Оценка показателей качества электроэнергии в электрической сети предприятия по техническому обслуживанию автомобилей и методы их нормализации

Автор: Кузнецов А.А.

Журнал: Научный журнал молодых ученых @young-scientists-journal

Статья в выпуске: 3 (28), 2022 года.

Бесплатный доступ

Работа направлена на выявление отклонения ПКЭ от нормируемых значений путем замера, а также на методы нормализации показателей качества электрической энергии на предприятии по обслуживанию автомобилей. В работе использовались методы литературного обзора, анализ научных и журнальных статей, а также результатов эксперимента (замеров ПКЭ). В ходе исследования было выявлено отклонение кратковременной и долговременной дозы фликера, коэффициентов несимметрии напряжений по обратной и нулевой последовательностям, несинусоидальности напряжения. Приведение ПКЭ к нормируемым значениям ГОСТ 32144-2013 можно достичь путем внедрения дополнительного оборудования (ограничитель пускового тока, симметрирующее устройство, активный и пассивный фильтр), а также путем изменения режима работы тех. оборудования.

Еще

Показатели качества электроэнергии, фликер, коэффициент несимметрии напряжений, синусоидальность напряжения

Короткий адрес: https://sciup.org/147238678

IDR: 147238678

Текст научной статьи Оценка показателей качества электроэнергии в электрической сети предприятия по техническому обслуживанию автомобилей и методы их нормализации

Введение. Электрическая сеть предназначена для надежной подачи электроэнергии, а именно для обеспечения максимальной доступности электроэнергии для клиента. Однако процессы, связанные с качеством электроэнергии, в значительной степени не отслеживаются и в результате предприятие может нести огромные затраты. Чтобы свести к минимуму эти затраты, критически важно для промышленных клиентов понять, как качество электроэнергии влияет на их систему электроснабжения. Показатели качества электрической энергии, которые должны проходить проверку согласно ГОСТ 32144-2013 [1]: отрицательное отклонение напряжения (п. 4.2.2), положительное отклонение напряжения (п. 4.2.2), отклонение частоты (п. 4.2.1), коэффициент несимметрии напряжений по нулевой последовательности (п. 4.2.5), коэффициент несимметрии напряжений по обратной последовательности (п. 4.2.5), кратковременная доза фликера (п. 4.2.3), длительная доза фликера (п. 4.2.3), суммарный коэффициент гармонических составляющих напряжения (п. 4.2.4.1), коэффициент n-ой гармонической составляющей напряжения (п. 4.2.4.1).

На рассматриваемой станции технического обслуживания автомобилей имеется много дорогостоящего оборудования, эффективная работа которого напрямую зависит от значений ПКЭ. Последние замеры ПКЭ на объекте проводились более 5 лет назад. Согласно ПТЭЭП п. 1.2.6. [2] периодичность замера качества электрической энергии должна осуществляться не реже 1 раза в 2 года, в связи с этим, последние замеры ПКЭ не являются актуальными. За 2021 год участились случаи выхода из строя основных узлов тех. оборудования. В связи с этим, было принято решение о проведении замеров ПКЭ на предприятии на вводах эл. приемников.

Цель исследования.

Материалы и методы исследования.

В работе использовались методы литературного обзора, анализ научных и журнальных статей, а также результатов эксперимента (замеров ПКЭ).

Результаты и обсуждение.

1) Эксперимент:

На предприятии было проведено испытание электрической энергии на соответствие требованиям ГОСТ 32144-2013 [1] по следующим показателям:

- отрицательное отклонение напряжения (п. 4.2.2);
- положительное отклонение напряжения (п. 4.2.2);
- отклонение частоты (п. 4.2.1);
- коэффициент несимметрии напряжений по нулевой последовательности (п.

4.2.5);

- коэффициент несимметрии напряжений по обратной последовательности (п.

