Проблема качества электроэнергии

· Значительные мощности нелинейных, несимметричных и резкопеременных, ударных нагрузок электрических железных дорог переменного тока приводит к существенному увеличению уровня электромагнитных помех в электрической сети предприятий и энергосистем с трансформаторной связью с тяговой нагрузкой. Эти помехи неблагоприятно влияют на силовые электроустановки, системы автоматики, телемеханики, связи, релейной защиты; приводят к снижению надёжности электроснабжения; увеличению потерь электроэнергии; ухудшению качества и уменьшению количества выпускаемой продукции. Эти обстоятельства создают проблему электромагнитной совместимость (ЭМС) тягового потребителя электровоза, системы тягового электроснабжения и потребителей электроэнергии других электрических сетей с трансформаторной связью с тяговой нагрузкой;

Под ЭМС электровоза и системы тягового электроснабжения понимают способность другого электрооборудования функционировать в этой же электромагнитной среде.

Проблемы электромагнитной совместимости электрической тяги переменного тока:

· Проблема ЭМС электрической тяги с потребителями системы внешнего электроснабжения;

· Проблема ЭМС электрической тяги с нетяговыми потребителями при питании от тяговых шин подстанции 27,5 кВ по системе электроснабжения ДПР 25 кВ и ПР 25 кВ (устройства связи, автоблокировки, нетяговые потребителями);

· Проблема ЭМС электрической тяги с районными нетранспортными потребителями по системе электроснабжения 10(35) кВ от третьей обмотки тягового трансформатора.

· Биоэлектромагнитная совместимость с работниками железной дороги.

Повышение качества электроэнергии и снижения её потерь являются составляющими проблемы экономии топливно-энергетических ресурсов (ТЭР). Повышение качества электроэнергии экономит не только ТЭР, но и экономит материальные ресурсы, которые при низком качестве электроэнергии тратятся на бракуемую и утилизируемую продукцию.

Особенность электроэнергии как специфической промышленной продукции.

· Электроэнергия это полуфабрикат промышленной продукции непосредственно не потребляется, но используется при создании всех видов продукции. Поэтому качество электроэнергии оказывает влияние на качество и экономические показатели при производстве промышленной продукции;

· Электроэнергия как товар визуально не воспринимается и качество электроэнергии проявляется через качество работы оборудования и устройств, потребляющих электроэнергию;

· Электроэнергия неразрывна во времени процесса её производства и потребления. В каждый момент времени производится столько электроэнергии, сколько её потребляется. Электроэнергия не может складироваться, отбраковываться и потребляется при любом её качестве;

· Качество электроэнергии на месте её производства и в месте её потребления может значительно отличаться и зависит от процесса потребления и от потребителя;

· Транспортировка электроэнергии к потребителю производится за счёт расхода части самой электроэнергии. Поэтому потери электроэнергии неизбежны и задача состоит в снижении их до экономического обоснованного уровня.

Задача повышения качества электроэнергии и компенсации реактивной мощности имеют межотраслевой характер и должны осуществляться в основном в сетях электропотребителей. Технические средства повышения качества электроэнергии содержат в основном реактивные элементы (ёмкости и индуктивности) и влияют на баланс реактивной мощности сети.

Задачи компенсации реактивной мощности и повышения качества электроэнергии целесообразно решать комплексно.

7.2.3. Показатели качества электроэнергии (ПКЭ) и способы их вычисления по ГОСТ 13109 – 97.

Область применения.

ГОСТ 13109-97 качества электроэнергии относится к электрической энергии в области электромагнитной совместимости технических средств.

ГОСТ 13109-97 “ Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения” устанавливает показатели и нормы качества электроэнергии (КЭ) в электрических сетях систем электроснабжения общего назначения переменного трехфазного и однофазного тока частотой 50 Гц в точках, к которым присоединяются электрические сети различных потребителей электрической энергии или приемники электрической энергии (точка общего присоединения). ГОСТ 13109-97 является межгосударственным стандартом и действует в Российской Федерации с 01.01.1999г.

