Качество электрической энергии

Показатели качества электрической энергии. ~ Поддержание качества электрической энергии по частоте. ~ Системы регулирования частоты. ~ Затраты на содержание частотного резерва. ~ Плановое регулирование мощности агрегатов и станций. ~ Регулирование качества электроэнергии по напряжению. ~ Затраты на поддержание качества электроэнергии по напряжению

ПОКАЗАТЕЛИ КАЧЕСТВА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ

Качество электрической энергии характеризуется частотой тока/и напряжением передачи энергии U. Все электроприемники выполняются с учетом этих параметров. Они конструируются на работу с определенным напряжением и частотой, которые входят в число номинальных параметров электроприемников. При нарушении номинальных параметров либо их работа ухудшается, либо это приводит к порче электроприемников. Это выдвигает жесткие требования к качеству электроэнергии, которое не может быть первого или второго сорта. Требуется определенное качество. Поэтому на качество электроэнергии устанавлены государственные стандарты (ГОСТы). Имеются ГОСТы на частоту и на напряжение и на их показатели. Поддержание качества электрической энергии по частоте и напряжению осуществляется независимо. Па качество по /и U в системе влияют разные факторы, и поэтому имеются различные пути и средства их поддержания.

Показатели качества электроэнергии по частоте. ГОСТ регламентирует два показателя.

• Первый — номинальная частота.

• Второй — отклонение частоты от номинальной, Гц

Номинальная частота устанавливается государственным стандартом и не может быть изменена. Ее величина определяет конструкцию электроприемников. В нашей стране установлена номинальная частота 50 Гц. В других странах она может быть иной. Например, в США номинальная частота равна 60 Гц.

Устанавливаются очень жесткие границы по отклонению частоты от номинальных значений. Они составляют 0,1 Гц, и кратковременно допускаются отклонения 0,2 Гц. Такие требования связаны с работой электроприемников.

Любой механизм рассчитывается и конструируется на определенную номинальную частоту, поэтому ее превышение или снижение для него или невыгодно, или недопустимо. Часть токоприемников не реагирует на частоту, например осветительные лампы. Но работа многих электроприемников связана с частотой питающего тока. В гл. 1 указывалось, что на промышленных предприятиях до 80% электроприемников составляют асинхронные двигатели. Рабочая скорость вращения двигателя зависит от частоты. Меняется скорость, изменяется производительность тех исполнительных механизмов, которые двигатель приводит в движение. В первую очередь это металлорежущие станки. Асинхронные двигатели рассчитаны и сконструированы на работу с определенным числом оборотов (рис. 6.1). Число оборотов зависит от частоты, т. е.

, где р — число пар полюсов двигателя. У электродвигателей их мощность и, следовательно, производительность зависят от частоты в первой степени. Если частота увеличивается выше номинальной, то при прочих равных условиях растет число оборотов двигателя и может наступить его поломка. Если частота падает, то число оборотов уменьшается. При этом падает производительность всех двигателей и уменьшается выпуск продукции. При значительном снижении частоты двигатель останавливается (рис. 6.1).

Рис. 6.1. Вид характеристики асинхронного двигателя.

Имеются механизмы, производительность которых зависит от частоты во второй, третьей, четвертой степени. Так, например, производительность насосов зависит от частоты в четвертой степени и, если частота падает на 4%, то производительность снижается на 15%.

Существуют сложные производственные агрегаты (бумагоделательные машины, текстильные станки, карусельные станки), в которых взаимодействие частей отрегулировано на стандартной частоте. При отклонении частоты от номинальных значений возникает брак в продукции. Ярким примером являются синхронные электрические часы, которые не могут показывать правильное время при нарушениях частоты.

Частота влияет и на работу энергетического оборудования, на работу паровых турбин, насосов, вентиляторов, дымососов. Только при расчетной частоте у них имеет место безударный вход потока в рабочее колесо. Отсюда жесткие требования потребителей к частоте.

Статические характеристики нагрузки системы. В энергосистемах имеется достаточно стабильный состав электроприемников, поэтому существует связь между изменениями частоты и нагрузки потребителей. В большинстве энергосистем 1% частоты дает 1,5…2% изменения активной нагрузки. Зависимость между частотой и активной нагрузкой называют статической характеристикой нагрузки. Обычно это линейная зависимость, имеющая коэффициент статизма (наклон характеристики).

Коэффициент статизма статических характеристик нагрузки используется при создании автоматики, регулирующей частоту в системе.

Показатели качества электрической энергии по напряжению. Имеются ГОСТы на показатели напряжения. Величины номинального напряжения устанавливаются по шкале ГОСТа. Электрическая схема системы проектируется и создается на определенные величины напряжений. В ГОСТе имеются показатели разного типа: по изменчивости напряжения от режима электрической системы, по несимметрии напряжения по фазам, по его несинусоидальности. Все показатели важны, но в первую очередь внимание уделяется двум показателям:

• • отклонению напряжения от номинального;
• • колебаниям напряжения.

Отклонение напряжения.

Колебание напряжения оценивается за определенное время (рис. 6.2), и его величина.

Рис. 6.2. К понятию «колебания напряжения».

Наиболее общим является первый показатель. На отклонения напряжения реагируют индивидуально все электроприемники, например, допустимый диапазон отклонений напряжения для освещения (-2,5…+5) %, для электродвигателей (-5…+10) %. В среднем считается, что допускаются отклонения напряжения в диапазоне (-5…+5)%.

В системе предусматриваются средства для регулирования напряжения в соответствии с требованиями ГОСТа.