4.2.5);

- кратковременная доза фликера (п. 4.2.3);
- длительная доза фликера (п. 4.2.3);
- суммарный коэффициент гармонических составляющих напряжения (п. 4.2.4.1);
- коэффициент n-ой гармонической составляющей напряжения (п. 4.2.4.1)

Таблица 1 – Перечень средств измерений (СИ)

№	Наименование СИ	Тип СИ	Заводской номер	Номер свидетельства о поверке, дата очередной поверки
1	Измеритель электрических параметров качества, мощности и количества электрической энергии телеметрический	LPW-305-7A	1T383633	№00179-18 30.07.2021 г.
2	Измеритель электрических параметров качества, мощности и количества электрической энергии телеметрический	LPW-305-7A	1T383634	№00180-18 30.07.2021 г.
3	Измеритель температуры и влажности	ИВТМ-7	27498	СП 1353947 16.12.2019 г.
4	Барометр-анероид	БАММ-1	1624	СП 1785058 19.09.2019

Таблица 2 – Результаты измерений отклонений напряжения

Обозначение ПКЭ	Результат измерения		Нормативное значение		Т 2 , %
Фазное А (АВ)
δU (-) , %	0.0		10.0		0.0
δU (+) , %	8.0		10.0
Фазное В (ВС)
δU (-) , %	0.0		10.0		0.0
δU (+) , %	8.1		10.0
Фазное С (СА)
δU (-) , %	0.0		10.0		0.0
δU (+) , %	6.6		10.0
Неопределенность измерений
Обозначение		Оценка		Допустимое значение
U pδU , %		±0.1		±0.10

Таблица 3 – Результаты измерений отклонений частоты

Обозначение ПКЭ	Результат измерений		Нормативное значение		T 1 , %	T 2 , %
Δf (-) (95%) , Гц	-0.06		-0.20		0.0
Δf (+) (95%) , Гц	0.02		0.20
Δf (-) (100%) , Гц	-0.06		-0.40			0.0
Δf (+) (100%) , Гц	0.06		0.40
Неопределенность измерений
Обозначение		Оценка		Допустимое значение
U pΔf , Гц		±0.01		±0.01

Таблица 4 – Результаты измерений коэффициента несимметрии напряжений по обратной последовательности

Обозначение ПКЭ	Результат измерений		Нормативное значение		T i , %	T 2 , %
К 2U (95%) , %	106548.1		2.0		100.0
К 2U (100%) , %	206751.6		4.0			100.0
Неопределенность измерений
Обозначение		Оценка		Допустимое значение
U pK2U , %		±0.1		±0.15

Таблица 5 – Результаты измерений коэффициента несимметрии напряжений по нулевой последовательности

Обозначение ПКЭ	Результат измерений		Нормативное значение		T i , %	T 2 , %
К 0U (95%) , %	1344.7		2.0		100.0
К 0U (100%) , %	2848.9		4.0			100.0
Неопределенность измерений
Обозначение		Оценка		Допустимое значение
U pK0U , %		±0.1		±0.15

Таблица 6 – Результаты измерений суммарных коэффициентов гармонических составляющих фазных напряжений

Обозначение ПКЭ	Результат измерений		Нормативное значение		T i , %	T 2 , %
Фазное А (АВ)
К U (95%) , %	1.70		8.00		0.0
К U (100%) , %	1.79		12.00			0.0
Фазное В (ВС)
К U (95%) , %	1.57		8.00		0.0
К U (100%) , %	1.78		12.00			0.0
Фазное С (СА)
К U (95%) , %	1.56		8.00		0.0
К U (100%) , %	1.88		12.00			0.0
Неопределенность измерений
Обозначение		Оценка		Допустимое значение
U pKU , %		±0.09		±0.25

Таблица 7 – Результаты измерений кратковременной дозы фликера

Обозначение ПКЭ	Фаза A(AB)		Фаза B(BC)	Фаза С(СА)		Нормативное значение
P st	1.95		2.34	1.93		1.38
Неопределенность измерений
Обозначение		Оценка			Допустимое значение
U pPst , %		±0.06			±0.06

Таблица 8 – Результаты измерений длительной дозы фликера

Обозначение ПКЭ	Фаза A(AB)		Фаза B(BC)	Фаза С(СА)		Нормативное значение
P lt	1.66		1.52	1.27		1.00
Неопределенность измерений
Обозначение		Оценка			Допустимое значение
U pPlt , %		±0.04			±0.04

