9. Качество электрической энергии и энергосбережение

В последнее время вопросам качества электроэнергии, снабжающей промышленные предприятия, уделяется всевозрастающее внимание.

Согласно ГОСТ Р 13109-97 установлено два вида норм: нормально допустимые и (или) предельно допустимые показатели качества электрической энергии (ПКЭ).

Номенклатура ПКЭ:

1) установившееся отклонение напряжения (у.о.н.). Нормально и предельно допускаемые значения у.о.н. на выводах приемников равны соответственно 5 и 10 % от номинального напряжения электрической сети;

2) колебания напряжения; характеризуются показателями "размах изменения напряжения" и "доза фликера";

3) несинусоидальность напряжения;

4) несимметрия напряжений;

5) отклонение частоты; нормально и предельно допускаемые значения отклонения частоты равны соответственно 0,2 и 0,4 Гц;

6) провал напряжений;

7) импульс напряжений;

8) кратковременное перенапряжение.

Оценку соответствия ПКЭ нормам качества электрической энергии проводят специализированные организации с лицензиями на проведение таких работ. Значимость соответствия ПКЭ нормам качества электрической энергии иллюстрируют нижеследующие примеры.

При снижении напряжения АД на 10 % моменты пусковой и максимальный снижаются на 19 %, токи в обмотках статора и ротора возрастают на 10 и 14 %, КПД уменьшается на 2 %, температура обмотки статора увеличивается на 5–6 ^оС. Увеличиваются электрические потери в электроприводе и во внутренней системе электроснабжения предприятия, уменьшаются срок службы и производительность двигателей.

Снижение частоты также приводит к уменьшению производительности оборудования, увеличению электрических потерь в электроприводе и во внутренней системе электроснабжения предприятия, дополнительному перегреву электрооборудования и его физическому старению. Использование некачественной электроэнергии ложится неоправданным бременем на экономику предприятия.

Потери электроэнергии на предприятии от снижения частоты можно оценить приближенно следующим образом.

При изменении частоты на 1 % из-за снижения производительности электропривода предприятие расходует дополнительно, кВт∙ч,

W_эп = 0,01К_эпW_а ,

где К_эп – доля электропривода в электропотреблении;

W_а – потребленная электроэнергия.

При снижении частоты возрастают электрические потери электроприемников и в электросетях предприятия за счет уменьшения индуктивных сопротивлений (2fL) и увеличения тока.

Электрические потери, например, при f₂ = 49,5 Гц, f₁ = 50 Гц и

tg₂ = 0,794 (где tg₂ – средневзвешенное значение, измерен при f₂):

.

Отношение

т. е. электрические потери при снижении частоты возрастут на 0,8 %.

Нормально и предельно допускаемые значения коэффициентов несиммерии напряжения по обратной последовательности К₂ допускаются соответственно 2 и 4 % [22]. Допускается вычислять по приближенной формуле (при этом погрешность не превышает 8 %):

К₂ = 0,62 (U_2нб – U_2нм)100 /U_{2 ном} %,

где U_2нб, U_2нм – наибольшее, наименьшее действующие значения из трех междуфазных напряжений; U_{2 ном} – номинальное напряжение.

Нормально и предельно допускаемые значения коэффициентов несиммерии напряжения по нулевой последовательности К₀ допускаются соответственно 2 и 4 %. Допускается вычислять по приближенной формуле:

К₀ = 0,62 (U_2нбф – U_2нмф)100 /U_{2 ном ф} %,

где U_2нбф, U_2нмф – наибольшее, наименьшее из трех действующих значений фазных напряжений; U_{2 ном ф} – номинальное фазное напряжение.