Sähkön laadun indikaattorit sähköverkoissa

GOST 13109-87:n mukaisesti erotetaan perus- ja lisävirranlaadun indikaattorit.

Sähkön laadun pääindikaattoreista sen laatua kuvaavien sähköenergian ominaisuuksien määrittäminen sisältää:

1) jännitteen poikkeama (δU, %);

2) jännitteen muutosalue (δUT,%);

3) jännitevaihteluiden annos (ψ, %);

4) jännitekäyrän epäsinimuotoisuuskerroin (kNSU, %);

5) parittoman (parillisen) kertaluvun harmonisen jännitteen n:nnen komponentin kerroin (kU (n), %);

6) jännitteiden negatiivisen sarjan kerroin (k2U, %);

7) nollasekvenssin jännitesuhde (k0U, %);

8) jännitehäviön kesto (ΔTpr, s);

9) impulssijännite (Uimp, V, kV);

10) taajuuspoikkeama (Ae, Hz).

Lisävirranlaadun osoittimet, jotka ovat muotoja tärkeimpien sähkönlaatuindikaattoreiden tallentamiseen ja joita käytetään muissa säädöksissä ja teknisissä asiakirjoissa:

1) jännitteiden amplitudimodulaatiokerroin (kMod);

2) vaihejännitteiden välinen epätasapainokerroin (kneb.m);

3) vaihejännitteiden epäsymmetriatekijä (kneb.f).

Huomioikaa sähkön laadun määriteltyjen indikaattoreiden sallitut arvot, niiden määritelmän ja laajuuden ilmaisut. 95 % vuorokauden ajasta (22,8 tuntia) sähkön laatuindikaattorit eivät saa ylittää normaaleja sallittuja arvoja, ja niiden tulee aina, mukaan lukien hätätilat, olla suurinta sallittua.

Sähkön laadun valvonnasta sähköverkkojen tunnusomaisissa kohdissa tekee sähköverkkoyrityksen henkilökunta. Tässä tapauksessa sähkön laatuilmaisimen mittauksen keston tulee olla vähintään yksi päivä.

Jännitteen poikkeamat

Jännitteen poikkeama on yksi tärkeimmistä sähkön laadun mittareista. Jännitteen poikkeama löydetään kaavasta

δUt = ((U (t) — Un) / Un) x 100 %

missä U (t) — perustaajuuden positiivisen sekvenssin jännitteen tehollinen arvo tai yksinkertaisesti jännitteen tehollinen arvo (ei-sinimuotoisella kertoimella, joka on pienempi tai yhtä suuri kuin 5 %), hetkellä T, kV ; Ei-nimellinen jännite, kV.

Määrä Ut = 1/3 (UAB (1) + UPBC (1) + UAC (1)), missä UAB (1), UPBC (1), UAC (1)-RMS-arvot vaihe-vaihejännitteestä perustaajuudella.

Ajan mittaan tapahtuvista kuormituksen muutoksista, jännitetason muutoksista ja muista tekijöistä johtuen verkkoelementtien jännitehäviön suuruus muuttuu ja vastaavasti jännitetaso UT.Tuloksena käy ilmi, että verkon eri kohdissa samalla ajanhetkellä ja yhdessä hetkessä eri aikaan jännitepoikkeamat ovat erilaisia.

Enintään 1 kV jännitteisten sähkövastaanottimien normaali toiminta varmistetaan edellyttäen, että jännitepoikkeamat niiden sisääntulossa ovat ± 5 % (normaaliarvo) ja ± 10 % (maksimiarvo). Verkoissa, joiden jännite on 6–20 kV, asetetaan maksimijännitepoikkeama ± 10 %.

Hehkulamppujen kuluttama teho on suoraan verrannollinen syötettyyn jännitteeseen tehoon 1,58, lamppujen valoteho on tehoon 2,0, valovirtaan tehoon 3,61 ja lampun käyttöikä on teho 13,57. Loistelamppujen toiminta riippuu vähemmän jännitepoikkeamasta. Siten niiden käyttöikä muuttuu 4 % jännitepoikkeaman ollessa 1 %.