Таблица 9 – Результаты измерений коэффициентов гармонических составляющих фазных напряжений порядка n (Фаза А (АВ))

Результат измерений					Нормативные значения
Фаза А (АВ)					Нормативные значения
n	K U(n) (95%) , %	K U(n) (100%) , %	T 1 , %	T 2 , %	K U(n) (95%) , %	K U(n) (100%) , %
2	0.14	0.15	0.00	0.00	2.00	3.00
3	0.70	0.89	0.00	0.00	5.00	7.50
4	0.07	0.09	0.00	0.00	1.00	1.50
5	0.93	1.12	0.00	0.00	6.00	9.00
6	0.11	0.13	0.00	0.00	0.50	0.75
7	0.50	0.61	0.00	0.00	5.00	7.50
8	0.08	0.10	0.00	0.00	0.50	0.75
9	0.79	0.87	0.00	0.00	1.50	2.25
10	0.07	0.08	0.00	0.00	0.50	0.75
11	0.50	0.61	0.00	0.00	3.50	5.25
12	0.08	0.09	0.00	0.00	0.20	0.30
13	0.82	0.93	0.00	0.00	3.00	4.50
14	0.04	0.05	0.00	0.00	0.20	0.30
15	0.33	0.38	21.33	0.00	0.30	0.45
16	0.04	0.06	0.00	0.00	0.20	0.30
17	0.24	0.29	0.00	0.00	2.00	3.00
18	0.06	0.07	0.00	0.00	0.20	0.30
19	0.20	0.27	0.00	0.00	1.50	2.25
20	0.04	0.05	0.00	0.00	0.20	0.30
21	0.35	0.40	98.12	34.42	0.20	0.30
22	0.04	0.05	0.00	0.00	0.20	0.30
23	0.23	0.31	0.00	0.00	1.50	2.25
24	0.06	0.06	0.00	0.00	0.20	0.30
25	0.17	0.23	0.00	0.00	1.50	2.25
26	0.03	0.04	0.00	0.00	0.20	0.30
27	0.28	0.33	79.86	2.08	0.20	0.30
28	0.03	0.04	0.00	0.00	0.20	0.30
29	0.14	0.20	0.00	0.00	1.50	2.25
30	0.04	0.05	0.00	0.00	0.20	0.30
31	0.12	0.17	0.00	0.00	1.50	2.25
32	0.04	0.04	0.00	0.00	0.20	0.30
33	0.17	0.20	0.00	0.00	0.20	0.30
34	0.04	0.04	0.00	0.00	0.20	0.30
35	0.14	0.17	0.00	0.00	1.50	2.25
36	0.04	0.04	0.00	0.00	0.20	0.30
37	0.10	0.15	0.00	0.00	1.50	2.25
38	0.02	0.03	0.00	0.00	0.20	0.30
39	0.16	0.19	0.00	0.00	0.20	0.30
40	0.02	0.03	0.00	0.00	0.20	0.30

Неопределенность измерений

Обозначение Оценка Допустимое значение

U pKU(n) , % ±0.028 ±0.028

Таблица 10 – Результаты измерений коэффициентов гармонических составляющих фазных напряжений порядка n (Фаза В (ВС))

