качества

 

электриче

-

ской

 

энергии

 

к

 

требованиям

Активное

 

фильтрокомпенсирую

-

щее

 

устройство

  (

силовой

 

фильтр

).

 

Для

 

снижения

 

величин

 

высших

 

гармони

-

ческих

 

составляющих

 

тока

 

и

 

напряжения

 

от

 

работы

 

электроприемников

 

с

 

нели

-

нейной

 

вольт

-

амперной

 

характеристикой

 

в

 

распределительных

 

сетях

 

используют

 

силовые

 

пассивные

 

фильтры

 

гармоник

 

Качество

 

электроэнергии

Рис

. 7. 

Медленные

 

изменения

 

напряжения

 

до

 

установки

 

стабилизатора

 

напряжения

Рис

. 8. 

Медленные

 

изменения

 

напряжения

 

после

 

установки

 

стабилизатора

 

напряжения

Рис

. 9. 

Схема

 

подключения

 

АФУ

Дата

  

А

U

y

%

03.09.2019

04.09.2019

06.09.2019

05.09.2019

07.09.2019

08.09.2019

8
6
4
2
0

-2
-4
-6
-8

-10
-12
-14

Дата

  

А

U

y

%

23.10.2019

24.10.2019

26.10.2019

25.10.2019

27.10.2019

28.10.2019

14
12
10

8
6
4
2
0

-2
-4

(

ПФГ

). 

Они

 

не

 

требуют

 

регулярного

 

обслуживания

 

и

 

имеют

 

невысокая

 

цену

Однако

 

на

 

эффективность

 

их

 

применения

 

в

 

сетях

 0,4 

кВ

 

оказывает

 

влияние

 

высокий

 

уровень

 

актив

-

ного

 

сопротивления

 

сети

из

-

за

 

чего

 

их

 

использование

 

ча

-

сто

 

не

 

дает

 

желаемого

 

эффекта

 [5].

Альтернативой

 

ПФГ

 

являются

 

активные

 

фильтро

-

компенсирующие

 

устройства

  (

АФУ

). 

Данные

 

устройства

 

E

А

I

А

E

В

I

В

E

С

U

С

L

N

L

А

В

С

+

I

С

I

н

Система

управления

Нелинейная

 

и

 

несим

-

метричная

 

нагрузка


background image

23

могут

 

одновременно

 

выполнять

 

подавление

 

высших

 

гармоник

коррекцию

 

коэффициента

 

мощ

-

ности

симметрирование

 

нагрузок

Основной

 

частью

 

АФУ

 

является

 

трехфазный

 

инвертор

Схема

 

под

-

ключения

 

такого

 

АФУ

 

изображена

 

на

 

рисунке

 9.

Принцип

 

работы

 

фильтроком

-

пенсирующих

 

устройств

 

заключа

-

ется

 

в

 

компенсации

 

тех

 

составля

-

ющих

 

тока

 

нелинейной

 

нагрузки

которые

 

искажают

 

синусоидаль

-

ную

 

форму

 

и

 

фазовый

 

сдвиг

 

по

 

сравнению

 

с

 

кривой

 

сетевого

 

тока

Компенсация

 

происходит

 

за

 

счет

 

преобразователя

входяще

-

го

 

в

 

состав

 

АФУ

Преобразователь

 

выдает

 

ток

 

в

 

противофазе

 

неже

-

лательным

 

составляющим

 

тока

 

нагрузки

обеспечивая

 

фильтра

-

цию

 

искажающего

как

 

показано

 

на

 

рисунке

 10. 

Основным

 

преимуществом

 

АФУ

в

 

первую

 

очередь

явля

-

ется

 

быстродействие

которое

 

в

 

значительной

 

мере

 

расширяет

 

его

 

область

 

применения

помимо

 

компенсации

 

реактивной

 

мощ

-

ности

это

 

и

 

компенсация

 

высо

-

кочастотных

 

нелинейных

 

искажений

и

 

борьба

 

с

 

несимметричностью

 

нагрузки

и

 

др

Другими

 

преимуществами

 

являются

устойчивость

 

в

 

из

-

меняющихся

 

режимах

 

работы

 

сети

низкие

 

собственные

 

потери

а

 

так

-

же

 

отсутствие

 

каких

-

либо

 

требований

 

к

 

качеству

 

электроэнергии

 

в

 

сети

что

 

в

 

сумме

 

снимает

 

какие

-

либо

 

ограничения

 

по

 

практическому

 

приме

-

нению

.

Также

 

использование

 

АФУ

 

не

 

накладывает

 

ограничений

 

на

 

приме

-

нение

 

сторонних

 

методов

 

и

 

средств

 

повышения

 

качества

 

электроэнергии

Например

использование

 

технологий

 

активной

 

фильтрации

 

совместно

 

с

 

пассивными

 

устройствами

 

компенсации

 

реактивной

 

мощности

 

позволяют

 

в

 

значительной

 

мере

 

уменьшить

 

необходимую

 

мощность

 

АФУ

.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Известно

что

 

в

 

последнее

 

время

 

растет

 

количество

 

электроприемников

которые

 

потребляют

 

токи

 

высших

 

гармоник

токи

 

обратной

 

и

 

нулевой

 

по

-

следовательности

 

и

 

вызывают

 

несинусоидальные

 

и

 

несимметричные

 

падения

 

напряжения

 

в

 

сопряженном

 

с

 

границей

 

раздела

 

сопротивлении

 

системы

 

и

 

ухудшают

 

ПКЭ

 

в

 

электрической

 

сети

.  

