Качество электроэнергии




Скачать 102.86 Kb.
НазваниеКачество электроэнергии
Дата конвертации11.03.2013
Размер102.86 Kb.
ТипДокументы
Пром. энергетика 2002 №8 (Стр.42 – 47).


КАЧЕСТВО ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

Качество электрической энергии в муниципальных сетях Московской области


(Карташев И. И., ., кандидат техн. наук,

Пономаренко И. С., кандидат техн. наук,

Тульский В. Н., ., инженер,

Шамонов Р. Г., инженер,

Московский энергетический институт.


Масленников Г. К., инж.,

Васильев В. В., канд. техн. наук

Мособлгосэнергонадзор.

С осени 2000 г. Испытательная лаборатория по качеству электрической энергии МЭИ совместно с Мособлгосэнергонадзором осуществляет в муниципальных электрических сетях (МЭС) Московской области периодический контроль качества электроэнергии (КЭ) на соответствие требованиям ГОСТ 13109-97 [1]. К началу 2002 г. лаборатория провела испытания КЭ более чем на 60 РП и ТП, расположенных в различных районах области. В сетях 6-10кВ (29 точек) и 380 В (32 точки) с помощью анализаторов КЭ типа ЭРИС-КЭ.01/тк (сертификат RU.E.34.004.A № 6454, зарегистрирован в Госреестре средств измерения 18470-99) и в соответствии с требованиями [2] измеряли следующие показатели КЭ (ПКЭ): установившееся отклонение напряжения, отклонение частоты, коэффициенты несимметрии напряжения по обратной и нулевой последовательностям, коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения и коэффициенты n-ой гармонической составляющей напряжения, глубину и длительность его провалов. Этими же приборами одновременно с показателями КЭ измеряли соответствующие им токи и мощности [3]. Длительность непрерывных измерений в каждой точке составляла 7сут.

Пункты контроля качества электрической энергии выбирались на основе сведений, предоставляемых персоналом электрических сетей:

    1. Схем распределительных электрических сетей 6 - 10 кВ и 380 В; данных о составе нагрузки и ее категориях по надежности электроснабжения;

    2. Потерь напряжения в распределительных сетях;

    3. Данных о требованиях к КЭ, внесенных в договоры и технические условия на присоединение.

При анализе схемы и состава нагрузки выделялись:

  1. Наиболее удаленные и близлежащие по отношению к РП (ТП) потребители;

  2. Линии электропередачи с наибольшими потерями напряжения;

  3. Нагрузки, которые могут влиять на КЭ;

  4. Нагрузки, восприимчивые к снижению КЭ.

При окончательном выборе точек контроля предпочтение отдавалось:

  1. Наиболее нагруженным вводам РП со стороны центра питания (ЦП);

  2. ТП, потери напряжения до которых от РП наибольшие;

  3. Электроприемникам (ЭП), снижающим КЭ (тяговой нагрузке, промышленным предприятиям, вычислительным центрам, осветительным установкам с лампами ДРЛ, люминесцентными и т. п., мощным однофазным нагрузкам);

  4. Электроприемникам, восприимчивым к снижению КЭ (электронной аппаратуре, станкам с ЧПУ и т. п.);

  5. Электроприемникам, к работе которых предъявлялись претензии, относимые на низкое качество электроэнергии.

Результаты проведенных измерений представлены на рис. I в виде диаграммы. По горизонтальной оси отложены контролируемые ПКЭ, по вертикальной - количество случаев превышения норм ГОСТ (в процентах от количества точек контроля). К ним отнесены результаты семисуточных измерений, когда хотя бы за 1 сут требования ГОСТ по данному показателю не выполнялись.




Рис.1.

Как видно из диаграммы, отклонения напряжения, превышающие допустимые значения, наблюдались почти во всех случаях (точках) в сети как 6-10 кВ, так и 380 В. Весьма распространенными можно считать превышения коэффициентов n-ой гармонической составляющей напряжения и коэффициента несимметрии напряжения по нулевой последовательности .

Для каждого из рассматриваемых ПКЭ характерны специфические условия, при которых они превышают нормативные значения.

Установившееся отклонение напряжения . В соответствии с требованиями ГОСТ[1] отклонения напряжения нормируются на зажимах электроприемника и составляют: ± 5 % - нормально допустимый уровень и ±10% - предельно допустимый уровень. Из этих условий и необходимо исходить при контроле КЭ в любых точках сети (кроме зажимов ЭП), учитывая потери напряжения от них до ЭП в режимах наибольшей и наименьшей нагрузок.