Результат измерений					Нормативные значения
Фаза В (ВС)					Нормативные значения
n	K U(n) (95%) , %	K U(n) (100%) , %	T 1 , %	T 2 , %	K U(n) (95%) , %	K U(n) (100%) , %
2	0.15	0.16	0.00	0.00	2.00	3.00
3	0.51	0.57	0.00	0.00	5.00	7.50
4	0.07	0.10	0.00	0.00	1.00	1.50
5	1.03	1.23	0.00	0.00	6.00	9.00
6	0.12	0.14	0.00	0.00	0.50	0.75
7	0.47	0.63	0.00	0.00	5.00	7.50
8	0.07	0.10	0.00	0.00	0.50	0.75
9	0.86	0.99	0.00	0.00	1.50	2.25
10	0.07	0.09	0.00	0.00	0.50	0.75
11	0.49	0.60	0.00	0.00	3.50	5.25
12	0.09	0.11	0.00	0.00	0.20	0.30
13	0.71	0.81	0.00	0.00	3.00	4.50
14	0.04	0.04	0.00	0.00	0.20	0.30
15	0.40	0.45	76.19	0.00	0.30	0.45
16	0.05	0.06	0.00	0.00	0.20	0.30
17	0.22	0.27	0.00	0.00	2.00	3.00
18	0.08	0.09	0.00	0.00	0.20	0.30
19	0.18	0.23	0.00	0.00	1.50	2.25
20	0.05	0.05	0.00	0.00	0.20	0.30
21	0.38	0.45	99.40	53.77	0.20	0.30
22	0.04	0.05	0.00	0.00	0.20	0.30
23	0.15	0.20	0.00	0.00	1.50	2.25
24	0.06	0.07	0.00	0.00	0.20	0.30
25	0.21	0.26	0.00	0.00	1.50	2.25
26	0.03	0.04	0.00	0.00	0.20	0.30
27	0.28	0.32	82.64	1.19	0.20	0.30
28	0.03	0.04	0.00	0.00	0.20	0.30
29	0.14	0.22	0.00	0.00	1.50	2.25
30	0.05	0.06	0.00	0.00	0.20	0.30
31	0.14	0.18	0.00	0.00	1.50	2.25
32	0.04	0.04	0.00	0.00	0.20	0.30
33	0.16	0.20	0.00	0.00	0.20	0.30
34	0.03	0.04	0.00	0.00	0.20	0.30
35	0.15	0.19	0.00	0.00	1.50	2.25
36	0.04	0.05	0.00	0.00	0.20	0.30
37	0.14	0.21	0.00	0.00	1.50	2.25
38	0.03	0.03	0.00	0.00	0.20	0.30
39	0.13	0.14	0.00	0.00	0.20	0.30
40	0.02	0.02	0.00	0.00	0.20	0.30
Неопределенность измерений
Обозначение		Оценка		Допустимое значение
U pKU(n) , %		±0.031		±0.031

Таблица 11 – Результаты измерений коэффициентов гармонических составляющих фазных напряжений порядка n (Фаза С (СА))

Результат измерений					Нормативные значения
Фаза С (СА)					Нормативные значения
n	K U(n) (95%) , %	K U(n) (100%) , %	T 1 , %	T 2 , %	K U(n) (95%) , %	K U(n) (100%) , %
2	0.12	0.13	0.00	0.00	2.00	3.00
3	0.92	0.99	0.00	0.00	5.00	7.50
4	0.03	0.04	0.00	0.00	1.00	1.50
5	0.87	1.31	0.00	0.00	6.00	9.00
6	0.06	0.06	0.00	0.00	0.50	0.75
7	0.68	0.80	0.00	0.00	5.00	7.50
8	0.04	0.06	0.00	0.00	0.50	0.75
9	0.63	0.69	0.00	0.00	1.50	2.25
10	0.04	0.05	0.00	0.00	0.50	0.75
11	0.53	0.60	0.00	0.00	3.50	5.25
12	0.06	0.07	0.00	0.00	0.20	0.30
13	0.74	0.88	0.00	0.00	3.00	4.50
14	0.03	0.04	0.00	0.00	0.20	0.30
15	0.37	0.44	55.16	0.00	0.30	0.45
16	0.03	0.04	0.00	0.00	0.20	0.30
17	0.26	0.36	0.00	0.00	2.00	3.00
18	0.06	0.06	0.00	0.00	0.20	0.30
19	0.22	0.25	0.00	0.00	1.50	2.25
20	0.04	0.04	0.00	0.00	0.20	0.30
21	0.35	0.40	93.25	21.53	0.20	0.30
22	0.02	0.03	0.00	0.00	0.20	0.30
23	0.22	0.27	0.00	0.00	1.50	2.25
24	0.04	0.05	0.00	0.00	0.20	0.30
25	0.25	0.30	0.00	0.00	1.50	2.25
26	0.02	0.03	0.00	0.00	0.20	0.30
27	0.32	0.38	95.54	15.48	0.20	0.30
28	0.02	0.02	0.00	0.00	0.20	0.30
29	0.20	0.24	0.00	0.00	1.50	2.25
30	0.03	0.04	0.00	0.00	0.20	0.30
31	0.15	0.19	0.00	0.00	1.50	2.25
32	0.02	0.02	0.00	0.00	0.20	0.30
33	0.11	0.14	0.00	0.00	0.20	0.30
34	0.02	0.03	0.00	0.00	0.20	0.30
35	0.09	0.13	0.00	0.00	1.50	2.25
36	0.03	0.03	0.00	0.00	0.20	0.30
37	0.06	0.08	0.00	0.00	1.50	2.25
38	0.01	0.02	0.00	0.00	0.20	0.30
39	0.08	0.10	0.00	0.00	0.20	0.30
40	0.01	0.01	0.00	0.00	0.20	0.30