Työpaikkojen valaistuksen heikkeneminen tapahtuu jännityksen vähenemisen myötä, mikä johtaa työntekijöiden tuottavuuden ja näön heikkenemiseen. Suurilla jännitehäviöillä loistelamput eivät syty tai vilku, mikä johtaa niiden käyttöiän lyhenemiseen. Jännitteen kasvaessa hehkulamppujen käyttöikä lyhenee dramaattisesti.

Asynkronisten sähkömoottoreiden pyörimisnopeus ja vastaavasti niiden toiminta sekä kulutettu loisteho riippuvat jännitetasosta. Jälkimmäinen näkyy verkko-osien jännite- ja tehohäviöiden määrässä.

Jännitteen lasku johtaa teknologisen prosessin keston pidentämiseen sähkötermisissä ja elektrolyysilaitoksissa sekä televisiolähetysten vakaan vastaanoton mahdottomuuteen sähköverkoissa. Toisessa tapauksessa käytetään ns. jännitteen stabilaattoreita, jotka itse kuluttavat merkittävästi loistehoa ja joilla on tehohäviöitä teräksessä. Niiden valmistukseen käytetään niukkaa muuntajaterästä.

Kaikkien TP:iden pienjänniteväylien tarvittavan jännitteen varmistamiseksi elintarvikekeskuksessa ns. vastavirtasäätö. Tässä maksimikuormitustilassa prosessoriväylien suurin sallittu jännite ylläpidetään ja minimikuormatilassa pienin jännite.

Tässä tapauksessa kunkin muuntaja-aseman jännitteen ns. paikallinen säätö asettamalla jakelumuuntajien kytkin sopivaan asentoon. Yhdessä keskitetyn (prosessorissa) ja määritellyn paikallisen jännitteen säätelyn kanssa käytetään säädeltyjä ja säätelemättömiä kondensaattoripankkeja, joita kutsutaan myös paikallisiksi jännitesäätimiksi.

Vähentää jännitystä

Jännitteen heilahtelu on jännitteen huippu- tai rms-arvojen välinen ero ennen jännitteen muutosta ja sen jälkeen ja se määritetään kaavalla

δUt = ((Ui — Уi + 1) / √2Un) x 100 %

missä Ui ja Ui + 1 - seuraavien ääriarvojen tai ääriarvojen arvot ja amplitudijännitearvojen verhokäyrän vaakasuora osa.

Jännitteen vaihtelualueet sisältävät minkä tahansa muodon yksittäiset jännitteen muutokset, joiden toistonopeus on kahdesta minuutissa (1/30 Hz) kerran tunnissa, keskimääräisen jännitteen muutosnopeuden ollessa yli 0,1 % sekunnissa (hehkulamput) ja 0,2 % sekunnissa muille vastaanottimille.

Nopeat jännitteen muutokset johtuvat rautateiden vetolaitteistojen metallurgisten telatehtaiden moottoreiden, teräksen tuotantoon tarkoitettujen niittyuunien, hitsauslaitteiden moottoreiden iskutilasta sekä voimakkaiden asynkronisten sähkömoottoreiden toistuvista käynnistyksistä oravien kanssa, kun ne käynnistävät loisteho on muutama prosentti oikosulkutehosta.

Jännitteen muutosten lukumäärä aikayksikköä kohti, ts. jännitteen muutosten taajuus saadaan kaavasta F = m / T, missä m on jännitteen muutosten lukumäärä ajan T aikana, T on jännitteen heilahduksen havainnoinnin kokonaisaika.

Tärkeimmät jännitevaihtelut johtuvat ihmisen silmien suojauksesta. Havaittiin, että silmän suurin herkkyys valon välkkymiselle on taajuusalueella, joka on yhtä suuri kuin 8,7 Hz. Siksi hehkulampuissa, jotka tarjoavat työvalaistuksen merkittävillä visuaalisilla jännitteillä, jännitteen muutos on sallittu enintään 0,3%, jokapäiväisen elämän lamppujen pumppauksessa - 0,4%, loistelampuissa ja muissa sähkövastaanottimissa - 0,6.

