Az áramminőség romlásának okai. Elektromos energia minősége Hogyan érhető el az elektromos energia minősége

A villamos energia minőségéért a fő felelősséget az energiaszolgáltatóknak, mint az energiaellátás szervezőinek kell viselniük. Ma kihasználva azt a tényt, hogy a GOST 13109-97 nem jelzi az év közbeni feszültségesések számát, nem mindig végzik el a szükséges ellenőrzést, és nem fordítanak figyelmet elektromos berendezéseik megfelelő állapotára és karbantartására. Másrészt gyakran a fogyasztó lehet a hibás a PCE leromlásában, nagy teljesítményű szelepes átalakítókat, ívacél olvasztó kemencéket és hegesztőberendezéseket használva, amelyek költséghatékonyságuk és technológiai hatékonyságuk ellenére hatással vannak a PCE-re. . táblázatban A 13.4. táblázat azokat a piaci szereplőket mutatja be, amelyek tevékenységétől elsősorban a villamos energia minősége függ. Elemezzük részletesebben a villamosenergia-piaci entitások hatását a minőségi mutatóira.

Energiaszolgáltató szervezetek

Az alacsony hatásfok fő oka itt az elosztó hálózatok elhasználódása. Az ukrán energiaügyi minisztérium szerint az elosztókomplexum elhasználódása eléri a 66-ot % (Energia, 2005; Konszern 2013). Az alállomási berendezések 70% -kal, az elektromos vezetékek - 40% -kal elhasználódtak (Zhornyak, 2010). Sőt, van egy észrevehető tendencia: minél alacsonyabb a hálózatok feszültsége, annál jobban elhasználódnak. A villamosenergia-fogyasztás stabil növekedése és a villamosenergia-felhasználási rend merevsége az elektromos hálózatok sürgős korszerűsítését teszi szükségessé.

A vészhelyzetek okai az elavult berendezések, magának a berendezésnek a műszaki meghibásodások miatti megbízhatatlan működése és a karbantartó személyzet nem megfelelő munkája (Zhornyak, 2010). Az EK hanyag hozzáállása elektromos berendezéseihez összességében a PCE leromlásához vezet. Annak érdekében, hogy az emberi tényezőt kivonjuk a PDS hatálya alól, növelni kell a termelő és elosztó rendszerek automatizálási szintjét.

13.4. táblázat – a CE romlásának legvalószínűbb felelősei (Gerlig 2011; Zhornyak 2010)

Az elektromos energia tulajdonságai	CE jelző	Az FE romlásának legvalószínűbb felelősei
feszültség eltérés	Feszültségeltérés δUв.
feszültségingadozások	Feszültség kilengés δU t . Flicker adag P t	Élesen változó terhelésű fogyasztó
nem szinuszos feszültség	Feszültséggörbe szinuszos torzítási tényezője K U . Együttható n és a feszültség harmonikus összetevője KU(n)	Fogyasztó nemlineáris terheléssel, MK
A háromfázisú feszültségrendszer kiegyensúlyozatlansága	Negatív sorrendű feszültség aszimmetria tényező K 2U Nulla sorrendű feszültség aszimmetria tényező 0U-ra	Fogyasztó aszimmetrikus terheléssel, MK
frekvencia eltérés	Frekvencia eltérés δf	SO, termelő cégek
feszültségesés	A feszültségesés időtartama Δ t n
feszültség impulzus	Impulzusfeszültség U imp
átmeneti túlfeszültség	Ideiglenes túlfeszültségi tényező K sáv U

Az alacsony feszültség az elektromos hálózatban nagyon komoly probléma, amely leggyakrabban hideg időjárás beköszöntével jelentkezik. Ha szembesül azzal a ténnyel, hogy az aljzatok feszültsége 200 Volt vagy alacsonyabb, akkor a lehető leggyorsabban meg kell keresnie a hiba okát, mivel ez nemcsak a háztartási elektromos készülékek helytelen működésével jár, hanem kudarcaikkal is. A motoros terhelésű háztartási készülékek (hűtőszekrény, fagyasztó, klíma, mosógép) a leginkább érzékenyek a túl alacsony feszültség negatív hatásaira. Ebben a cikkben elmondjuk, miért lehet alacsony feszültség a hálózatban, és hová kell hívni, ha ez a probléma előfordul.

A meghibásodás fő okai

Először is röviden megfontoljuk, hogy a hálózat feszültsége miért lehet a megengedett értékek alatt (a szerint), majd megfontoljuk, mit kell tenni a fenti esetekben. Tehát a magánházban vagy lakásban az alacsony feszültség fő okai a következők:

1. A fő tápvezetékből az otthonába ágazó bemeneti kábel elégtelen keresztmetszete.
2. Rossz érintkezési kapcsolat az elektromos vezeték felőli helyen.
3. Helytelenül megválasztott vezeték-keresztmetszet, védőberendezések csatlakoztatására szolgáló gyűjtősínek és vezetékek ágai, a bemeneti elosztó táblán lévő csatlakozások megbízhatatlan érintkezése.
4. Transzformátor túlterhelés a szerviz alállomáson.
5. A fő elektromos vezeték nem megfelelő keresztmetszete.
6. – a transzformátor egyes fázisainak terhelése egyenetlen (például egy fázis túlterhelt, a többi alulterhelt).
7. Megbízhatatlan érintkező vagy a tápvezetéken. A fő tápvezeték nullavezetője érintkezési csatlakozásának épségének megsértése vagy teljes megszakadása esetén jelentős feszültség-kiegyensúlyozatlanság figyelhető meg a hálózatban: egyes fogyasztók túlzottan magas feszültséget, míg mások tapasztalhatnak. alacsonyabbak a megengedettnél.

Ezek a leggyakoribb okai a nagyon alacsony feszültségnek a magánházak és lakások hálózatában. Amint megérti, az első 3 ok csak Önre vonatkozik, és magának kell megoldania a problémát. Ami az utóbbi helyzeteket illeti, azokat a szomszédokkal közösen, az illetékes hatóságokhoz intézett panaszok megtételével kell megoldani. Ezután elmondjuk, mit kell tennie önállóan, és hová kell hívnia, hogy a felsőbb hatóságok segíthessenek a meghibásodás okának megszüntetésében.

A probléma megoldásának módjai

A hálózat alacsony feszültségének okainak felsorolása érdekében megfontoljuk a probléma elhárításának módjait is.

Először is ellenőriznie kell, hogy nincs-e alacsony feszültség a szomszédokban, vagy csak az Ön területén van alacsony feszültség. Ha kiderül, hogy a szomszédos házakban (vagy lakásokban) nincs probléma, akkor az otthoni elektromos vezetékekben kezdjük el a problémát keresni.

Először is ki kell kapcsolnia a bemeneti megszakítót, és meg kell mérnie a feszültség értékét a bemeneten: a megszakító kapcsainál, ahol a bemeneti tápkábel csatlakozik. Ha ezen a ponton már a norma alatt van (a GOST 29322-2014 (IEC 60038:2009) szerint a névleges feszültség ±10%-a - 230 Volt, azaz 207-253 V), akkor kapcsolatba kell lépnie a tápegységgel, mivel a probléma az ellátó hálózatban lehet (okok - 4-7. o.). A megengedett feszültségeltérésekről bővebben a cikkben olvashat:.

A fent leírtak szerint 3 oka lehet, ha csak alacsony a feszültség. Indítsa el a hibaelhárítást az ellenőrzéssel. Ha a felső kapocs rosszul érintkezik a vezetékkel, ez valószínűleg az alacsony feszültség oka lehet. Szemrevételezéssel ellenőrizze a gép testét; ha megolvadt (mint az alábbi képen), ki kell cserélni. Ezek után ne felejtse el megfelelően csatlakoztatni az új megszakítót - alaposan húzza meg a vezetékeket a bilincsekben.