Неопределенность измерений

Обозначение Оценка Допустимое значение

U pKU(n) , % ±0.033 ±0.033

Таблица 12 – Результаты измерений коэффициентов интергармонических составляющих напряжений порядка n

Результат измерений
n	Фаза А (АВ)	Фаза В (ВС)	Фаза С (СА)
n	K Uisg(n) , (100%)	K Uisg(n) , (100%)	K Uisg(n) , (100%)
2	0.10	0.10	0.10
3	0.05	0.06	0.06
4	0.04	0.04	0.03
5	0.03	0.04	0.03
6	0.03	0.04	0.03
7	0.04	0.05	0.03
8	0.03	0.04	0.02
9	0.04	0.04	0.04
10	0.03	0.03	0.03
11	0.07	0.08	0.09
12	0.03	0.03	0.03
13	0.09	0.08	0.10
14	0.02	0.03	0.02
15	0.03	0.06	0.04
16	0.02	0.03	0.02
17	0.11	0.13	0.16
18	0.02	0.03	0.02
19	0.13	0.16	0.13
20	0.02	0.02	0.02
21	0.06	0.08	0.07
22	0.02	0.03	0.03
23	0.04	0.05	0.05
24	0.02	0.02	0.02
25	0.04	0.05	0.03
26	0.03	0.02	0.02
27	0.03	0.04	0.04
28	0.02	0.02	0.02
29	0.04	0.05	0.06
30	0.02	0.02	0.02
31	0.05	0.06	0.04
32	0.03	0.03	0.02
33	0.03	0.03	0.02
34	0.03	0.03	0.03
35	0.03	0.03	0.03
36	0.04	0.03	0.02
37	0.04	0.04	0.02
38	0.04	0.04	0.02
39	0.02	0.03	0.02
40	0.03	0.03	0.02

Таблица 13 – Результаты измерений количества перенапряжений по максимальному напряжению и длительности

Значение перенапряжения u, % опорного напряжения	Длительность перенапряжения Д^ер, с
	0,01<Δt пер ≤0,2	0,2< Δt пер ≤0,5		0,5 < Δt пер ≤ 1	1 < Δt пер ≤ 5		5 < Δt пер ≤ 20	20 < Δt пер ≤ 60
110 < u ≤ 120	0	0		0	0		0	0
120 < u ≤ 140	0	0		0	0		0	0
140 < u ≤ 160	0	0		0	0		0	0
160 < u ≤ 180	0	0		0	0		0	0
Неопределенность измерений
Обозначение			Оценка			Допустимое значение

U pΔUпер , %			±0.1			±0.10
U pΔtпер , c			±0.01			±0.01

Таблица 14 – Результаты измерений количества провалов по остаточному напряжению и длительности

Остаточное напряжение u, % опорного напряжения	Длительность провала перенапряжения Д^, с
	0,01<Δt п ≤0,2	0,2< Δt п ≤0,5		0,5 < Δt п ≤ 1	1 < Δt п ≤ 5	5 < Δt п ≤ 20		20 < Δt п ≤ 60
90 > u ≥ 85	0	0		0	0	0		0
85 > u ≥ 70	0	0		0	0	0		0
70 > u ≥ 40	0	0		0	0	0		0
40 > u ≥ 10	0	0		0	0	0		0
10 > u ≥ 0	0	0		0	0	0		0
Неопределенность измерений
Обозначение			Оценка				Допустимое значение
U pΔUп , %			±0.1				±0.10
U pΔtп , c			±0.01				±0.01

Таблица 15 – Результаты измерений количества прерываний напряжений по остаточному напряжению и длительности

Остаточное напряжение u, % опорного напряжения	Длительность прерывания напряжения Д^ р , с									Наибол. продолжительность, с
	Δt пр ≤0,5	0,5<Δt пр ≤1		1<Δt пр ≤5	5<Δt пр ≤20	20<Δt пр ≤60	60<Δt пр ≤180		180< Δt пр
5 > u ≥ 0 (прерыв.)	0	0		0	0	0	0		0	0.0
Неопределенность измерений
Обозначение			Оценка					Допустимое значение
U pΔUпр , %			±0.1					±0.10
U pΔtпр , c			±0.01					±0.01

2) Выводы по итогам эксперимента:

Качество электрической энергии установленным требованиям (нормам) по:

- положительному отклонению напряжения – соответствует

- отрицательному отклонению напряжения – соответствует

- коэффициенту искажения синусоидальности напряжения – соответствует

- коэффициенту n-й гармонической составляющей напряжения – не соответствует
- коэффициенту несимметрии напряжений по обратной последовательности – не соответствует
- коэффициенту несимметрии напряжений по нулевой последовательности – не соответствует
- отклонению частоты – соответствует
- кратковременной дозе фликера – не соответствует
- долговременной дозе фликера – не соответствует

3) Основные причины низкого качества электроснабжения на предприятии по техническому обслуживанию автомобилей и способы приведения их к нормируемым показателям:
3.1) Кратковременная и долговременная доза фликера:

По ГОСТ 32144-2013 фликер: Ощущение неустойчивости зрительного восприятия, вызванное световым источником, яркость или спектральный состав которого изменяются во времени [1].

Колебания напряжения электропитания (как правило, продолжительностью менее 1 мин), в том числе одиночные быстрые изменения напряжения, обусловливают возникновение фликера. Показателями КЭ, относящимися к колебаниям напряжения, являются кратковременная доза фликера Pst, измеренная в интервале времени 10 мин, и длительная доза фликера Plt, измеренная в интервале времени 2 ч, в точке передачи электрической энергии [3].

Для указанных показателей КЭ установлены следующие нормы: кратковременная доза фликера Pst не должна превышать значения 1,38, длительная доза фликера Plt не должна превышать значения 1,0 в течение 100% времени интервала в одну неделю [3].

Основная причина возникновения фликера - резкое возрастание и снижение нагрузки. При резком возрастании нагрузки происходит резкое увеличение потерь напряжения в ветвях сети, питающих эту нагрузку. В результате резко снижается напряжение в узле нагрузки. При резком уменьшении нагрузки происходит резкое снижение потерь напряжения и, следовательно, наблюдается резкое повышение напряжения в узле нагрузки. Возникая в какой-либо точке электрической сети и распространяясь по ней, колебания напряжения оказывают отрицательное воздействие на чувствительные к ним электроприёмники, относящиеся к осветительной нагрузке [4].

Колебание напряжения отрицательно сказывается на работе осветительных установок. Появляется фликерэффект или мигание ламп освещения, что вызывает утомление зрения. Наиболее сильное воздействие на глаза человека проявляется при мигании света с частотой (3 – 10) Гц. В этом диапазоне допускаются минимальные колебания напряжения – менее 0,5 %. Колебания напряжения более 10 % могут привести к погасанию газоразрядных ламп. Их зажигание происходит через несколько секунд и даже минут. При более глубоких колебаниях, более 15 %, возможно отпускание магнитной системы пускателей, размыкание их контактов, что может привести к нарушению технологии производства. При колебании напряжения с размахом (10 – 15) % возможен выход из строя конденсаторов, вентильных выпрямительных агрегатов. Колебания напряжения оказывают заметное влияние на работу асинхронных двигателей в приводах технологического оборудования, к которому предъявляются высокие требования к точности поддержания частоты вращения приводов. Колебание напряжения с размахом 5 % вызывает резкий износ анодов электролизных установок. Снижается качество сварных швов. При колебаниях напряжения нарушается нормальная работа радиоприёмных приборов, телевизоров, персональных компьютеров. Регулируемые электропривода обычно чувствительны к провалам напряжения, нарушая синхронизацию на производственных линиях, где она критически важна [4].