Sallitut heilahdusalueet on esitetty kuvassa. 1.

Riisi. 1. Sallitut jännitteen vaihtelualueet: 1 — työvalaistus hehkulampuilla korkealla näköjännitteellä, 2 — kotitaloushehkulamput, 3 — loistelamput

Alue I vastaa pumppujen ja kodinkoneiden toimintaa, II - nosturit, nostimet, III - kaariuunit, manuaalinen vastushitsaus, IV - mäntäkompressorien toiminta ja automaattinen vastushitsaus.

Valaistusverkon jännitemuutosten vaihteluvälin pienentämiseksi valaistusverkon vastaanottimien erillinen tehonsyöttö ja tehokuorma eri tehomuuntajilta, sähköverkon pitkittäinen kapasitiivinen kompensointi sekä synkroniset sähkömoottorit ja keinotekoiset loislähteet teho (reaktorit tai kondensaattoriryhmät, joiden virta tuotetaan ohjatuilla venttiileillä vaaditun loistehon saavuttamiseksi).

Jännitteen vaihteluiden annos

Jännitteenvaihteluiden annos on identtinen jännitteenmuutosalueen kanssa ja se syötetään olemassa oleviin sähköverkkoihin heti, kun ne on varustettu asianmukaisilla laitteilla. Käytettäessä indikaattoria "jännitevaihteluiden annos", jännitteenmuutosalueen hyväksyttävyyden arviointia ei välttämättä tehdä, koska kyseiset indikaattorit ovat keskenään vaihdettavissa.

Jännitteen vaihteluannos on myös kiinteä ominaisuus 0,5-0,25 Hz:n taajuusalueella vilkkuvasta valosta johtuen ihmiseen tietyn ajanjakson aikana kertyneitä ärsytyksiä aiheuttaville jännitteen vaihteluille.

Jännitevaihteluista (ψ, (%)2) aiheutuvan annoksen suurin sallittu arvo sähköverkossa, johon valaistuslaitteistot on kytketty, ei saa ylittää: 0,018 - hehkulampuilla tiloissa, joissa tarvitaan merkittävää visuaalista jännitettä; 0,034 - hehkulampuilla kaikissa muissa huoneissa; 0,079 - loistelampuilla.

Jännitekäyrän ei-sinimuotoinen kerroin

Kun työskentelet voimakkaiden tasasuuntaus- ja muuntajalaitteistojen sekä kaariuunien ja hitsauslaitteistojen eli epälineaaristen elementtien verkossa, virta- ja jännitekäyrät vääristyvät. Ei-sinimuotoiset virta- ja jännitekäyrät ovat eritaajuisia harmonisia värähtelyjä (teollinen taajuus on alin harmoninen, kaikki muut siihen nähden korkeampia harmonisia).

Tehonsyöttöjärjestelmän korkeammat harmoniset aiheuttavat ylimääräisiä energiahäviöitä, lyhentävät kosinikondensaattoriparistojen, sähkömoottoreiden ja muuntajien käyttöikää, vaikeuttavat releen suojauksen ja signaloinnin käyttöönottoa sekä tyristoreilla ohjattujen sähkökäyttöjen toimintaa jne. . .

Korkeampien harmonisten sisällölle sähköverkossa on tunnusomaista jännitekäyrän kNSU ei-sinimuotoinen kerroin, joka määräytyy lausekkeella

jossa N on viimeisen tarkastellun harmonisen komponentin kertaluku, Uн — harmonisen jännitteen n:nnen (н ​​= 2, ... Н) komponentin tehollinen arvo, kV.

Normaalit ja suurimmat sallitut arvot kNSU eivät saa ylittää: sähköverkossa, jonka jännite on enintään 1 kV - 5 ja 10%, sähköverkossa 6 - 20 kV - 4 ja 8%, sähköverkossa 35 kV — 3 ja 6 %, sähköverkossa 110 kV ja yli 2 ja 4 %.

Korkeampien harmonisten vähentämiseksi käytetään tehosuodattimia, jotka ovat induktiivisen ja kapasitiivisen vastuksen sarjakytkentä, joka on viritetty resonanssiin tietyllä harmonisella. Yliaaltojen poistamiseksi matalilla taajuuksilla käytetään muuntajaasennuksia, joissa on suuri määrä vaiheita.