Первоначально при расчете границ диапазона на шинах 6-10кВ РП предполагалось, что устройство РПН в центре питания функционирует, а заданная ширина нормально допустимого диапазона отклонения напряжения составляет 2-3 %. Потери напряжения в сети 6-10кВ и 380В принимались в соответствии с [2]. Окончательный вывод о соответствии отклонения напряжения требованиям ГОСТ делался на основе дополнительных расчетов с учетом фактически измеренных данных.

В качестве типичного примера на рис.2 представлены кривые отклонения напряжения на РП (а) и графики нагрузки (б), присоединенной к секции РП (). Результаты измерений практически соответствуют значениям на шинах ЦП. Нагрузка измерялась на вводе питающего фидера непрерывно с часовыми интервалами. Кривые 1 и 2 соответствуют наименьшему и наибольшему отклонениям напряжения за каждый час. Как видно, ширина диапазона отклонения напряжения за период наблюдения достигает 7,5 %



Рис.2.а.



Рис.2.б.

Статистическая обработка результатов измерений показала, что коэффициент корреляции между отклонением напряжения и нагрузкой равен -0,85, что свидетельствует о существенном ее влиянии на отклонения напряжения на шинах ЦП. При этом отрицательное значение коэффициента корреляции указывает на то, что с ростом нагрузки отклонения напряжения снижаются, а с ее уменьшением возрастают. В то же время в соответствии с требованиями [4,5] напряжение в режиме наибольшей нагрузки должно быть не ниже , а в режиме наименьшей нагрузки - не выше. Таким образом, можно сделать вывод, что устройство РПН трансформатора в ЦП не функционирует и закон встречного регулирования не выполняется. Нижняя граница отклонения напряжения в таком случае (без регулирования) соответствует наибольшей нагрузке, т. е. когда потери напряжения в сети максимальные. В данной ситуации добиться выполнения требований ГОСТ на зажимах всех электроприемников МЭС, получающих питание от рассматриваемого РП, невозможно. К сожалению, такая картина типична для большинства исследуемых сетей.

Это очень существенный момент, учитывая, что, с одной стороны, поддержание отклонений напряжения в заданных пределах возлагается на энергоснабжающую организацию, а с другой - автоматизированные средства регулирования напряжения не функционируют. Измерения показывают, что для решения этой проблемы необходимо выполнение следующих условий:

  1. В МЭС должны быть известны параметры сети и нагрузки ее потребителей в объеме, позволяющем проводить вариантные расчеты режимов сети, т. е. нужно иметь соответствующее программное обеспечение;

  2. На основе этих расчетов надо выделить контрольные точки измерений для обеспечения в дальнейшем периодического контроля ПКЭ;

  3. По результатам измерений и дополнительных уточняющих расчетов следует определить требуемые отпайки на ПБВ трансформаторов 6- 10/0,4 кВ и уставки регулятора РПН в центрах питания;

  4. Рассчитанные диапазоны отклонения напряжения должны вноситься в договоры энергоснабжения.

Коэффициенты несимметрии напряжения по обратной , и нулевой последовательностям характеризуют трехфазную систему напряжений основной частоты по отклонению фазных (межфазных) напряжений от симметричного напряжения, причем - только для четырехпроводных сетей 380 В. Согласно требованиям [1] нормально допустимый уровень коэффициентов несимметрии составляет 2 %, а предельно допустимый - 4%. Как видно из диаграммы (см. рис. 3), для коэффициента несимметрии по обратной последовательности это условие не выполнялось в 7 и 3 % случаев соответственно для сетей 6- 10 кВ и 380 В.

Гораздо хуже ситуация с несимметрией напряжения по нулевой последовательности. Требования ГОСТ не выполнялись в 44 % случаев, т. е. почти на каждой второй ТП. Причиной этого в основном является несимметричная нагрузка трансформатора по фазам.

На рис. 3 приведены графики изменения коэффициента несимметрии напряжения по нулевой последовательности (наибольшего 1 и среднего 2 значений), вызванного несимметричной нагрузкой трансформатора (а), отклонений напряжения по фазам (б) и нагрузки ТП по фазам (в). Графики' построены по результатам семисуточных непрерывных измерений с часовыми интервалами.



Рис.3.а




Рис.3.б




Рис.3.в.

Сопоставление графиков на рис. 3, б и в позволяет сделать следующий вывод: фаза С в среднем загружена в 2 раза больше, чем А, поэтому отклонение напряжения на ней в среднем составляет 4 %, а на фазе А — около 9%. Такая несимметрия напряжения отрицательно влияет на трехфазных потребителей (электропривод), а несимметричная нагрузка вызывает дополнительные потери электроэнергии и напряжения от токов нулевой последовательности. Очевидно, что ответственность за несимметрию напряжения в данном случае ложиться на потребителя.

Коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения | характеризует искажение формы его кривой относительно синусоидальной, что вызвано наличием нелинейных электроприемников в электрической сети. Результаты анализа показали, что по этому показателю КЭ не соответствует требованиям [I] в 7% случаев.

Коэффициент n-ой гармонической составляющей напряжения характеризует каждую из учитываемых гармоник в процентах по отношению к основной. Как видно из диаграммы на рис. 1, требования ГОСТ по данному показателю не выполняются в 17 и 34 % случаев соответственно для сетей 6 - 10 кВ и 380 В. Большинство нарушений зарегистрировано по 3, 15 и 21-й гармоникам. На рис. 4 приведены графики изменения коэффициента третьей гармонической составляющей (наибольшее 1 и среднее 2 значения за каждый час) напряжения (а), активной и реактивной мощности третьей гармоники (б) и нагрузки в контролируемой точке для одной из фаз (в). Измерения проводили на стороне 0,4 кВ трансформатора ), питающего административные здания районного центра, основная доля -электроприемников которого - компьютеры и люминесцентные светильники.




Рис.4.а.



Рис.4.б.



Рис.4.в.

Активная и реактивная мощности третьей гармоники на шинах трансформатора имеют отрицательные значения (рис. 4), т. е. направлены от потребителя в электроснабжающую сеть или, как говорят, генерируются потребителем, что свидетельствует о наличии у него источника искажения [6]. В этом примере коэффициент корреляции между третьей гармонической составляющей напряжения и нагрузкой трансформатора равен 0,7, т. е. с увеличением нагрузки источник искажения увеличивает генерацию мощности третьей гармоники, что подтверждает вывод о наличии нелинейной нагрузки у потребителя.



Рис.5.а



Рис.5.б.

В тех случаях, когда искажения напряжения вызваны как энергоснабжающей организацией, так и потребителем, возникает необходимость разделения долевого участия указанных сторон на границе балансовой принадлежности. На рис. 5 приведены результаты измерений наибольшего 1 и среднего 2 значений коэффициента искажения синусоидальности кривой напряжения (а) и спектра гармоник (6) на вводе РП ) в одной из МЭС. Результаты измерений указывают на превышение в точке контроля допустимых значений.



Рис.6.а.



Рис.6.б.

Было известно, что источником гармоник в этой МЭС служит тяговая ПС городского транспорта, а в энергоснабжающей организации - тяговая ПС железнодорожного транспорта с 12-пульсными преобразователями, для которых характерными являются 11-ая и 13-ая гармоники тока. В соответствии с методикой, изложенной в [6,7], для 13-ой гармоники были рассчитаны входные сопротивления (рис. 6) относительно точки контроля в стороны энергоснабжающей сети (а) и потребителя (б). Согласно указанной методике полученные плотности распределения входных сопротивлений, изображенные на комплексной плоскости, характеризуют входные сопротивления энергоснабжающей организации (ЭСО), действительные значения которых имеют отрицательные значения, и потребителя, действительные значения которых положительны. Среднее значение сопротивления ЭСО за период измерений составляет , а потребителя - .

Найденные сопротивления позволяют определить фактический вклад каждой из сторон в измеренное напряжение 13-й гармоники и представить его как две составляющие (рис. 7).



Рис.7.

Как видно из рисунка, фактический вклад системы энергоснабжения в напряжение 13-й гармоники значительно больше фактического вклада потребителя. Так как фактические вклады являются векторными величинами, сумма их модулей не равна измеренному напряжению. Имея некоторый угол сдвига между собой, они незначительно компенсируют друг друга.

Для случаев, аналогичных рассмотренным, необходимо при периодическом контроле КЭ знать допустимый вклад потребителя, значение которого должно рассчитываться при заключении договоров с потребителями, в составе которых есть нелинейная нагрузка.

Отклонение частоты - это ее изменение в ЭЭС относительно номинального значения (50 Гц), происходящее под воздействием медленного изменения баланса активной мощности в целом по ЭЭС. За период проведенных измерений отклонений частоты зафиксировано не было.

Выводы:

  1. Периодический контроль КЭ в МЭС показал, что в большинстве случаев требования ГОСТ 13109-97 не выполняются по установившемуся отклонению напряжения, а иногда - по коэффициентам несимметрии напряжения по обратной и нулевой последовательностям, коэффициенту искажения синусоидальности кривой напряжения и коэффициентам n-ой гармонической составляющей напряжения.

