Автоматизированные системы контроля качества электрической энергии
Митрофанов С.В.
канд. техн. наук, доцент,
Ефремов В.В.
Оренбургский государственный
университет
Электроэнергия используется человеком практически во всех сферах его жизни, как в быту (освещение, обогрев, различная бытовая техника), так и в промышленности, (энергоснабжение фабрик, заводов, производств) А в связи с развитием рыночных отношений в электроэнергетике электроэнергию следует рассматривать не только как физическое явление, но и как товар, который должен соответствовать определённому качеству и требованиям рынка. Каждый электроприемник предназначен для работы при определенных параметрах электрической энергии: номинальных напряжении, частоте и т. п., поэтому для нормальной работы его необходимо обеспечить качественной электроэнергией.
Итак, качество электроэнергии определяется совокупностью характеристик, при которых электроприемники могут нормально работать и выполнять заложенные в них функции. Важность повышения качества росла вместе с развитием и массовым внедрением на производстве вентильных преобразователей, дуговых сталеплавильных печей, сварочных установок и других высокоэффективных технологических установок Стабильность, надежность и продолжительность работы электрооборудования прямо зависит от качества электроэнергии. Интенсивный рост промышленного производства и переход на новые, более совершенные и экономичные устройства ставит вопрос о качестве электроэнергии на первый план. Чем современнее оборудование, тем более чувствительно оно к качеству потребляемой электроэнергии и тем более подвержено помехам со стороны других устройств в общей сети.
Также последние годы появилось много потребителей, работающих через вторичный источник питания и ухудшающих качество электроэнергии в питающей сети. Ущерб, возникающий в результате потери должного качества электроэнергии, принято делить на электромагнитный и технологический.
Основные формы электромагнитного ущерба:
-- снижение эффективности процессов генерации, передачи и потребления электроэнергии из-за увеличения потерь в элементах сети;
-- уменьшение срока службы и выход из строя электрооборудования из-за нарушения его нормальных режимов работы и старения изоляции;
-- нарушение нормальной работы и выход из строя устройств релейной защиты, связи и автоматики.
К технологическому ущербу относят снижение производительности и порчу технологического оборудования, что приводит к «падению» качества и недоотпуску продукции.
Все это суммарно приводит к снижению надежности системы электроснабжения в целом.
Проблема, возникшая с качеством электроэнергии, требует принятия практических решений, таким вариантом будет:
-- организация непрерывного мониторинга показателей качества, применение автоматизированных систем контроля качества электроэнергии;
-- разработка методической основы и соответствующего приборного оборудования по распознаванию источников искажений с корректной количественной оценкой степени искажений.
Совокупность свойств электрического тока, определяющих режимы работы оборудования, называется качеством электроэнергии. Сюда включаются такие понятия, как стабильность частоты и напряжения, форма кривой напряжения, симметрия фазных напряжений для трехфазной сети. Качество электроэнергии является также составляющей электромагнитной совместимости - то есть определяет возможность одновременной работы различного оборудования в рамках общей сети.
Для регулирования и контроля качества электроэнергии в России действует ГОСТ 13109-97 «Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения». В нем определяются необходимые показатели, которым должна соответствовать электроэнергия, поставляемая потребителям. Также в этом документе определяются стандартные проблемы качества электроэнергии с указанием наиболее вероятного источника их возникновения.
Если качество электроэнергии отличается от параметров, определенных в ГОСТ 13109-97, могут возникать перебои в работе оборудования, снижаться экономические показатели работы энергосистемы. Сбои, которые возникают на производствах с непрерывными технологическими процессами, могут привести к большим финансовым потерям. Для контроля показателей качества в режиме реального времени и служит автоматизированная система контроля качества электроэнергии (АСККЭ).
Основные функции АСККЭ:
* контроль показателей качества электроэнергии в «онлайн» режиме (все показатели диспетчер видит с экрана) дает возможность проводить экспресс анализ состояния электросети и предупреждать возможные аварии;
* формирование отчётов по качеству электроэнергии (в соответствии с ГОСТ 13109-97) для подготовки документов и ведения претензионной работы с поставщиками электроэнергии;
* формирование базы данных для анализа состояния энергосистемы и разработки мероприятий по обеспечению нормального функционирования оборудования.
Приборы измеряют, вычисляют и регистрируют все показатели качества электрической энергии, определенные в ГОСТ13109-97:
* Установившееся отклонение напряжения в режимах наибольшей, наименьшей и суточной нагрузки
* Искажение синусоидальности кривой напряжения
* Коэффициент n-ой гармонической составляющей напряжения
* Несимметрия напряжений по обратной и нулевой последовательности
* Отклонение частоты
* Размах изменения напряжения и доза фликера
* Провалы напряжения
* Импульсное напряжение и временные перенапряжения
* Выдача отчетов согласно РД 153-34.0-15.501-00
Качество электроэнергии -- это ключевой показатель, влияющий на надёжность технологического оборудования и энергосистемы предприятия в целом.
Применение систем автоматизированного контроля качества электроэнергии (АСККЭ) дает возможность энергосбытовым компаниям выявлять проблемы энергосети и в сотрудничестве с сетевыми и генерирующими компаниями оперативно устранять их, повышая уровень надежности энергоснабжения потребителей. А если предприятие-потребитель электроэнергии понесло убытки из-за отклонений показателей качества электроэнергии, результаты измерений АСККЭ можно использовать в качестве доказательства при предъявлении исковых заявлений.
Как итог потребитель имеет более качественное и надежное энергоснабжение, а это обеспечивает непрерывность технологических процессов и снижает количество выходов из строя оборудования, тем самым повышая его производительность, принося значительный экономический эффект.
автоматизированный контроль качество электроэнергия
Список литературы
1. ГОСТ 13109-97. Межгосударственный стандарт. Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения- Введ. с 01.01.1999.
2. Проблемы установления размера ответственности за ухудшение качества электрической энергии и пути их решения / B. C. Соколов [и др.] // Промышленная энергетика. - 2000. - № 8. - С. 25-30.
3. Соколов, B. C. Предложения по инженерному решению проблемы качества электрической энергии / B.C. Соколов, Н. В. Чернышова // Промышленная энергетика. - 2001. - № 8. - С. 51-53.
4. Белоусов, В. Н. Отражение в договорах на электроснабжение вопросов качества электроэнергии и условий потребления и генерации реактивной энергии / В. Н. Белоусов, Ю. С. Железко // Электрические станции. - 1999. - № 1. - С. 11-19.