Parittoman (parillisen) kertaluvun harmonisen jännitteen kerroin n. komponentti

Kerroin n Tämä parittoman (parillisen) kertaluvun jännitteen harmoninen komponentti on jännitteen n:nnen harmonisen komponentin tehollisen arvon suhde perustaajuuden jännitteen teholliseen arvoon, ts. kU (n) = (YK/Un) x 100 %

Kertoimen kU (n) arvolla spektri määräytyy n-x harmonisilla komponenteilla, joiden vaimennusta varten on suunniteltava vastaavat tehosuodattimet.

Normaalit ja suurimmat sallitut arvot eivät saa ylittää vastaavasti: sähköverkossa, jonka jännite on enintään 1 kV - 3 ja 6%, sähköverkossa 6 - 20 kV 2,5 ja 5%, sähköverkossa 35 kV - 2 ja 4 %, sähköverkossa 110 kV ja yli 1 ja 2 %.

Jännitteen epätasapaino

Jännite epätasapaino johtuu yksivaiheisten sähkövastaanottimien kuormituksesta. Koska jakeluverkot, joiden jännite on yli 1 kV, toimivat eristetyllä tai kompensoidulla nollalla, niin jännitteen epäsymmetria negatiivisen sarjan jännitteen ilmaantumisen vuoksi. Epäsymmetria ilmenee epätasa-arvona linja- ja vaihejännite ja negatiivinen peräkkäinen tekijä on tunnusomaista:

k2U = (U2(1)/ Un) x 100 %

jossa U2(1) on negatiivisen sarjan jännitteen rms-arvo kolmivaiheisen jännitejärjestelmän perustaajuudella, kV. U-arvo2(1) saadaan mittaamalla kolme jännitettä perustaajuudella, ts. UA(1), UB (1), UB (1)... Sitten

missä yA, yB ja y° C — vaiheenjohtavuus A, B ja °C vastaanotin.

Verkoissa, joiden jännite on yli 1 kV, jännitteen epäsymmetria johtuu pääasiassa yksivaiheisista sähkölämpöasennuksista (epäsuorat kaariuunit, vastusuunit, uunit induktiokanavalla, sähkökuonan sulatuslaitteistot jne.).

Aiheuttaako negatiivisen sekvenssin jännitteen läsnäolo synkronisten generaattoreiden virityskäämien lisäkuumenemiseen ja niiden värähtelyjen lisääntymiseen, sähkömoottoreiden lisälämmitykseen ja niiden eristyksen käyttöiän jyrkkään lyhenemiseen, syntyvän loistehon laskuun tehokondensaattorit, johtojen ja muuntajien lisälämmitys? releen suojauksen väärien hälytysten määrän lisääminen jne.

Symmetrisen sähkövastaanottimen liittimissä normaalisti sallittu epäsymmetriasuhde on 2 % ja suurin sallittu 4 %.

Epätasapainon vaikutus vähenee huomattavasti, kun yksivaiheisiin tehonkuluttajiin syötetään erilliset muuntajat, sekä käytettäessä ohjattuja ja ohjaamattomia balansointilaitteita, jotka kompensoivat yksivaiheisten kuormien kuluttamaa negatiivisen sekvenssin ekvivalenttivirtaa.

Nelijohtimisissa verkoissa, joiden jännite on enintään 1 kV, vaihejännitteisiin liittyvien yksivaiheisten vastaanottimien aiheuttamaan epätasapainoon liittyy virran kulku nollajohtimessa ja siten nollasekvenssijännitteen ilmaantuminen .

Nollasekvenssin jännitetekijä k0U = (U0(1)/ Un.f.) x 100 %

jossa U0 (1) — perustaajuuden tehollinen nollasekvenssijännitearvo, kV; Un.f. — vaihejännitteen nimellisarvo, kV.