  2. Невыполнение требований ГОСТ 13109-97 по отклонению напряжения часто связано с отсутствием как централизованного встречного регулирования напряжения в центрах питания, так и коррекции напряжения с помощью ПБВ трансформаторов 6 - 10/0,4 кВ.

  3. Несимметрия напряжения, особенно по , обусловлена неравномерностью распределения нагрузки по фазам сети 380 В.

  4. На снижение КЭ по и ) влияют электроосветительные установки, нагрузка информационно-вычислительных центров, тяговых ПС городского и железнодорожного транспорта.

  5. Взаимное влияние искажающей нагрузки, расположенной как в ЭСО, так и у потребителя, может быть учтено путем оценки фактического вклада каждой из сторон и введения значения допустимого вклада в договоры энергоснабжения.

  6. Необходимо создание специальных отделов в МЭС, отвечающих за непрерывный контроль, анализ и повышение качества электрической энергии. Такие отделы должны иметь приборы контроля КЭ и программное обеспечение по расчету режимов.

Список литературы

  1. ГОСТ 13109-97. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения.

  2. Методические указания по контролю и анализу качества электрической энергии в электрических сетях общего назначения (РД 153-34.0-15.501-00).

  3. Карташев И. И., Пономаренко И. С, Ярославский В. Н. Требования к средствам измерения показателен качества электроэнергии. - Электричество, 2000, №4.

  4. Правила устройства электроустановок. 6-е изд., перераб. и доп. — М.: Энергоатом издат, 1985.

  5. Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей РФ (РД 34.26.501-95).

  6. Способ инструментального выявления источников искажения напряжения и определение их влияния на качество электроэнергии / И. И. Карташев, И. С. Пономареико. С. 10. Сыромятников, Л. Л. Гук. — Электричество, 2001, №3.

  7. Review of method for measurement and evaluation of the harmonic emission level from an individual distor­ting load. — C1GRE 36.05 / C1RED 2 Joint WG CC02 (Vollage quality), 1999, January.

Добавить в свой блог или на сайт

Похожие:

Качество электроэнергии iconР. Г. Шамонов Приведены основные требования к моделям электроэнергетическим систем, содержащих источники искажения напряжения. Предложены методика оценки влияния потребителя на качество электроэнергии и способы ра
Автоматизация управления качеством электроэнергии, методическое и инструментальное обеспечение

Качество электроэнергии icon1. «Качество в автосервисе»
Следует различать качество услуги по техническому обслуживанию и ремонту и качество обслуживания на предприятии автомобильного сервиса...

Качество электроэнергии iconПредложения по инженерному решению проблемы качества электрической энергии
В этом плане исключение составляет попытка рао "еэс россии" после широкого обсуждения в очередной раз ввести систему скидок и надбавок...

Качество электроэнергии iconРабочая программа по дисциплине «Качество электроэнергии»
Рабочая программа составлена на основании Государственного образовательного стандарта впо по направлению подготовки дипломированного...

Качество электроэнергии iconИсследование источников света
Поэтому необходимо обеспечить опережающие темпы производства электроэнергии. Непрерывный рост выработки электроэнергии позволит увеличить...

Качество электроэнергии iconМониторинг средств массовой информации 5 июня 2012 года
Правительство опубликовало Основные положения функционирования розничных рынков электроэнергии и правила ограничения потребления...

Качество электроэнергии icon102 способа хищения электроэнергии
Описаны расчетные и технологические способы хище­ния электроэнергии. Обсуждаются организационные и технические мероприятия по обнаружению,...

Качество электроэнергии iconПрограмма курса «Электроснабжение автономных потребителей»
Классификация систем электроснабжения. Источники и приемники электроэнергии. Классификация приемников электроэнергии

Качество электроэнергии icon§ 27. Эффективное использование электроэнергии
Потребность в электроэнергии постоянно увеличивается как в промышленности, на транспорте, в научных учреждениях, так и в быту. Удовлетворить...

Качество электроэнергии iconКомплекс программ для расчета и нормирования потерь электроэнергии в разомкнутых электрических сетях, расчета допустимого, фактического небаланса и количества неучтенной электроэнергии в электрической сети 0,38-220 кв москва 2005
Комплекс программ ртп 3 предназначен для расчета режимных параметров, технических потерь мощности и электроэнергии, нормативных потерь...


Разместите кнопку на своём сайте:
lib.convdocs.org


База данных защищена авторским правом ©lib.convdocs.org 2012
обратиться к администрации
lib.convdocs.org
Главная страница