В

 

современном

 

мире

где

 

электронной

 

аппаратурой

 

снабжены

 

все

 

промышленные

 

объекты

отклонения

 

качества

 

электроэнергии

 

влекут

 

за

 

собой

 

сбой

 

в

 

работе

 

многих

 

микропроцессорных

 

приборов

что

 

приводит

 

к

 

аварийным

 

ситуациям

 

во

 

всех

 

отраслях

где

 

применяются

 

компьютерные

 

системы

 

управления

.  

ЛИТЕРАТУРА

1. 

ГОСТ

 32144-2013. 

Электрическая

 

энергия

Совместимость

 

технических

 

средств

 

элек

-

тромагнитная

Нормы

 

качества

 

электриче

-

ской

 

энергии

 

в

 

системах

 

электроснабже

-

ния

 

общего

 

назначения

. URL: https://docs.

cntd.ru/document/1200104301.

2. 

ГОСТ

 

Р

 51317.2.5-2000. 

Электромагнитная

 

обстановка

Классификация

 

электромаг

-

нитных

 

помех

 

в

 

местах

 

размещения

 

тех

-

нических

 

средств

. URL: https://docs.cntd.ru/

document/1200008261.

3. 

Ананичева

 

С

.

С

., 

Алекссев

 

А

.

А

., 

Мызин

 

А

.

Л

Качество

 

электроэнергии

Регулирование

 

напряжения

 

и

 

частоты

 

в

 

энергосистемах

Уч

пособ

. 3-

е

 

изд

., 

испр

Екатеринбург

УрФУ

, 2012. 93 

с

.

4. 

ЭТМ

 

для

 

профессионалов

. URL: https://

zen.yandex.ru/media/etm_company/chto-

t a k o e - r p n - i - p b v - u - t r a n s f o r m a t o r a -

60f169474b5d8b6f29b359b1.

5. 

Карташев

 

И

.

И

., 

Тульский

 

В

.

Н

., 

Шамонов

 

Р

.

Г

и

 

др

Управление

 

качеством

 

электро

-

энергии

Уч

пособ

Под

 

ред

Ю

.

В

Шарова

3-

е

 

изд

., 

перераб

и

 

доп

М

.: 

Издательский

 

дом

 

МЭИ

, 2017. 347 

с

.

Рис

. 10. 

Осциллограммы

 

тока

 

до

 

включения

 

АФУ

 (

а

после

 

включения

 

АФУ

 (

б

)

Время

с

Время

с

Частота

Гц

Частота

Гц

Амплитуда

 

тока

А

Амплитуда

 

тока

А

I

А

I

А

0,08

0,08

700

700

400

400

600

600

300

300

500

500

200

200

50

50

650

650

350

350

550

550

250

250

100

100

450

450

150

150

0

0

0,07

0,07

0,06

0,06

0,05

0,05

0,04

0,04

0,03

0,03

0,02

0,02

0,01

0,01

0

0

6
4
2
0

-2
-4
-6

6
4
2
0

-2
-4
-6

1

0,8

0,6

0,4

0,2

0

1

0,8

0,6

0,4

0,2

0


Оригинал статьи: Эффективность различных мероприятий повышения качества электроэнергии в «Россети Юг»

Читать онлайн

В обзорной статье главный метролог Службы метрологии и контроля качества электроэнергии исполнительного аппарата ПАО «Россети Юг» Андрей Гайдаренко рассматривает основные мероприятия для приведения качества электроэнергии в низковольтных электрических сетях к требованиям ГОСТ 32144-2013.

Поделиться:

«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение» № 1(82), январь-февраль 2024

Исследование влияния объектов микрогенерации на уровень напряжения в электрических сетях низкого напряжения

Возобновляемая энергетика / Накопители Учет электроэнергии / Тарифообразование / Качество электроэнергии
Харитонов М.С. Кугучева Д.К.
«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение» № 6(81), ноябрь-декабрь 2023

Критерий потерь мощности от несимметричных токов в трехфазных трансформаторах и четырехпроводных линиях

Учет электроэнергии / Тарифообразование / Качество электроэнергии
Косоухов Ф.Д. Епифанов А.П. Васильев Н.В. Криштопа Н.Ю. Горбунов А.О. Борошнин А.Л.
«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение» № 6(81), ноябрь-декабрь 2023

Методика определения мест установки средств компенсации перемежающейся несимметрии напряжений в электрической сети с тяговой нагрузкой

Учет электроэнергии / Тарифообразование / Качество электроэнергии
Тульский В.Н. Силаев М.А. Шиш К.В. Бордадын П.А. Шиш М.Р. Семешко Д.А.
«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение» № 6(81), ноябрь-декабрь 2023

О влиянии провалов и прерываний напряжения на режимы функционирования промышленных систем электроснабжения

Учет электроэнергии / Тарифообразование / Качество электроэнергии Диагностика и мониторинг
Севостьянов А.А.
«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение»