Проблемы обеспечения качества электроэнергии на современном этапе развития электроэнергетики

Технические мероприятия. Система электропитания

Введение

МЕРОПРИЯТИЯ ПО ОБЕСПЕЧЕНИЮ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ СОВМЕСТИМОСТИ УСТРОЙСТВ

При проектировании и изготовлению приборов необходимо обеспечивать электромагнитную совместимость, путем реализации соответствующих мероприятий. Это обеспечивается:

а) использованием промышленных элементов, показатели которых (помехоустойчивость, эмиссия помех) соответствуют ожидаемым параметрам окружающей среды;

б) целесообразным выбором и размещением измерительных, управляющих и регулирующих приборов, соединений между ними и коммутационных элементов с учетом имеющихся в устройстве электроэнергетических элементов (коммутационных, трансформаторных, электротехнологических, подъемных механизмов, лифтов и т. д.);

в) проектированием здания (его конструкции, расположения помещений, экранирования помещений и здания, кабельных трасс);

г) реализация ряда дополнительных технических и организационных мероприятий.

При этом технические мероприятия направлены на обеспечения выполнения условий электромагнитной совместимости системы электропитания, прокладки кабелей, заземления, грозозащитных, ограничение коммутационных перенапряжений, а также на подавление помех, создаваемых выпрямителями и электромагнитными устройствами.

При проектировании системы электропитания технологических установок или устройств автоматизации, удовлетворяющей электромагнитной совместимости, необходимо:

а) обеспечить качество электрической энергии, которое должно соответствовать ГОСТ 13109;

б) исключить взаимное влияние приборов через систему электропитания;

в) исключить воздействие элементов устройств большой мощности, таких как дуговые печи, сварочные агрегаты, прессы, преобразователи вентильные;

Для обеспечения электромагнитной совместимости потребителей должны быть соблюдены определенные технические условия в точке присоединения к сети. К ним относятся:

а) использование фильтров низких частот;

б) использование дополнительных шунтирующих контуров, настроенных на высшие гармоники;

в) использование динамических компенсационных устройств для сглаживания импульсной нагрузки;

г) симметрирование сети реактивными элементами при большой однофазной нагрузке;

д) подключение мощных потребителей к сети более высокого напряжения.

При проектировании системы электропитания устройств измерений, управление и регулирование необходимо учитывать следующие особенности:

а) многие компоненты малой мощности требуют повышенного качества напряжения питания;

б) потребители могут иметь сетевые элементы с неуправляемыми выпрямителями и защитными конденсаторами большой емкости, которые могут создавать большие пусковые ток, а в стационарных режимах импульсные токи, что может создавать помехи другим потребителям.

Чтобы обеспечить электромагнитную совместимость и повысить надежность системы питания, используют следующие технические средства:

а) сетевые помехоподавляющие фильтры для сглаживания переходных напряжений. Современные приборы снабжены такими фильтрами;

б) стабилизаторы напряжений для выравнивания колебаний напряжения и подавления высших гармоник;

в) системы бесперебойного питания при уменьшениях и исчезновениях напряжения сети. Статическая система бесперебойного питания состоит из выпрямителя, аккумулятора-накопителя энергии и инвертора (от нескольких минут до нескольких часов);

г) при длительных перерывах могут использоваться агрегаты резервного питания, чаще всего дизель-генераторные.

Под качеством электроэнергии понимается совокупность свойств электроэнергии, обусловливающая ее пригодность для нормальной работы электроприемников (ЭП) в соответствии с их назначением при расчетной работоспособности. В настоящее время нормируют предельные значения показателей качества электроэнергии, которые иногда называют показателями ЭМС оборудования. Для обеспечения ЭМС оборудования необходимо иметь комплекс взаимно согласованных норм, применяемых как при проектировании, так и при эксплуата­ции электрических сетей и ЭП:

1) нормы на предельные уровни искажений, вносимых отдельными ЭП в электрическую сеть;

2) нормы на предельные уровни искажений, вносимых потребите­лями электроэнергии в электрическую сеть;

3) нормы на качество электроэнергии, поставляемой энергосисте­мой потребителям;

4) нормы на предельные уровни искажений на зажимах ЭП.

Нормы первой группы используются при конструировании ЭП, вносящих искажение в электрическую сеть. Нормы второй и третьей группы устанавливаются на границе балансовой принадлежности (ГБП) электрической сети между энергосистемой и потребителями, на основании которых разрабатываются централизованные меры по поддержанию качества электроэнергии в электрических сетях и применяются скидки и надбавки к тарифам на электроэнергию при различном ее качестве. По нормам четвертой группы планируются мероприятия по защите ЭП от помех. Разработка полного комплекса указанных норм пока еще не завершена. В настоящее время определены нормы качества электроэнергии на зажимах ЭП и допустимые показатели качества электроэнергии (ПКЭ) на ГБП, установленные договором между потребителем и энергоснабжающей организацией.

Вышеуказанные нормы регламентируют предельные изменения двух параметров электроэнергии: частоты и напряжения. По [5] установлено шесть ПКЭ: отклонение и размах колебаний частоты, отклонение и размах колебаний напряжения, коэффициенты обратной последовательности и искажения синусоидальности напряжения.

Отклонение частоты длительно допускается в пределах ±0,1 Гц и временно — в пределах ±0,2 Гц. Приведенные нормы по частоте относятся к показателю, определяемому как усредненное значение отклонения частоты за 10 мин. Размах колебаний частоты не должен превышать 0,2 Гц. Частота тока может поддерживаться в пределах нормы только энергосистемой.

Отклонение напряжения - это относительно медленное изменение напряжения со скоростью не более 1 % в секунду, оно определяется либо в В (кВ), либо в процентах из выражений:

или

где U — текущее значение напряжения, U_H — номинальное напряжение.

На допустимые отклонения напряжения Δ U [5] установлены следующие нормы: для основной массы ЭП A_U = ±5 %, для осветительных устройств (ОУ) с лампами накаливания в производственных помещениях, где производятся работы, требующие значительного зрительного напряжения, - (+5...-2,5 %), для электродвигателей - (+10...-5 %). На ГБП значение Δ U для часов максимальных и минимальных нагрузок энергосистемы определяется на основании электрического расчета сети, произведенного потребителем и согласованного с энергоснабжающей организацией.

Колебание напряжения - это быстрое его изменение со скорость более 1 % в секунду. Нормы на размах колебаний напряжения установлены [5] только для ОУ с лампами накаливания и определяются по кривой (рис. 1.22) в зависимости от частоты колебаний. Допустимые размахи колебаний напряжения в ОУ с лампами ДРЛ в соответствии с рекомендациями МЭИ принимаются так же, как и для ламп накаливания, а для люминесцентных ламп - в 2 раза больше.

По [5] допустимое значение коэффициента обратной последовательности нормальное 2 % и максимальное 4 %, а значение коэффициента несинусоидальности в электрических сетях различных напряжений нор­мальное от 2 до 5 % и максимальное от 4 до 10 %.

где ε ₂ - коэффициент обратной последовательности напряжения; К_нс - ко­эффициент несинусоидальности напряжения; U ₂ - значение напряжения обратной последовательности; U_н - номинальное напряжение сети; U_y - действующее значение напряжения y-ой гармоники.

На ГБП сетей нормированные ε ₂ и К_нс устанавливаются такие же, как и по [5]. Качество электроэнергии по напряжению в узлах электриче­ских сетей может быть обеспечено только совместными усилиями энерго­системы и потребителей.

В СЭС многих предприятий установленные нормы качества элек­троэнергии не соблюдаются, что приводит к значительным экономическим убыткам и социальным издержкам. Основные причины такого положения:

- отставание роста генерирующих мощностей во многих АО-Энерго и развития электрических сетей от роста электрических нагрузок;

- не налажена комплексная поставка технологического оборудо­вания, возмущающего режим электрической сети с устройствами, компен­сирующими эти возмущения;

- отставание электротехнической промышленности в выпуске дос­таточного количества и номенклатуры технических средств по контролю и автоматическому регулированию напряжения.

Устранение последнего недостатка является особо актуальным в связи со специфическими свойствами электроэнергии как товарной про­дукции: ее нельзя складировать, процесс выработки, передачи и потребле­ния идет непрерывно и одновременно. Так как нельзя вернуть обратно по­ставщику некачественную продукцию, то необходимо обеспечить непре­рывный контроль и автоматическое регулирование качества электроэнер­гии на всех уровнях иерархии электроэнергетической системы.

Дата добавления: 2014-01-05