Наиболее вероятный виновник ухудшения ПКЭ доза фликера – потребитель с резко переменной нагрузкой. Необходимо оценить, кто из электрических потребителей в общей точке присоединения, способен резко увеличивать и снижать нагрузку. К таким потребителям в первую очередь относятся электросварочные установки, поршневые компрессоры и другие.

Невозможно полностью избавиться от фликера, но в значительной степени уменьшить этот эффект можно через ограничитель пускового тока, который устанавливается на электродвигатель. Для уменьшения влияния дозы фликера на чувствительное электрооборудование резкопеременную нагрузку подключают к отдельному вводу электропитания, если нет такой возможности, увеличивают сечение питающей линии электропитания.

3.2) Коэффициенты несимметрии напряжений по обратной и нулевой последовательностям:

Несимметрия напряжения – это несимметрия трёхфазной системы напряжений. Характеризуется коэффициентом обратной и нулевой последовательности. Несимметрия напряжений происходит только в трёхфазной сети под воздействием неравномерного распределения нагрузок по её фазам [4].

ГОСТ 32144-2013 устанавливает значения коэффициентов несимметрии напряжения по обратной (K 2U ) и нулевой (K 0U ) последовательностям, - нормально допустимое 2% и предельно допустимое 4%.

Мероприятия для приведения несимметрии напряжений к нормированным значениям:

2) Увеличение мощности трансформатора в системе.

В работах [9,10] исследуются зависимости коэффициентов несимметрии напряжений по обратной последовательности для высокого и низкого напряжения от мощности силового трансформатора. В ходе эксперимента при уменьшении мощности трансформатора на низком напряжении коэффициент несимметрии напряжений по обратной последовательности увеличивается, а на высоком — уменьшается. Причем данные зависимости наблюдаются при разных мощностях источника напряжения, разница лишь в том, что при более высокой мощности источника зависимости, как для высокого, так и для низкого напряжения начинаются с меньших значений коэффициента несимметрии напряжений по обратной последовательности.

Увеличение коэффициента несимметрии напряжения по обратной последовательности в сети низкого напряжения при снижении мощности трансформатора можно объяснить тем, что мощность нагрузки растет относительно мощности трансформатора и запас по мощности трансформатора уменьшается.

При этом с увеличением мощности источника питания возрастает степень увеличения значений коэффициента несимметрии напряжения по обратной последовательности при снижении мощности силового трансформатора.

Уменьшение коэффициента несимметрии напряжения по обратной последовательности в сети напряжения 10 кВ при снижении мощности трансформатора можно объяснить тем, что мощность источника напряжения относительно мощности трансформатора увеличивается и, соответственно, увеличивается запас по мощности источника питания.

При этом с увеличением мощности источника питания уменьшается степень уменьшения значений коэффициента несимметрии напряжения по обратной последовательности при снижении мощности силового трансформатора.

3) Применение симметрирующего устройства.
3.3) Несинусоидальность напряжения:

Еще одним техническим решением выравнивания нагрузок по фазам является введение симметрирующего устройства трансформаторного типа. Реализуется оно с помощью изменения величины емкости конденсатора или индуктивности катушки. Проведенные исследования, описанные в статье [11], показали, что такое симметрирующее устройство позволяет снизить несимметрию напряжений до тех значений, которые нормируются ГОСТом 32144–2013 [1].

Исходя из выше изложенного, необходимо отметить, что несимметрия напряжений отрицательно влияет на работу двигателей, трансформаторов, конденсаторных батарей, выпрямителей и линий электропередач, вызывая дополнительные потери энергии и создавая проблемы безопасности для энергосистемы.

Вопрос решения научно-технической задачи определения коэффициента несимметрии напряжений по обратной последовательности не решен в связи с отсутствием соответствующего стандарта. Поэтому возникает необходимость в разработки алгоритма по её определению, что позволит своевременно обнаруживать данную помеху и вероятность её появления в электрических сетях любого уровня напряжения и тем самым оценивать уровень опасности от данной помехи. Данный алгоритм позволит сделать шаг вперед на пути к подавлению несимметрии напряжений по обратной последовательности, что является актуальным на сегодняшний день.