Suuruus U0(1) määritetään mittaamalla kolme vaihejännitettä perustaajuudella, ts.

missä tiA, vB, c° C, yO — vastaanottimen vaiheiden A, B, C johtavuus ja nollajohtimen johtavuus; UA(1), UB (1), UVB (1) - vaihejännitteiden RMS-arvot.

Sallittu arvo U0(1), jota rajoittavat jännitetoleranssivaatimukset, jotka täyttyvät nollasekvenssikertoimella 2 % normaalitasolla ja 4 % maksimitasosta.

Arvon alentaminen voidaan saavuttaa jakamalla järkevästi yksivaiheinen kuormitus vaiheiden välillä, sekä lisäämällä nollajohtimen poikkipinta-alaa vaihejohtojen poikkipintaan ja käyttämällä muuntajia jakeluverkossa tähti-siksak-liitäntäryhmällä.

Jännitteen lasku ja jännitteen laskun intensiteetti

Jännitteen lasku - tämä on äkillinen merkittävä jännitteen aleneminen sähköverkon pisteessä, jota seuraa jännitteen palautuminen alkutasolle tai sen lähelle tietyn ajanjakson jälkeen useista jaksoista useisiin kymmeniin sekunteihin.

Jännitehäviön kesto ΔTpr on aikaväli jännitteen pudotuksen alkuhetken ja jännitteen palautumishetken välillä alkutasolle tai sen lähelle (kuva 2), ts. ΔTpr = Tvos – Trano

Riisi. 2. Jännitehäviön kesto ja syvyys

Merkitys ΔTpr vaihtelee useista jaksoista useisiin kymmeniin sekunteihin. Jännitehäviölle on tunnusomaista dip δUpr intensiteetti ja syvyys, joka on jännitteen nimellisarvon ja jännitteen minimitehollisen arvon Umin välinen ero jännitehäviön aikana ja ilmaistaan ​​prosentteina jännitehäviön nimellisarvosta. jännitteenä tai absoluuttisissa yksiköissä.

Määrä δUpr määritetään seuraavasti:

δUpr = ((Un – Umin)/ Un) x 100 % tai δUpr = Un – Umin

Jännitteen laskun intensiteetti m* edustaa tietyn syvyys- ja kestoajan jännitehäviöiden esiintymistiheyttä verkossa, ts. m* = (m (δUpr, ΔTNC)/М) NS 100%, missä m (δUpr, ΔTNS) — jännitteen pudotuksen määrä, syvyys δUpr ja kesto ΔTNS T:n aikana; M - jännitehäviöiden kokonaismäärä T:n aikana.

Tietyt sähkölaitteet (tietokoneet, tehoelektroniikka, siksi tällaisia ​​vastaanottimia koskevissa tehonsyöttöhankkeissa on toteutettava toimenpiteitä jännitteen laskujen keston, voimakkuuden ja syvyyden vähentämiseksi. GOST ei ilmoita jännitteen pudotuksen keston sallittuja arvoja.

Impulssijännite

Jännitepiikki on äkillinen jännitteen muutos, jota seuraa jännitteen palautuminen normaalille tasolle muutaman mikrosekunnin - 10 millisekunnin aikana. Se edustaa impulssijännitteen Uimp suurinta hetkellistä arvoa (kuva 3).

Riisi. 3. Impulssijännite

Impulssijännitteelle on tunnusomaista impulssiamplitudi U'imp, joka on jänniteimpulssin ja impulssin alkamishetkeä vastaavan perustaajuuden jännitteen hetkellisen arvon välinen ero. Pulssin kesto Timp — aikaväli jännitepulssin alkuhetken ja jännitteen hetkellisen arvon palautumishetken välillä normaalitasolle. Pulssin leveys voidaan laskea Timp0,5 tasolla 0,5 sen amplitudista (ks. kuva 3).

Impulssijännite määritetään suhteellisissa yksiköissä kaavalla ΔUimp = Uimp / (√2Un)

Jännitepulsseille herkkiä ovat myös sähkövastaanottimet, kuten tietokoneet, tehoelektroniikka jne. Impulssijännitteet ilmaantuvat sähköverkon kytkennän seurauksena. Impulssijännitteen vähennystoimenpiteet tulee ottaa huomioon, kun suunnitellaan tiettyjä teholähdemalleja. GOST ei määrittele impulssijännitteen sallittuja arvoja.