Ügyeljen az elosztópanelben a védőberendezések és az elágazó vezetékek csatlakoztatására használt vezetékek és rudak keresztmetszetére is - ennek meg kell felelnie az elektromos áramkör egyik vagy másik szakaszán áthaladó terhelésnek.

A gép megfelelően van csatlakoztatva, és nincs látható sérülés? Győződjön meg arról, hogy a bemeneti vezeték keresztmetszete elegendő az Ön házában vagy lakásában lévő fogyasztók működéséhez. Erről a megfelelő cikkben beszéltünk. A helyzet az, hogy ha a vezetők keresztmetszete nem elegendő, a feszültség csökken, amikor megnövekedett terhelést csatlakoztatnak.

Ha az otthoni vezetékek kábelének keresztmetszete elegendő, ellenőrizze, hogy a vezeték hogyan ágazik el a fővonaltól a bemenetig. Ha ez a helyzet, akkor nagy biztonsággal kijelenthetjük, hogy a házban az alacsony feszültség egy rossz minőségű leágazó vezeték miatt van. Rossz érintkezés esetén a problémás területen az ellenállás nő, ami a feszültség csökkenésével jár. Még ha az ág speciális bilincsekkel készül is, ellenőrizze azokat is (a karosszéria állapotát). A bilincseket a terhelés csatlakoztatásával is ellenőrizheti - ha ezen a helyen szikrázni kezd, vagy a bilincs teste felmelegszik, ki kell cserélni a terméket.

A helyzet tovább romlik, ha az elektromos hálózat alacsony feszültsége nem az Ön hibája, hanem az áramszolgáltató hibája. Valójában ebben az esetben a hibaelhárítás meglehetősen nehéz. Ezután megmondjuk, hol hívjon és hova panaszkodjon a probléma megoldása érdekében, és most olyan intézkedést nyújtunk, amely segít növelni a feszültséget az otthoni elektromos hálózatban.

Valószínűleg Ön tudja, mi a legjobb, amivel az értéket 140-160 V-ról a szükséges 220-ra növelheti. Személyes tapasztalatból azt mondhatom, hogy ez a legjobb megoldás a hibaelhárításhoz, mert Leggyakrabban az őszi-téli szezonban alacsony a feszültség az elektromos fűtőberendezések használata miatt. A stabilizátor nem olyan drága, és még magas hőmérsékleten is megvédi háztartási készülékeit, ami szintén nagyon fontos. Ha van rá pénzed, javasoljuk a szünetmentes táp beszerzését is, amivel feszültségeséskor kiküszöbölhető a probléma, mert autonóm üzemmódban fog áramot szolgáltatni. A szükségáramú rendszerek 140 Voltról működnek, ami esetünkben tökéletes. Az egyetlen hátránya a magas költség. Az 5 kW teljesítményű modellért legalább 35 ezer rubelt kell fizetnie (2019-es ár).

Figyelembe véve a stabilizátor költségét és azt a tényt, hogy túl alacsony feszültségnél (a feszültségstabilizátor működési tartománya alatt), gyorsan meghibásodhat, ezért vásárlás előtt jobb, ha kapcsolatba lép a szállító szervezettel a probléma megoldása érdekében. Ezenkívül az ok vészhelyzetben lehet - a fővezeték semleges vezetékének érintkezésének megsértése, és ez tele van a fázisok közötti feszültség még nagyobb kiegyensúlyozatlanságával a nulla teljes megszakadása esetén.

A stabilizátor működését a videó mutatja:

Egyes szakértők azt is javasolják, hogy az elektromos hálózat alacsony feszültségét transzformátorok vagy további földelés segítségével kezeljék, de azt tanácsoljuk, hogy kerülje el az ilyen intézkedéseket. Az a tény, hogy az ilyen manipulációk következményei kiábrándítóak lehetnek - akár 300 voltos túlfeszültség vagy!

Hol lehet telefonálni és panaszkodni

Ha az alacsony feszültség oka a fő tápvezeték elégtelen keresztmetszete vagy az alállomási transzformátor gyenge teljesítménye, a helyzet rosszabb. Az alállomás és a vezetékek korszerűsítéséhez több millió rubelre van szükség, így a panaszoknak nincs hatása, még akkor sem, ha évek óta írják őket. Azonban továbbra is nyilatkoznia kell, hogy elégedetlen a villamos energia minőségével, hogy az újjáépítés ügyét előre vigye.

Ha nem tudja, hová hívjon és írjon panaszt, ha alacsony feszültség van a hálózatban, javasoljuk, hogy ismerkedjen meg az alábbi listával:

1. Írjon írásos panaszt az energiaszolgáltató cégnek.
2. Ha az Ön által írt fellebbezés nyilvántartásba vételét követő 30 napon belül nem történik intézkedés, az ügyészség segít az energiaeladások megnyerésében, amelyhez szintén javasoljuk, hogy vegye fel a kapcsolatot.
3. Rosprotrebnadzor.
4. A város (körzet vagy község) közigazgatása.
5. Energetikai felügyelet.
6. Nyilvános Kamara.

Felhívjuk a figyelmet arra, hogy ezeknek a szerveknek van saját hivatalos weboldaluk, amelyeket nem nehéz megtalálni az interneten. Egyáltalán nem szükséges a falakon ácsorogni és sorban állni, elég, ha írsz egy e-mailt az illetékes hatóságnak, hogy alacsony feszültség van a hálózatban, és már próbáltad megoldani a problémát az energiaértékesítéssel. . Jobb lesz, ha e-mailben bemutatja az összes rendelkezésre álló bizonyítékot.

Egy másik hasznos tipp, ha kollektív panaszt ír az energiaellátáshoz, olvassa el a GOST 29322-2014 (IEC 60038:2009) szabványt, amely szerint a 230 Volttól való eltérés nem haladhatja meg a 10%-ot.

Reméljük, most már tudja, mit kell tennie, ha alacsony a feszültség a hálózatban, hol és kinek kell panaszt tennie a hiba elhárítása érdekében! Ismételten felhívjuk a figyelmet arra, hogy az energiaértékesítéssel kapcsolatos konfliktus feloldásának folyamata sokáig tarthat, ezért azonnal stabilizátort kell vásárolnia, hogy a házban lévő összes háztartási készülék ne égjen ki.

Anélkül, hogy figyelembe vennénk az elkerülhetetlen tranziens folyamatokat, amelyek az ábrán láthatók. 10.7, megjegyezzük, hogy az ellátó hálózat hosszú távú növekedése vagy csökkenése a motorok és tápegységek élettartamának csökkenéséhez vezet. A csökkentés kevésbé kívánatos az áramfogyasztás jelentős növekedése, az elektronikai és számítástechnikai berendezések zavarai és meghibásodása miatt. A tápfeszültség teljes kimaradása negatív hatással van. A rövid távú túlfeszültségeket és zuhanásokat az elektromos rendszerben zajló tranziens folyamatok okozzák, amelyeket nagyfrekvenciás interferenciák kísérnek, amelyek az elektronikus berendezések meghibásodásához vezetnek. A túlfeszültség a fogyasztó meghibásodásához vezethet, ha a kapcsoló és különösen a védőberendezés nem felel meg a sebességre és a szelektivitásra vonatkozó követelményeknek.

Mi befolyásolja az áramellátás minőségét

A feszültséggörbe hosszú távú torzulása, különösen a „bevágásos” jellegű feszültségtorzulás, amelyet az erős torzítóforrásokban lévő teljesítmény-tirisztorok és diódák kapcsolása okoz, negatív hatással van az elektromos berendezésekre és a mérőműszerekre. A legveszélyesebbek a nullát keresztező görbe torzulásai. Ezek a torzítások az alacsony teljesítményű tápegységek diódáinak további váltásait, a kondenzátorok felgyorsult öregedését, a számítógépek, nyomtatók és egyéb berendezések meghibásodását okozhatják.

A hazai elektromos hálózatok minőségi problémája nagyon sajátos. Valamennyi ipari országban az áramgörbék alakját eltorzító, nagy teljesítményű nemlineáris terhelések és az elektromos hálózat összekapcsolása csak akkor megengedett, ha az áramminőség biztosítására vonatkozó követelmények teljesülnek, és rendelkezésre állnak a megfelelő korrekciós eszközök. Ebben az esetben az újonnan bevezetett nemlineáris terhelés összteljesítménye nem haladhatja meg az energiatársaság teljes terhelése teljesítményének 3...5%-át. Más a kép hazánkban, ahol az ilyen fogyasztók meglehetősen kaotikusan kapcsolódnak egymáshoz.

A csatlakozás technikai feltételeinek kiadása nagyrészt formális, mivel nincsenek egyértelmű módszerek és tömegesen hitelesített műszerek, amelyek rögzítik, hogy „ki a hibás”. Ugyanakkor az ipar gyakorlatilag nem gyártotta a szükséges szűrőkompenzáló, kiegyenlítő, többfunkciós optimalizáló eszközöket stb.

Ennek eredményeként Oroszország elektromos hálózatai túltelítettek voltak torzító berendezésekkel.

Egyes régiókban az energiarendszerek és a fogyasztói elosztóhálózatok elektromos hálózatainak komplexumai jöttek létre, amelyek egyedülállóak teljesítményükben és az áramgörbék torzítási fokában, ami jelentősen súlyosbította a fogyasztók jó minőségű villamos energiával való ellátásának problémáját.

A mért teljesítmény-minőségi mutatók értékeinek a szabvány előírásainak való megfelelésének megállapítására, a feszültségesés időtartama, az impulzusfeszültség és az ideiglenes túlfeszültségi együttható kivételével, legalább 24 órás mérési időintervallum kerül megállapításra. , amely megfelel a számlázási időszaknak. A PKE mérések teljes időtartamát a mért PKE-re jellemző munkanapok és hétvégék kötelező figyelembevételével kell megválasztani. A mérés javasolt teljes időtartama 7 nap. A PCE-t a szabvány normáival összehasonlítani kell a mérések teljes időtartamának minden napjára, minden egyes PCE-re külön-külön. Ezenkívül PCE méréseket kell végezni az energiaszolgáltató szervezet vagy fogyasztó kérésére, valamint új fogyasztó csatlakoztatása előtt és után.

Módszerek az áramminőség javítására

Három fő csoport van energiaminőség javítási módszerek:

1. az energiaellátás racionalizálása, amely különösen a hálózati teljesítmény növeléséből és a nemlineáris fogyasztók megnövelt feszültséggel való ellátásából áll;
2. az 1UR szerkezetének javítása, például a motorok névleges terhelésének biztosítása, többfázisú egyenirányító áramkörök használatával, beleértve a korrekciós eszközöket a fogyasztói összetételben;
3. minőségjavító eszközök használata - egy vagy több energiaminőségi mutató vagy kapcsolódó energiafogyasztási paraméter szabályozói.

Gazdaságilag a harmadik csoport a legelőnyösebb, mivel a hálózat és a fogyasztók szerkezetének megváltoztatása jelentős költségekkel jár.

Az új fogyasztói hálózatok tervezését a korszerű minőségi követelmények figyelembevételével kell elvégezni, a különböző típusú áramminőség-szabályozók fejlesztésére összpontosítva. Az egyik torzítástípus megváltoztatására irányuló célzott hatás közvetett hatást okoz más típusú torzításokra. Például a feszültségingadozások kompenzálása a harmonikus szintek csökkenését okozza, és a feszültségeltérések változását eredményezi.

Az eltérések lassúak, és vagy az erőközpont szintjének változása, vagy a hálózati elemek veszteségei okozzák (10.8. ábra). a legújabb erősáramú vevőkészülékekre vonatkozó eltérési követelmények nem teljesülnek a kábelvonalban és az erősáramú buszokon jelentkező jelentős veszteségek miatt. az összes veszteséget l/c.p, %, a következő kifejezés határozza meg:

A diagramot elemezve (lásd a 10.8. ábrát) megállapíthatjuk, hogy az eltérésekre vonatkozó követelmények a teljesítményközpontban történő szabályozással (gpp, rp) és a hálózati elemek veszteségeinek csökkentésével teljesíthetők.

A szabályozás a táptranszformátor átalakítási arányának változtatásával valósul meg. Ebből a célból a transzformátorok terhelés alatti szabályozással (RPN) vannak felszerelve, vagy képesek a vezérlőágak leágazásait gerjesztés nélkül (pbv) kapcsolni, azaz leágazni a hálózatról leágazás közben. A terhelés alatti fokozatkapcsolóval ellátott transzformátorok ±10 és ±15% közötti tartományban 1,25…2,50% felbontással szabályozzák. a pbv-vel rendelkező transzformátorok beállítási tartománya általában ±5%.

A tápvezetékekben vagy kábelekben bekövetkező veszteségek csökkentése az aktív és (vagy) reaktancia csökkentésével érhető el. Az ellenállás csökkentése a vezetékek keresztmetszetének növelésével vagy longitudinális kompenzációs eszközök (LPD) alkalmazásával érhető el.

A vonali paraméterek hosszirányú kapacitív kompenzációja a kondenzátorok szekvenciális bekötéséből áll a vonalszakaszon, aminek következtében a reaktanciája csökken: Х'л= XL ХC< Хл.

Az ipari vállalkozás energiaellátó rendszerének ingadozásait a terhelések meddőteljesítményének túlfeszültsége okozza. Az eltérésekkel ellentétben az ingadozások sokkal gyorsabban jelentkeznek. Az oszcilláció ismétlődési frekvenciája eléri a 10...15 Hz-et akár több tíz, sőt több száz megavar másodpercenkénti meddőteljesítmény-túlfeszültség mellett. Feszültség ingadozási tartomány

A (10.33) kifejezésből az következik, hogy a bU csökkentéséhez Xcs csökkentése vagy a QH meddőteljesítmény túlfeszültségek terhelése szükséges, amelyek csökkentésére olyan gyors működésű meddő teljesítményforrásokat kell alkalmazni, amelyek a természetnek megfelelő meddőteljesítmény-túlfeszültséget képesek biztosítani. a terhelés változásáról. Ebben az esetben a feltétel teljesül

Az IRM csatlakoztatása a keletkező meddőteljesítmény-oszcillációk amplitúdóinak csökkenéséhez vezet, de növeli azok egyenértékű frekvenciáját. Ha a válasz nem kielégítő, az IRM alkalmazása akár a helyzet súlyosbodásához is vezethet.

Az élesen változó terhelések érzékeny elektromos vevőkre gyakorolt ​​hatásának csökkentése érdekében terhelésmegosztási módszert alkalmaznak, amelyben leggyakrabban kettős reaktorokat, három tekercses transzformátorokat használnak osztott tekercsekkel, vagy különböző transzformátorok terheléseit. A kettős reaktor használatának hatása azon alapul, hogy a kettős reaktor tekercseinek kölcsönös indukciós együtthatója nem egyenlő nullával, és a feszültségesés, amely a mágneses csatolás miatt 50...60%-kal csökken. A reaktor tekercseinek minden szakaszában a következő képletek határozzák meg:

ahol Km a reaktorszakaszok tekercseinek kölcsönös indukciós együtthatója; Az XL a reaktor tekercsszakaszának induktív reaktanciája.

Az osztott tekercselésű transzformátorok lehetővé teszik, hogy élesen változó terhelést (torzítási forrást) csatlakoztasson az alsó tekercs egyik ágához, és egy stabilat a másikhoz. A tekercsekben bekövetkezett változások közötti kapcsolatot a kifejezés határozza meg

A feszültség aszimmetriájának csökkentése a hálózati ellenállás negatív és nulla sorrendű áramokkal szembeni csökkentésével és maguk az áramok értékeinek csökkentésével érhető el. Tekintettel arra, hogy a külső hálózat (transzformátorok, kábelek, vezetékek) ellenállása azonos pozitív és negatív szekvenciák esetén, ezen ellenállások csökkentése csak aszimmetrikus terhelés külön transzformátorra történő csatlakoztatásával lehetséges.

Az aszimmetria fő forrása az egyfázisú terhelések. Ha az SK 3 hálózati csomópontban a rövidzárlati teljesítmény és az egyfázisú terhelés közötti arány nagyobb, mint 50, a negatív szekvencia együttható általában nem haladja meg a 2% -ot, ami megfelel a GOST követelményeinek.

Az aszimmetria csökkenthető az SK3 növelésével a terhelési kapcsokon. Ezt például úgy érik el, hogy nagy teljesítményű egyfázisú terheléseket kapcsolnak a saját transzformátoron keresztül a 110-220 kV-os buszokhoz. A szisztematikus aszimmetria csökkentése kisfeszültségű hálózatokban az egyfázisú terhelések racionális elosztásával történik a fázisok között úgy, hogy ezeknek a terheléseknek az ellenállása megközelítőleg egyenlő legyen egymással. Ha az aszimmetria nem csökkenthető áramköri megoldásokkal, akkor speciális eszközöket használnak.

Ilyen kiegyenlítő eszközként a kondenzátortelepek aszimmetrikus csatlakoztatását (10.9. ábra, a) vagy speciális kiegyenlítő áramköröket (10.9. ábra, b) használnak egyfázisú terhelésekhez.

Ha az aszimmetria valószínűségi törvény szerint változik, akkor ennek csökkentésére automatikus balunokat használnak, olyan áramkörökben, amelyekben a kondenzátorok és reaktorok több kis párhuzamos csoportból vannak összeállítva, és az áram vagy a fordított sorrend változásától függően csatlakoztatva vannak (hátrány - további veszteségek a reaktorokban). Számos eszköz a transzformátorok használatán alapul, például az aszimmetrikus terhelést jelentő forgó mágneses térrel rendelkező transzformátorok, vagy a fázisonkénti feszültségszabályozást lehetővé tevő transzformátorok.

Hogyan csökkenthető a nem szinuszos feszültség

Nem szinuszos redukció érhető el:

• áramköri megoldások: nemlineáris terhelések külön buszrendszerhez történő hozzárendelése; a terhelések szétosztása különböző erőművek között, párhuzamosan csatlakoztatva az elektromos motorokat; az átalakítók csoportosítása a fázisszorzási séma szerint; a terhelés csatlakoztatása nagyobb teljesítményű rendszerhez SK 3;
• szűrőeszközök használata: keskeny sávú rezonáns szűrők csatlakoztatása a terheléssel párhuzamosan; szűrőkompenzáló eszközök bekapcsolása; szűrőkiegyenlítő eszközök használata; IRM-et tartalmazó szűrőkompenzáló eszközök használata;
• speciális berendezések használata, amelyeket a magasabb felharmonikusok generálásának csökkent szintje jellemez: „nem telítõ” transzformátorok alkalmazása; javított energiateljesítményű többfázisú konverterek használata.

A teljesítményelektronika és a nagyfrekvenciás modulációs módszerek modern bázisának fejlesztése olyan eszközök létrehozásához vezetett, amelyek javítják az elektromosság minőségét - aktív szűrőket, soros és párhuzamos, áram- és feszültségforrásokra osztva. Ez négy alapáramkört eredményezett (10.10. ábra).

Az induktivitást energiatároló eszközként használják az áramforrás-átalakítóban, a kapacitást pedig a feszültségforrás-átalakítóban. A teljesítmény-rezonáns szűrő egyenértékű áramköre az ábrán látható. 10.11.

A Z szűrőellenállás с frekvencián egyenlő: Ha XL = Xc с frekvencián, feszültségrezonancia lép fel, ami azt jelenti, hogy a с frekvenciájú harmonikus komponens szűrőellenállása 0.

Ebben az esetben a co frekvenciájú harmonikus komponenseket a szűrő elnyeli, és nem hatol be a hálózatba. A rezonáns szűrők megalkotásának elve ezen a jelenségen alapul.

A nemlineáris terhelésű hálózatokban rendszerint kanonikus sorozatú felharmonikusok keletkeznek, amelyek sorrendszáma v = 3, 5, 7,... Az ilyen rendszámú harmonikusok szintjei általában a frekvencia növekedésével csökkennek. Ezért a gyakorlatban a 3., 5., 7. és 11. harmonikusra hangolt, párhuzamosan kapcsolt szűrők láncait használják. Az ilyen eszközöket keskeny sávú rezonáns szűrőknek nevezik. Ha XL és Xc a reaktor és a kondenzátortelep ellenállása az alapfrekvencián, akkor a (10.38) kifejezéssel megkapjuk

Kompenzáló szűrőnek (FKU) nevezzük azt a szűrőt, amely a harmonikusok szűrése mellett meddőteljesítményt is generál, és kompenzálja a hálózat teljesítmény- és feszültségveszteségét.

Ha egy eszköz a magasabb harmonikusok szűrése mellett feszültségkiegyenlítő funkciókat is ellát, akkor az ilyen eszközt filament balunnak (FSU) nevezzük. Szerkezetileg az FSU-k aszimmetrikus szűrők, amelyek egy lineáris hálózathoz csatlakoznak. Az FSU szűrőáramkörökhöz csatlakoztatott hálózati feszültségek megválasztását, valamint a szűrőfázisokban szereplő kondenzátorok* teljesítményarányát a feszültségkiegyenlítési feltételek határozzák meg.

Így az olyan eszközök, mint a PKU és az FSU, egyszerre több mutatóra hatnak (nem szinuszosság, aszimmetria, feszültségeltérések). Az ilyen elektromos energia minőségének javítására szolgáló eszközöket multifunkcionális optimalizáló eszközöknek nevezzük (10.12. ábra). Fejlesztésük megvalósíthatósága abban rejlik, hogy az élesen változó terhelések, mint például a forgácslap, számos mutatóban egyidejűleg torzítást okoznak, ami átfogó megoldást igényelt a problémára.

Az ilyen eszközök kategóriájába tartoznak a nagy sebességű statikus reaktív áramforrások. A meddőteljesítmény szabályozás elve szerint direkt és közvetett kompenzációjú IRM-ekre oszthatók. Az ilyen, nagy teljesítményű eszközök csökkentik a feszültségingadozásokat. A fázisonkénti szabályozás és a szűrők jelenléte biztosítja a kiegyensúlyozást és a magasabb harmonikus szintek csökkentését.

Az elektromos hálózatok villamos energia minőségének javítására és az elektromágneses kompatibilitás feltételeinek biztosítására vonatkozó stratégia kidolgozásakor figyelembe kell venni, hogy jelentős anyagi erőforrásokra és kellően hosszú időre van szükség a helyzet javításához. Az intézkedések teljes körének kidolgozása megköveteli a minőségromlás következményeinek műszaki és gazdasági felmérését, ami az alábbi körülmények miatt nehézkes:

• a villamos energia minőségének a termékek minőségére és mennyiségére, valamint az elektromos vevőkészülékek élettartamára gyakorolt ​​hatása szervesen összefügg; a legtöbb minőségi mutató időbeli változása sztochasztikus, mivel nagyszámú elektromos vevőkészülék üzemmódjától függ;
• a csökkent áramminőség következményei gyakran a végtermékben jelentkeznek, amelynek minőségi és mennyiségi jellemzőit más tényezők is befolyásolják;
• olyan jelentési adatok hiánya, amelyek lehetővé teszik ok-okozati összefüggések megállapítását egyrészt a valós minőségi mutatók, másrészt az elektromos berendezések működése és a termékek minősége között;
• a hazai elektromos hálózatok rossz felszereltsége az energiaminőségi mutatók mérőeszközeivel.

Ahhoz azonban, hogy a szükséges GOST 13109-97 mutatók, szükség van egy sor szervezeti és technikai intézkedés végrehajtására, amelyek célja a jogsértések okainak és forrásainak azonosítása, és amelyek az interferencia egyedi és központosított elnyomásából állnak, biztosítva a torzításra érzékeny elektromos vevők fokozott zajvédelmét.

Ideális esetben az áramellátó rendszernek biztosítania kell a tápfeszültség állandó nagyságát és frekvenciáját, valamint a szinuszos alakot, azonban a rendszerelemek nem nulla impedanciája miatt hirtelen terhelésváltozások és egyéb jelenségek, például tranziensek és vészleállások , a valóság gyakran más. annak leírására szolgál, hogy mennyire különbözik egy valódi tápegység az ideálistól:

• Ha a hálózatban jó az áramellátás, minden rákapcsolt terhelés megfelelően és maximális hatékonysággal fog működni. A létesítmény üzemeltetési költsége és a környezetre gyakorolt ​​hatása minimális lesz;
• Ha a hálózat áramminősége gyenge, a rákapcsolt terhelések meghibásodást szenvednek, és ezeknek a terheléseknek az élettartama csökken. Hatékonyság csökken az elektromos berendezések száma, magasak lesznek az üzemeltetési költségek, nő a környezetre gyakorolt ​​negatív hatás, és bizonyos esetekben teljesen lehetetlenné válik a munkavégzés.

A villamos energia minőségének meghatározására különféle mutatókat vezettek be, amelyeket javasolunk további mérlegelésre.

A rossz áramminőség költségei

A rossz áramminőség úgy definiálható, mint bármely olyan esemény bekövetkezésének lehetősége az áramhálózaton, amely gazdasági veszteséggel jár. A rossz áramminőség lehetséges következményei:

• váratlan áramkimaradások (megszakítók kioldása, biztosítékok kiolvadása stb.);
• a berendezés meghibásodása vagy hibás működése;
• berendezések (transzformátorok, motorok stb.) túlmelegedése, ami élettartamuk csökkenéséhez vezet;
• az érzékeny berendezések (számítógépek, folyamatsorvezérlő rendszerek stb.) sérülése;
• zavarás az elektronikus kommunikációban;
• a veszteségek növekedése a rendszerben;
• a túlméretezett elektromos berendezések használatának szükségessége, hogy azok ellenálljanak a további elektromos terheléseknek, ennek megfelelően növekednek a telepítési méretek, az üzemeltetési költségek és a környezeti következmények;
• a villamosenergia-szolgáltatók által kiszabott bírságok az energiaellátó hálózat terheléseinek megnövekedett negatív hatása esetén;
• az új létesítmények csatlakoztatásának képtelensége, mivel azok túlzott hatással lesznek az energiaellátó rendszerre;
• a fényforrások fényerejének vagy spektrumának ingadozásával összefüggő negatív hatás a látásra (villogás);
• egészségügyi problémák és a személyzet csökkent termelékenysége stb.

Az alacsony feszültségű villamos energia minőségének csökkenéséhez elsősorban a következő tényezők járulnak hozzá:

• meddő teljesítmény, amely szükségtelenül terheli az áramellátó rendszert;
• harmonikus szennyezés, amely a hálózat további terheléséhez vezet, és csökkenti az elektromos berendezések hatékonyságát;
• egyenetlen terhelés, különösen irodaházakban; A kiegyensúlyozatlan terhelések túlzott feszültségkiegyensúlyozatlansághoz vezethetnek, ami hatással van az ugyanabba a hálózatra kapcsolt többi terhelésre, valamint a nulla és a föld közötti semleges áram és feszültség növekedéséhez;
• gyors feszültségváltozások (villogás).

Mindezek a jelenségek potenciális okai az elektromos berendezések nem hatékony működésének, a rendszer működésképtelenségének, a berendezések csökkent élettartamának és ennek megfelelően az elektromos berendezések üzemeltetésének magas költségeinek.

A termelés leállítása a rossz minőségű villamos energia miatt gazdasági veszteségekhez vezet. Ezt szemlélteti az 1. számú táblázat, amely jellemző adatokat közöl a különböző iparágakban bekövetkezett gazdasági veszteségekről az elektromos berendezések rossz minősége miatti balesetek (kimaradások) során.

1. számú táblázat Példák a rossz minőségű villamos energia miatti balesetek miatti gazdasági veszteségek értékeire

Ipar	Veszteség esetenként, €
Félvezető gyártás (*)
Pénzügyi piac (*)	6 000 000 óránként
Számítógépes központ (*)
Távközlés (*)	30.000 percenként.
Acélipar (*)
Üvegipar (*)
Offshore platformok	250 000-750 000 naponta
Feltárás/rekultiváció	50 000-250 000 naponta

Az 1. számú táblázatban (*) jelölt adatok az Európai Rézintézet által 2002-ben Európában végzett villamosenergia-minőségi felmérésből származnak. A fennmaradó adatok az ABB kutatásának eredményei.

A termelési leállások miatti gazdasági veszteségek mellett a rossz áramminőséggel járó további költségtényező is azonosítható a hálózati elemekben, azaz transzformátorokban, kábelekben és motorokban fellépő harmonikus torzulások miatti további aktív teljesítményveszteségek miatt. Mivel ezeket a veszteségeket az áramszolgáltató erőműveiből kell megtéríteni, a gazdasági veszteségeket és a további CO 2 kibocsátást a szolgáltató viselheti. Ezeknek a veszteségeknek a pontos értéke az adott villamosenergia-tarifáktól és a villamosenergia-termelés módjától függ. Például az atomerőműveknek szinte nincs CO 2 -kibocsátása, ellentétben a széntüzelésű erőművekkel, amelyeknél a kibocsátás 1 kW megtermelt teljesítményenként körülbelül 900–1000 g.

A transzformátorok felharmonikusai miatti többletveszteségek elméleti becslésének egyik lehetséges módszere az IEEE C57.110. A számítási eredmények a helyi adottságoktól függenek, és az összeg évi több ezer eurós nagyságrendű lehet. Ez évente több tonna CO 2 kibocsátásnak felel meg. Ebből az a következtetés vonható le, hogy a jelentős harmonikus szennyezést okozó terhelésű létesítményekben az üzemeltetési költségek jelentősek lehetnek.

Jelenleg a harmonikus torzítások fő oka az egyes elektromos berendezések terheléseinek harmonikus árama. Ezek a hálózati impedancián áthaladó harmonikus áramok az Ohm törvényének megfelelően harmonikus feszültséget hoznak létre, amely az elektromos rendszerhez kapcsolódó összes terhelésre áramlik. Ennek eredményeként a felharmonikusokat termelő terhelésekkel rendelkező felhasználók áramminőségi problémákat tapasztalhatnak. Ezen túlmenően, a villanyszerelésből származó szűretlen harmonikus áramok a táptranszformátorokon keresztül áramlanak az áramszolgáltatóhoz, és harmonikus torzulást okoznak az általános hálózatban. Ennek eredményeként a hálózat minden felhasználóját érinti egy másik hálózati felhasználó által generált harmonikus torzítás, amely hatással lehet elektromos berendezéseik működésére.

A probléma hatásának korlátozása érdekében a legtöbb beszállító rendelkezik áramminőségi szabványokkal vagy előírásokkal, amelyeket az áramhálózat felhasználóinak be kell tartaniuk. Szélsőséges esetekben ezen szabályok be nem tartása az új telepítés csatlakoztatásának megtagadását vonja maga után. Ez hatással lehet a termelésre, és bevételkieséshez vezethet a vállalat számára.

Az áramminőségi paraméterek terminológiája

Meddőteljesítmény és teljesítménytényező (cosφ)

Váltóáramú hálózatban az áramnak gyakran van fáziseltolódása a hálózati feszültséghez képest. Ez különböző típusú teljesítményekhez vezet (lásd 1. ábra):

P aktív teljesítmény (kW), amely hasznos munkát végez, az áram azon részének felel meg, amely fázisban van a feszültséggel;

A Q meddőteljesítmény (kvar), amely támogatja például a motorok működtetéséhez használt elektromágneses teret, egy elektromos rendszer reaktív komponensei (kondenzátorok és induktorok) közötti csereenergia egységnyi idő alatt. Ez az áram azon részének felel meg, amely 90°-ban fázison kívül van a feszültséggel;

Az S látszólagos teljesítmény (kVA), vagyis az aktív és meddő teljesítmény geometriai összege, a hálózatból felvett látszólagos teljesítmény.

Az aktív teljesítmény és a látszólagos teljesítmény aránya a meddő teljesítménytényező vagy cos φ. Ez a paraméter az elektromos energia felhasználás hatékonyságának mértéke. Ha cos φ egyenlő 1-gyel, a hasznos energia átvitele a leghatékonyabb. Ha cosφ nulla, ez a hasznos energia rendkívül nem hatékony átvitelét jelzi.

Harmonikus torzítás

A harmonikus szennyezést gyakran a harmonikus torzítási tényezővel (THD) jellemezzük, amely egyenlő a magasabb harmonikusok effektív értékének az alapfrekvenciás jel effektív értékéhez viszonyított arányával:

,

ahol V k a V jel k-adik harmonikus komponense.

Ennek a százalékban kifejezett értéknek akkor van értelme, ha az alapfrekvencia-komponens értéke implicit módon meghatározott vagy ismert. Ezért a CGI elsősorban feszültségre alkalmas, mert a névleges feszültség értéke ismert. Az áram THD értékének becsléséhez fontos az alapfrekvenciás áram értékének meghatározása.

Feszültség kiegyensúlyozatlanság

Fortescue szimmetrikus komponens elmélete kimondja, hogy bármely háromfázisú rendszer ábrázolható három szimmetrikus kiegyensúlyozott vektorhalmaz összegeként. Az első halmaznak ugyanaz a fázissorrendje, mint az eredeti rendszernek – közvetlen sorrendben. A második készlet fordított fázissorrendű - fordított sorrendű. A harmadik készlet három fázisú vektorból áll - nulla szekvencia vagy unipoláris komponensek.

Egy normál háromfázisú hálózatnak három egyenlő amplitúdójú fázisa van, 120°-os fáziseltolással. Bármilyen eltérés (amplitúdó vagy fázis) negatív szekvenciakomponensek és (vagy) nulla szekvencia komponensek előfordulásához vezet.

A feszültségkiegyensúlyozatlanságot általában a negatív szekvencia-komponens és a pozitív sorozatkomponens arányaként határozzák meg, és százalékban fejezik ki. Szigorúan véve az egypólusú részt is figyelembe kell venni a meghatározásnál. Mivel azonban a negatív sorrend a legjelentősebb a közvetlen kapcsolású motorok működésére gyakorolt ​​negatív hatás szempontjából (a fordított nyomaték létrehozása miatt), a történelmileg az egyensúlyhiány definíciója gyakran az ebben a részben megadottakra korlátozódik.

Vibrálás

A Nemzetközi Elektrotechnikai Bizottság (IEC) Nemzetközi Elektrotechnikai Szótára szerint a villogást a következőképpen határozzák meg: „a vizuális érzet instabilitásának észlelése, amelyet olyan világítás okoz, amelynek fényereje vagy spektrális eloszlása ​​idővel változik.” A gyakorlatban a hálózati feszültség ingadozása a lámpák fényerejének változásához vezet, ami viszont a villogásnak nevezett vizuális jelenséghez vezet. Kis mértékű vibrálás elfogadható lehet, de egy bizonyos szint felett irritálni kezdi az embereket a szobában. Az irritáció mértéke nagyon gyorsan növekszik a rezgések amplitúdójának növekedésével. A feszültségingadozások bizonyos ismétlődési gyakoriságainál még kis amplitúdók is észrevehetők.

A villogás emberre gyakorolt ​​hatásának elemzése bonyolult, hiszen nemcsak műszaki szempontoktól függ, például azon lámpák jellemzőitől, amelyekre az ingadozó feszültséget kapcsolják, hanem attól is, hogy a jelenséget hogyan érzékelik a szemen/agyon keresztül. egy személy. Számos tanulmány készült ezen a területen, például a Nemzetközi Elektromos Fűtés Szövetség (UIE) által. Az elvégzett munka eredménye a villogási görbék és a villogásmérő műszaki jellemzői voltak. Az eredeti jellemzőket az IEC 868 szabvány mutatta be, amelyet most az IEC 61000-4-15 szabvány váltott fel.

Meghatároztuk a P 1 villogási szintet. P 10 perc alatt megbecsülhető. (Pst – rövid távú vibrálási dózis) vagy 2 óra (Plt – hosszú távú vibrálási dózis). Az 1-es vibrálási szint megfelel annak a villogásnak, amely az alanyok 50%-át irritálja, és irritációs küszöbként van meghatározva. A vibrálási görbék általában a négyszögletes feszültségingadozások amplitúdóját mutatják, amelynél egy bizonyos rezgési frekvenciánál a villogás szintje 1. Néha megjelenik a villogás észlelési küszöbe is, amely alacsonyabb, mint az irritációs küszöb. ábrán. A 2. ábra egy Pst = 1 villogási görbe példáját mutatja 220 V-os rendszer esetén.

Előírások

Az áramszolgáltatók harmonikus torzítási előírásai általában olyan hiteles és független testületek elismert munkáján alapulnak, amelyek meghatározták a torzítás maximális elfogadható szintjét, amely mellett a berendezések normálisan működhetnek.

A szabályok fő elvei a következők:

· a fogyasztó által létrehozott harmonikus torzítás (THD) teljes szintjének korlátozása. Ha a feszültség harmonikus torzításának teljes megengedett szintje például az alapfeszültség 5%-a, akkor ezt a határértéket meg kell osztani az összes csatlakoztatott felhasználó között. Határértékek is beállíthatók az egyes harmonikus komponensekre (pl. 3%-os határ az egyes feszültségharmonikusokra);

· a feszültségkorlátozás megengedett határainak átalakítása az áramellátó rendszerben folyó áram határértékeivé. Az áramkorlátok mérésekkel könnyen ellenőrizhetők.

A hálózati csatlakozási ponton minden esetben a szállítói korlátozások érvényesek, amely a villamosenergia-szolgáltató és a felhasználó elektromos berendezése közötti csatlakozási pont. A legtöbb esetben ez a középfeszültség szintje. A projekttanácsadók azonban gyakran úgy gondolják, hogy a beszállító szabványos határértékeit az alacsony feszültségszinten kell alkalmazni, mivel a fő gondjuk az, hogy a hálózat ezen pontján elfogadható mértékű torzítás legyen, mivel ebben az esetben a kisfeszültségű terhelések anélkül működnek. problémákat.

A meddőteljesítmény korlátozása érdekében sok szállító minimális cos φ értékeket határoz meg egy elektromos berendezéshez. Ha a telepítés cos φ értéke kisebb, mint ez az érték, akkor büntetést kell fizetni. Külön problémát jelent ezen a területen az a helyzet, amikor a megújuló energiaforrásokból előállított kapacitásokat (például napelemeket) helyileg hasznosítják aktív energia előállítására. Ez a villamosenergia-rendszerből fogyasztott energia cos φ értékének csökkenéséhez vezet (az aktív energiafogyasztás a napelemek teljesítményével csökken, de a meddőteljesítmény nem változik) Ezért egyes országokban a tiszta energiába beruházó cégek közvetve büntetik az áramszolgáltatók ezzel a megközelítéssel.

A feszültség- és áramkiegyensúlyozatlansággal kapcsolatos problémák korlátozása érdekében a szállítók általában korlátozzák a hálózati feszültségek maximális kiegyensúlyozatlanságát (például 2%-ra). Alacsony feszültségű kondenzátortelepítéseknél (pl. adatközpontokban) nem ritka, hogy nulla-föld közötti feszültséghatárok (pl. legfeljebb 2 V) vannak, mivel ez szükséges a csatlakoztatott berendezések megfelelő működéséhez.

Lehetséges, hogy kompenzációs berendezéseket kell beszerelni az áramszolgáltatók vagy tanácsadók által meghatározott harmonikus előírásoknak való megfelelés biztosítása, valamint az elektromos telepítés megbízhatóságának és hatékonyságának javítása érdekében. A telepítési diagram így fog kinézni:

Megoldás a meddő energiafogyasztás stabil szintjéhez

A gyakorlatban az elektromos berendezésekben előforduló leggyakoribb nem-harmonikus terhelések (pl. indukciós motorok, transzformátorok stb.) aktív és induktív meddőteljesítményt fogyasztanak. Ezért a cos φ értéke 0 és 1 között van (induktív).

Ha cos φ alacsony, az energiaátvitel hatékonysága csökken. Egyes modern terheléseknél, például változtatható sebességű meghajtóknál vagy számítógépes adatközponti berendezéseknél a cos φ kapacitívvá is válhat (például 0,9 kapacitív). Ez bizonyos problémákat okozhat, például ahhoz vezethet, hogy csökkenteni kell a szünetmentes áramellátó rendszerek teljesítményét ezekhez a terhelésekhez, vagy ahhoz, hogy ezek a terhelések bizonyos feltételek mellett nem tudnak generátorról működni.

Ha a terhelés induktív és viszonylag állandó, akkor általános gyakorlat a kontaktorral kapcsolt kondenzátoregység beépítése (4. ábra). A reaktorokat csak akkor használják, ha a hálózatban harmonikus torzítás van.

A teljesítménytényező-szabályozó összehasonlítja a hálózatban elérhető meddőteljesítményt egy beállított értékkel (például cos φ = 0,95 beállított értékkel), és ennek eléréséhez kapcsolja a kondenzátor fokozatait.

A technológia használatakor a következő szempontokra kell figyelnie:

• az alkalmazott teljesítménytényező-szabályozónak harmonikus torzítás esetén is megfelelően kell működnie, és képesnek kell lennie a regeneratív terhelések kezelésére;
• A bekapcsolási áramok a kondenzátorfokozatok kontaktorokkal történő kapcsolásakor nagyon nagyok lehetnek, ez a hálózati feszültség jelentős torzulásához vezethet. ábrán látható egy példa egy ilyen helyzetre. 6. ábra, amely egy 50 kvar-os kondenzátor gyenge hálózathoz való csatlakoztatásának eredményét mutatja.

ábrán. Az 5. ábrán látható, hogy a tranziens folyamat során a maximális áramérték eléri a 4000 A-t. Az ilyen áramértékek feszültségtranziens folyamat kialakulásához vezetnek, amelynek értéke jelentős mértékben változik. Ez a feszültségtranziens befolyásolhatja az érzékeny berendezések, például a kórházakban használt berendezések működését. Ezért egyes áramszolgáltatók nem teszik lehetővé a nagy teljesítményű kondenzátor fokozatok kapcsolását kontaktorokkal.

Ha a hálózatban harmonikus torzítás van, akkor nagy a valószínűsége annak, hogy a kondenzátoregység rezonanciafrekvenciájával megegyező vagy ahhoz közeli frekvencián vannak harmonikusok. Ez a rezonancia miatt megnövekedett harmonikusokhoz vezethet, és számos műszaki problémát okozhat a rendszerben. Példaként vegyük figyelembe a feszültség harmonikus torzítását és a kondenzátorfokozat túlterhelését, amikor egy 600 kVA-os transzformátor 200 kW-os egyenáramú hajtásterhelést szolgáltat.

Az egyenáramú elektromos hajtásrendszert motorterhelés váltja fel, amelyet sikeresen kompenzál egy 125 kvar-os kondenzátortelep (5 fokozat 25 kvar-os). A 2. táblázat mutatja a cos φ, a feszültség harmonikus torzítási tényezőjének (VHDU) és a kondenzátortelep túláramának eredő értékeit, amikor a fokozatait csatlakoztatja a megadott cos φ = 0,92 érték eléréséhez.

2. táblázat A cosφ, KGIU és a kondenzátor fokozat túlterhelés értékei 125 kvar-os kondenzátortelep különböző konfigurációihoz

csatlakoztatva kondenzátor fokozatok	Rezonáns frekvencia f r, Hz	Eredmény cosφ
	1050 (közel a 21. harmonikushoz)
	740 (közel a 15. harmonikushoz)
	603 (közel a 12. harmonikushoz)
4 (100 kvar)	522 (közel a 11. harmonikushoz
5 (125 kvar)	467 (közel a 9. harmonikushoz)
* – a kondenzátor névleges áramához viszonyítva. A 100%-os érték a névleges áramerősségnek felel meg.

A 2. számú táblázatból látható, hogy eltérő számú fokozat csatlakoztatásakor a különböző frekvenciájú rezonancia miatt a hálózati feszültség harmonikus torzulása jelentősen megnő. Ez zavarokhoz vezet a hálózathoz kapcsolódó egyéb terhelések működésében. Ezenkívül minden kapcsolási ciklusban van a kondenzátor túlárama, amely jelentősen meghaladja a névleges áramát. Ez általában a kapacitív elemek idő előtti meghibásodásához vezet.

A probléma elkerülhető, ha a kondenzátortelepeket rezonanciagátló fojtótekercsekkel szereljük fel. Az induktor sorba van kötve a kondenzátorral, és a kondenzátor és az induktoráramkör rezonanciafrekvenciája lényegesen kisebbre van választva, mint a hálózatban jelen lévő első harmonikus komponens frekvenciája. A p hangolási tényező gyakorlati értéke ipari hálózatok esetén 7%, kereskedelmi hálózatok esetén 12,5 vagy 14%. A p értéke és az áramkör rezonanciafrekvenciája közötti kapcsolatot az (1) kifejezés határozza meg.

ahol f 1 a hálózati frekvencia Hz-ben, f hangolás az LC áramkör rezonanciafrekvenciája Hz-ben, p az LC áramkör detuning együtthatója abszolút értékben (például 0,07).

A 3. táblázat mutatja a hálózat és az akkumulátor paramétereit ugyanerre a példára, amikor a meglévő kondenzátortelepet 7%-os elhangolási tényezőjű anti-rezonancia fojtótekercsesre cserélték.

3. táblázat A cosφ, KGIU és a kondenzátor fokozat túlterhelés értékei 125 kvar-os kondenzátortelep különböző konfigurációihoz antirezonancia fojtótekercsekkel

Csatlakoztatott kondenzátor fokozatok	Az eredmény cos φ		A kondenzátortelep túláram *, %
4 (100 kvar)
5 (125 kvar)
* – a kondenzátor névleges áramához viszonyítva. A 100%-os érték a névleges áramerősségnek felel meg. A tápfeszültség 110%. Ezért a túláram 50 Hz-en 110%.

A 3. táblázatból arra lehet következtetni, hogy a megfelelő antirezonanciafojtó alkalmazása a színpadi kondenzátor terhelését elfogadható szintre csökkenti. Az is látható, hogy a megfelelő antirezonancia fojtótekercsekkel ellátott kondenzátortelep csökkentheti a hálózati feszültség harmonikus torzítását.

Megoldások a gyorsan változó meddőteljesítmény-fogyasztási szintekhez

Ha a szükséges meddőteljesítmény gyorsan változik vagy nagyon nagy, akkor a kontaktorokkal kapcsolt kondenzátortelepek a fent leírt okok miatt nem használhatók. Ebben az esetben általában tirisztor vezérlésű kondenzátortelepeket használnak. Az ilyen alkalmazásokban közös:

• az energiaátvitel hatékonysága nagyon alacsony a berendezés alacsony cos φ miatt (például 0,3–0,5);
• a maximális áramfelvétel olyan magas, hogy elfogadhatatlan feszültségeséshez vezet, például a motor indításakor és (vagy) villogáshoz.