Нормы КЭ настоящего стандарта, являются уровнями электромагнитной совместимости (ЭМС) для кондуктивных электромагнитных помех в системах электроснабжения общего назначения. При соблюдении указанных норм обеспечивается электромагнитная совместимость электрических сетей систем электроснабжения общего назначения и электрических сетей потребителей электрической энергии (приемников электрической энергии).

Нормы КЭ настоящего стандарта являются обязательными во всех режимах работы систем электроснабжения общего назначения, кроме режимов, обусловленных:

- исключительными погодными условиями и стихийными бедствиями (ураган, наводнение, землетрясение и т.п.);

- непредвиденными ситуациями, вызванными действиями стороны, не являющейся энергоснабжающей организацией и потребителем электроэнергии (пожар, взрыв, военные действия и т.п.);

- условиями, регламентированными государственными органами управления;

- на время ликвидации последствий, вызванных исключительными погодными условиями и непредвиденными обстоятельствами.

Нормы КЭ настоящего стандарта подлежат включению в технические условия на присоединение потребителей электрической энергии и в договоры на электроснабжение потребителей электрической энергии.

Нормы стандарта применяют при проектировании, при эксплуатации электрических сетей, при установлении уровней помехоустойчивости приемников электрической энергии и уровней кондуктивных электромагнитных помех, вносимых этими приемниками.

Нормы КЭ отраслевых стандартов и нормативных документов не должны быть ниже норм КЭ настоящего стандарта в точках общего присоединения.

2.Показатели качества электроэнергии (ПКЭ):

Стандарт устанавливает показатели и нормы качества электроэнергии в электрических сетях общего назначения переменного трёхфазного и однофазного тока частотой 50Гц:

· на выводах приёмника электроэнергии;

· в точках общего присоединения приёмников электроэнергии.

Показателями КЭ являются:

· Установившееся отклонение напряжения δU_У, %_;

· Размах изменения напряжения δUt, %;

· Доза фликера Рt, %;

· Коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения Кu,%;

· Коэффициент n–ой гармонической составляющей напряжения Ku (n), %;

· Коэффициент несимметрии напряжения по обратной последовательности К₂u, %;

· Коэффициент несимметрии напряжения по нулевой последовательности К₀u, %;

· Отклонение частоты ∆f, Гц;

· Длительность провала напряжения ∆tп, %;

· Импульсное напряжение Uимп,%;

· Коэффициент временного перенапряжения КперU, %.

При определении значений некоторых ПКЭ используют следующие вспомогательные параметры электрической энергии:

· Частота повторения изменений напряжения Fδut, %;

· Интервал между изменениями напряжения ∆t _{i, i+1};

· Глубина провала напряжения δUп, %;

· Частость появления провалов напряжения Fп, %;

· Длительность импульса по уровню 0,5 его амплитуды ∆tимп _0,5, с_;

· Длительность временного перенапряжения ∆перU, мин.

 

3. Свойства электрической энергии, показатели и наиболее вероятные виновники ухудшения КЭ.

 

Свойства электрической энергии	Показатели КЭ	Виновники ухудшения КЭ
1.Отклонение напряжения (рис. А1)	Установившееся отклонение напряжения δUУ	Энергоснабжающая организация
2.Колебания напряжения (рис. А1)	· Размах изменения напряжения δUt; · Доза фликера Рt;	Потребитель с переменной нагрузкой
3.Несинусоидальность напряжения (рис. А2)	· Коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения Кu; · Коэффициент n – ой гармонической составляющей напряжения Ku (n);	Потребитель с нелинейной нагрузкой
4.Несимметрия трёхфазной системы напряжения	· Коэффициент несимметрии напряжения по обратной последовательности К2u; · Коэффициент несимметрии напряжения по нулевой последовательности К0u;	Потребитель с несимметричной нагрузкой
5. Отклонение частоты	· Отклонение частоты ∆f;	Энергоснабжающая организация
6. Провал напряжения (рисунок А.1)	· Длительность провала напряжения ∆tп;	Энергоснабжающая организация
7.Импульс напряжения (рис. А.3)	Импульсное напряжение Uимп	Энергоснабжающая организация
8. Временное перенапряжение (рис.А.1)	Коэффициент временного перенапряжения КперU	Энергоснабжающая организация