Taajuuspoikkeama

Muutokset taajuudessa johtuvat muutoksista turbiinin nopeussäätimien kokonaiskuormassa ja ominaisuuksissa. Suuret taajuuspoikkeamat johtuvat hitaista, säännöllisistä kuormituksen muutoksista riittämättömällä aktiivitehoreservillä.

Jännitetaajuus, toisin kuin muut sähkön laatua heikentävät ilmiöt, on koko järjestelmän laajuinen parametri: kaikki yhteen järjestelmään kytketyt generaattorit tuottavat sähköä samalla taajuudella - 50 Hz.

Kirchhoffin ensimmäisen lain mukaan sähköntuotannon ja sähköntuotannon välillä on aina tiukka tasapaino. Siksi mikä tahansa muutos kuorman tehossa aiheuttaa muutoksen taajuudessa, mikä johtaa muutokseen generaattoreiden pätötehon muodostuksessa, jota varten «turbiinigeneraattori»-lohkot on varustettu laitteilla, jotka mahdollistavat virtauksen säätämisen turbiinissa olevan energian kantajan määrä sähköjärjestelmän taajuuden muutoksista riippuen.

Tietyn kuorman lisääntymisen myötä käy ilmi, että "turbiinigeneraattorin" lohkojen teho on lopussa. Jos kuormitus jatkaa kasvuaan, tasapaino asettuu pienemmälle taajuudelle – tapahtuu taajuuden ajautumista. Tässä tapauksessa puhumme aktiivisen tehon puutteesta nimellistaajuuden ylläpitämiseksi.

Taajuuspoikkeama Δf nimellisarvosta en määritetään kaavalla Δf = f — fn, missä on — taajuuden nykyinen arvo järjestelmässä.

Yli 0,2 Hz:n taajuuden muutoksilla on merkittävä vaikutus sähkövastaanottimien teknisiin ja taloudellisiin ominaisuuksiin, joten normaali taajuuspoikkeaman sallittu arvo on ± 0,2 Hz ja suurin sallittu taajuuspoikkeaman arvo on ± 0,4 Hz . Hätätiloissa taajuuden poikkeama +0,5 Hz - – 1 Hz on sallittu enintään 90 tuntia vuodessa.

Taajuuden poikkeama nimellisarvosta johtaa energiahäviöiden lisääntymiseen verkossa sekä teknisten laitteiden tuottavuuden laskuun.

Jännitteen amplitudimodulaatiokerroin ja epätasapainotekijä vaihe- ja vaihejännitteiden välillä

Amplitudimoduloiva jännite luonnehtii jännitteen vaihteluita ja on yhtä suuri kuin moduloidun jännitteen suurimman ja pienimmän amplitudin tietylle aikavälille otettu eron suhde jännitteen nimellis- tai perusarvoon, ts.

kmod = (Unb – Unm) / (2√2Un),

missä Unb ja Unm — moduloidun jännitteen suurin ja pienin amplitudi.

Epätasapainokerroin vaihejännitteen.mf välillä luonnehtii vaihe-vaihejännitteen epätasapainoa ja on yhtä suuri kuin vaihe-vaihejännitteen epätasapainon heilahduksen suhde jännitteen nimellisarvoon:

kne.mf = ((Unb — Unm) /Un) x 100 %

jossa Unb ja Unm - kolmivaiheisen vaihejännitteen suurin ja pienin tehollinen arvo.

Vaihejännitteen epätasapainotekijä kneb.f kuvaa vaihejännitteen epätasapainoa ja on yhtä suuri kuin vaihejännitteen epätasapainon heilahduksen suhde vaihejännitteen nimellisarvoon:

kneb.ph = ((Unb.f — Unm.f) /Un.f) x 100 %

jossa Unb ja Unm — kolmen vaihejännitteen suurin ja pienin tehollinen arvo, Un.f — vaihejännitteen nimellisarvo.

Lue myös: Toimenpiteet ja tekniset keinot sähköenergian laadun parantamiseksi