Качество электроэнергии на промышленных предприятиях / И. В. Жежеленко, М. Л. Рабинович, В. М. Божко.— 1981.
В книге изложены методика инженерных расчетов показателей качества электроэнергии (отклонений, колебаний, не синусоидальности и несимметрии напряжения), народнохозяйственных ущербов из-за пониженного ее качества. Приведены схемы и технические средства, которые обеспечивают качество электроэнергии, а также способы технико-экономического обоснования их применения. Рассмотрены вопросы компенсации реактивной мощности в сетях с анормальными режимами работы.
Рассчитана на инженерно-технических работников, занимающихся проектированием и эксплуатацией электроустановок промышленных предприятий, может быть полезна студентам вузов электротехнических специальностей.
СТАНДАРТИЗАЦИЯ КАЧЕСТВА
ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ
1. Основные положения
Обоснование понятия «качество электроэнергии» имеет принципиальное значение для улучшения качества электроэнергии (КЗ) в системах электроснабжения промышленных предприятий, а также для разработки рациональной системы управления качеством.
Под качеством продукции в соответствии с ГОСТ 15467—79 понимается «совокупность свойств продукции, обусловливающих ее пригодность удовлетворять определенные потребности в соответствии с ее назначением», т. е. потребительная стоимость продукции. На современном этапе развития электроэнергетики это определение качества, применительно к электрической энергии должно быть дополнено требованиями по обеспечению экономичности, эргономичности и эстетичности процессов, связанных с потреблением электроэнергии. Это в полной мере отвечает возросшим требованиям практики строительства материально-технической базы коммунизма. Согласно ГОСТ 16035—70 эргономические требования определяются свойствами человека (например, утомляемость человека в системе «человек — машина») и устанавливаются с целью оптимизации его деятельности и протекания психофизиологических процессов. С этой точки зрения естественны требования к уровню напряжения и частоте изменения его, вытекающие из особенностей зрительного восприятия человека. Эстетичность любого вида продукции или электрифицированного объекта также связана с качеством электроэнергии, поскольку оно существенно влияет на световую и цветовую гамму интерьера, уровни шумов и вибрации и другие показатели. От качества электроэнергии зависят также санитарно-гигиенические условия, степень безопасности ряда работ, экономическая эффективность производства.
Для количественной оценки качества электроэнергии необходима такая система единичных или обобщенных (интегральных) показателей, чтобы качество было измеримым, сравнимым и доступным для контроля и управления.
Согласно ГОСТ 15467—79 под показателем качества понимается количественная характеристика свойств продукции, рассматриваемая применительно к определенным условиям ее создания, эксплуатации или потребления. На электростанциях производят электроэнергию достаточно высокого качества, а ухудшение КЭ происходит в процессе ее передачи и потребления в результате
влияния электрических приемников. Характерные свойства электроэнергии, необходимые для определения требований к системе показателей качества электроэнергии (ПКЭ), состоят в следующем:
- При симметрии и синусоидальности трехфазной системы напряжений и значениях напряжения и частоты, равных или близких к номинальным для электрооборудования, требования, сформулированные выше, практически полностью удовлетворяются. Наибольшая народнохозяйственная эффективность может быть достигнута при некоторых отступлениях от указанных условий.
- Если условия п. 1 не удовлетворяются, появляются отрицательные воздействия на потребителей. Эти воздействия имеют как общие, так и специфические особенности в зависимости от характера нарушения, связанного с понижением КЭ. Последнее необходимо учитывать при установлении системы ПКЭ.
- Неблагоприятное влияние на потребителей может проявляться как постоянно, путем накопления необратимых изменений (брак или недоотпуск продукции, старение изоляции и др.), так и скачкообразно (отказы или сбои в работе автоматических устройств, взрывы батарей конденсаторов и др.). Это обстоятельство свидетельствует о необходимости ограничения допустимых значений ПКЭ, определяющих указанные отрицательные воздействия.
- Электромагнитные и другие характеристики электрических систем и систем электроснабжения потребителей изменяются во времени, как правило, по вероятностным законам, поэтому ПКЭ являются случайными величинами.
Учет особенностей электрической энергии как потребительной стоимости позволяет сформулировать требования к установлению системы ПКЭ и нормированию их:
- ПКЭ должны характеризовать в количественном отношении основные свойства электроэнергии, причем степень отрицательного воздействия должна соизмеряться со значениями этих показателей. В значительной мере удовлетворяет этому требованию система показателей, принятая в ГОСТ 13109—67, скорректированном в 1979 г.
- Следует установить предельно допустимые значения ПКЭ с учетом технических и экономических предпосылок, а также опыта эксплуатации. Оптимальные значения показателей должны находиться в этих пределах. В конкретных случаях оптимальные значения ПКЭ могут устанавливаться ведомственными нормалями.
- ПКЭ должны нормироваться как вероятностные величины за интервал времени, достаточный для получения достоверной информации с гарантированной точностью.
- Все ПКЭ и способы нормирования их должны быть универсальными, чтобы можно было использовать их в практике проектирования и осуществлять массовое метрологическое обеспечение контроля с помощью относительно простых и недорогих приборов.
5. Значения ПКЭ должны нормироваться на зажимах электроприемников. Их можно определять в узлах сети, где электроприемников, восприимчивых к воздействию тех или иных ПКЭ нет, в том случае, если через них распространяется и проявляется указанное воздействие на потребителей, присоединенных к другим узлам сети. Такими узлами являются пункты раздела балансовой принадлежности сетей энергосистем и потребителей.
Обобщенный ПКЭ можно получить в виде линейной комбинации отдельных показателей. Функции экономического ущерба также можно рассматривать в качестве обобщенных ПКЭ. Информация о значении обобщенного показателя, полученная путем измерений, не позволит эксплуатационному персоналу предпринять необходимые меры для улучшения режима, а также для нормализации положения в аварийных ситуациях. В связи с этим введение обобщенного ПКЭ нецелесообразно.
Ухудшение ПКЭ в большинстве случаев связано с усилением взаимного влияния различных видов электрооборудования и воздействием нелинейных и ударных нагрузок (вентильных преобразователей, электродуговых сталеплавильных печей и др.). Для характеристики этого влияния используют понятие «электромагнитная совместимость». Оно определяет степень взаимного влияния электрооборудования, при котором отсутствуют нарушения нормальной работы и снижение эффективности работы ниже определенного экономически обоснованного предела.
Электромагнитная совместимость зависит от особенностей питающей сети. Так, совместимость батареи конденсаторов и вентильных преобразователей определяется не только параметрами преобразователей, но также схемой сети и мощностью КЗ на шинах, питающих эти нагрузки. При этом нагрузки могут оказаться несовместимыми в электромагнитном отношении даже при минимальных значениях несинусоидальности или несимметрии напряжения. Повреждения батарей конденсаторов при перегрузке из-за влияния токов высших гармоник возможны при весьма небольших значениях коэффициента несинусоидальности, меньших, чем допускаемые нормативами. Перегрузки, не приводящие к быстрому выходу из строя батарей, обусловливают сокращение срока службы изоляции. Таким образом, при решении задачи улучшения КЭ должна учитываться необходимость обеспечения электромагнитной совместимости оборудования.
Можно выделить следующие основные стороны проблемы ПКЭ: |экономическую, включающую в себя методы расчета электромагнитной и технологической составляющих экономического ущерба от применения электроэнергии пониженного качества; математическую, заключающуюся, в основном, в обосновании рациональных методов расчета ПКЭ; техническую, заключающуюся в разработке методов и технических средств нормализации КЭ, а также организации контроля и управления КЭ.