Несинусоидальность напряжения характеризуется коэффициентом искажения синусоидальности кривой напряжения и коэффициентом n-й гармонической составляющей напряжения [5].

Причины выхода показателей за пределы норм состоят в использовании различных нелинейных приемников электрической энергии, таких как: вентильные преобразователи; силовое электрооборудование с тиристорным управлением; дуговые и индукционные электропечи; люминесцентные лампы; установки дуговой и контактной сварки; преобразователи частоты; бытовая техника (компьютеры, телевизоры и др.) [5].

В процессе работы эти устройства потребляют энергию основной частоты, которая расходуется не только на совершение полезной работы и покрытие потерь, но еще и на образование потока высших гармонических составляющих, которые «выбрасывается» во внешнюю сеть [5].

Свести данный показатель ПКЭ к нормируемым значениям можно путем установки активных или пассивных фильтров.

Заключение. В данной статье объясняются причины низкого качества электроэнергии сети предприятия. Были рассмотрены следующие показатели качества: положительное отклонение напряжения, отрицательное отклонение напряжения, коэффициент искажения синусоидальности напряжения, коэффициент n-й гармонической составляющей напряжения, коэффициент несимметрии напряжений по обратной последовательности, коэффициенту несимметрии напряжений по нулевой последовательности, отклонение частоты, кратковременная доза фликера, долговременная доза фликера. На основе проведенных замеров ПКЭ на станции технического обслуживания автомобилей, составлены мероприятия по повышению качества, основываясь на отклонениях каждого параметра ПКЭ от нормы.

Список литературы Оценка показателей качества электроэнергии в электрической сети предприятия по техническому обслуживанию автомобилей и методы их нормализации

ГОСТ 32144-2013. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения.
Правила устройства электроустановок. Седьмое издание. Новосибирск: Норматика, 2020. 530 с.
S. Khalid and B. Dwivedi, Power Quality Issues, Problems, Standards & Their Effects in Industry with Corrective Means // International Journal of Advances in Engineering & Technology. Vol. 1. Issue 2. PP. 1-11, May 2011.
T.G. More, P.R. Asabe, and S. Chawda, Power Quality Issues and It's Mitigation Techniques // International Journal of Engineering Research and Applications. Vol. 4. Is 4. 2014. PP.170-177.
Лещинская Т. Б. Наумов И. В. Электроснабжение сельского хозяйства. М.: БИБКОМ, 2015. 655 с.
Волков Н.Г., Сивков А.А., Сайгаш А.С. Надежность электроснабжения: Учебное пособие. Томский политехнический университет. 2-е изд., доп. Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2011. 160 с.
Хорольский, В.Я. Надежность электроснабжения / В.Я. Хорольский, М.А. Таранов. М.: Форум, Инфра-М, 2013. 128 c.
Антонов А.И., Зозуля Е.Ю., Руди Д.Ю. Регулирование значений коэффициентов несимметрии напряжения по обратной последовательности с помощью межфазных переменных сопротивлений // Инновационные технологии в науке и образовании: сб. статей победителей IV Междунар. науч.-практ. конф.: в 3 ч.. 2017. С. 94-101.
К вопросу изменения значений коэффициентов несимметрии напряжения по обратной последовательности при различных значениях межфазных сопротивлений / А.И. Антонов [и др.] // Омский научный вестник. 2017. № 5 (155). С. 77-81.
Антонов А.И., Зозуля Е.Ю., Руди Д.Ю. Исследование зависимости коэффициентов несимметрии напряжения по обратной последовательности от мощности силового трансформатора // WORLD SCIENCE: PROBLEMS AND INNOVATIONS: сб. статей победителей VI Междунар. науч.-практ. конф.: в 2 частях. 2016. С. 80-85.
Руди Д.Ю., Антонов А.И., Руппель А.А., Руппель Е.Ю. Исследование снижения коэффициента несимметрии напряжения по обратной последовательности с помощью симметрирующего устройства трансформаторного типа // Омский научный вестник. 2017. № 5 (155). С. 103-106.

Еще

Статья научная