ábrán. A 6. ábra egy grafikont mutat be egy kikötődaru meddő teljesítményfelvételére, amelyet a legtöbb esetben nem lehet kompenzálni a hagyományos, kontaktorokkal vezérelt kondenzátortelepekkel.

Különféle tirisztoros vezérlésű kondenzátortelep-vezérlőrendszerek léteznek. Egyes készülékekben a kontaktort egyszerűen tirisztorra cserélik a kapcsolási nyomaték optimalizálása nélkül. Ebben az esetben a tranziens folyamat hasonló a kontaktorokkal vezérelt akkumulátor tranziens folyamatához (lásd 4. ábra). Ez látható az egyenértékű kapcsolóáramkör elemzéséből.

Ennek az áramkörnek a tranziens jellemzői a következő kifejezéssel határozhatók meg:

,(2)

ahol V N a hálózati feszültség pillanatnyi értéke, V C a kondenzátor feszültségének pillanatnyi értéke, C a kapacitás értéke, F, L az induktivitás értéke, H.

Átmeneti folyamat figyelhető meg, ha a kapcsolási nyomaték nem felel meg annak az időpillanatnak, amikor V N egyenlő V C -vel. ábrán. A 9. ábra a tranziens folyamat típusát mutatja, amikor a tirisztor által vezérelt akkumulátorfokozat megfelelően be van kapcsolva.

ábrán látható példától eltérően. 5 itt nincs jelentős tranziens, ha a kondenzátortelep megfelelően van kialakítva. Ez a megoldás érzékeny terhelésekre is alkalmas, még akkor is, ha a terhelések nem nagyon ingadoznak.

Amellett, hogy a nagy meddőteljesítmény lágy csatlakozását biztosítják, a tirisztor vezérlésű kondenzátortelepek a feszültségesések kompenzálására és a villogás megszüntetésére is szolgálnak.

Meg kell jegyezni, hogy a rendszer feszültségesésének oka nem csak a meddő teljesítmény, hanem az aktív teljesítmény is. Ezért a legjobb tirisztoros vezérlésű kondenzátortelepeknek az a funkciója, hogy kompenzálják az áram mindkét összetevőjéből adódó feszültségesést. Ez különösen fontos gyenge hálózatnál, ahol a reaktancia és az aktív ellenállás alacsony aránya és viszonylag nagy cos φ terhelés (például törő) esetén. Ilyen körülmények között nagyobb valószínűséggel fordulnak elő feszültségváltozások az aktív teljesítmény változása miatt. Olyan kondenzátortelep használata, amely nem tudja kompenzálni az aktív teljesítmény átvitel miatti feszültségesést, általában nem kielégítő eredményhez vezet.

A villogáskompenzációhoz nagyon fontos a kondenzátortelep kellően rövid reakcióideje és a lehető legkisebb lépésméret az ideális kompenzációs karakterisztika eléréséhez. ábrán. A 10. ábra a tirisztoros vezérlésű kondenzátortelep feszültségesés-kompenzációs karakterisztikáját mutatja, amely feltételezi, hogy a kompenzátor bekapcsolásakor a feszültségesés teljesen nullára csökken. A kompenzátornak azonban van egy bizonyos reakcióideje a ciklus elején és végén. Feltételezzük, hogy a feszültségesés azonnal bekövetkezik a terhelés hirtelen változása miatt (például ha a terhelés hegesztőgép).

A 4. számú táblázat mutatja be a tirisztoros vezérlésű kondenzátortelep használatával téglalap kompenzációs módszerrel (10. ábra) ΔT = ΔT 1 = ΔT 2 késleltetéssel elérhető villogáscsökkentési együttható értékeit. Ezeket az eredményeket olyan terhelésekre kaptuk, amelyek azonnal indulnak és állnak le, és amelyek az alapfrekvencián az energiafogyasztás miatt feszültségingadozást okoznak. Az alapfrekvenciát 50 Hz-nek feltételezzük. A megadott értékek hozzávetőlegesek és olyan esetekre vonatkoznak, amikor a kompenzációs késleltetés a terhelési ciklus része. A villogáscsökkentési együttható a Pst értékek aránya kompenzátorral és anélkül.

4. számú táblázat: A villogáscsökkentési együttható függése a ΔT kompenzációs késleltetéstől (téglalap kompenzációs módszer)

A 4. számú táblázatból arra következtethetünk, hogy ilyen körülmények között a 20 ms-nál hosszabb válaszidővel rendelkező tirisztorvezérlésű kondenzátortelep nem csökkenti, hanem növeli a villogás szintjét. A legjobb eredményt azokkal az eszközökkel érhetjük el, amelyek a terhelés növekedésével azonnal bekapcsolnak.

Egy másik kompenzációs stratégia a háromszög kompenzációs módszer. Ezzel a stratégiával a kompenzátor azonnal reagál, ha terhelés jelenik meg. Kezdetben a kompenzációs szint alacsony, és a ΔT átmeneti idő letelte után teljes kompenzáció érhető el. Hirtelen terheléskiesés esetén a kompenzátor azonnal újra reagál és a ΔT átmeneti idő letelte után a kompenzáció teljesen kikapcsol.

A háromszög-kompenzációs módszer elvét az ábra mutatja. 11, a kapott eredményeket pedig az 5. számú táblázat tartalmazza.

5. számú táblázat A villogáscsökkentési együttható függése a ΔT kompenzációs késleltetéstől (háromszög kompenzációs módszer)

A háromszög-kompenzációs módszer és a hagyományos téglalap-kompenzációs módszer villogáskompenzációs eredményeinek összehasonlításakor az előbbi előnyei nyilvánvalóak, hiszen azonos kompenzátorkésleltetés mellett nagyobb villogáscsökkentési arány érhető el. Mivel a kompenzátor azonnali reagálása szükséges, nyilvánvaló, hogy ez nem valósítható meg csak tirisztoros kapcsolású berendezéssel. Egy ilyen eszköz megvalósítása IGBT konverter segítségével lehetséges.

Ebből a szakaszból az a következtetés vonható le, hogy a tirisztoros vezérlésű kondenzátortelep hatékony működéséhez az alkalmazások széles körében, tranziensmentes kommutációval kell rendelkeznie, képesnek kell lennie az aktív teljesítmény áramlásból adódó feszültségesés kompenzálására, és attól függően, az alkalmazás nagy működési sebességgel rendelkezik.

Megoldás harmonikus torzításra és terhelési kiegyensúlyozatlanságra

A harmonikus torzítás csökkentése érdekében a passzív szűrőket évek óta használják és jelenleg is kínálják. Kisfeszültségű rendszerekben ez a megoldás egyre kevésbé alkalmazható a következő okok miatt:

• az alacsony feszültségű berendezések teljesítménye nő, ez viszonylag gyorsan a passzív szűrő túlterheléséhez vezet;
• a modern terhelések (pl. változtatható sebességű hajtások, modern világítási rendszerek) nagyon jó cos φ-vel (néha még kapacitívan is) rendelkeznek. Passzív szűrő beszerelésekor ez túlkompenzációhoz vezethet. Ez a helyzet a tipikus készenléti generátorok kapacitív cos φ melletti működésének korlátozott képességével együtt a telepítés megbízhatóságának csökkenéséhez vezethet;
• A kisfeszültségű rendszerek passzív szűrőit általában alacsony rendű harmonikusokra tervezték, míg manapság a nagyfrekvenciás harmonikusok általában problémákat okoznak. Ezért előfordulhat, hogy egy passzív szűrő nem oldja meg az ilyen harmonikusokkal kapcsolatos műszaki problémákat;
• A passzív szűrő szűrési hatékonyságát a passzív szűrő és a hálózat közötti impedancia arány határozza meg, ezért nem garantálható. Ez szinte lehetetlenné teszi a szabályozási megfelelést passzív szűrők használatakor.

A fent felsorolt ​​okok miatt világszerte tendencia figyelhető meg a passzív szűrőktől a közép- és kisfeszültségű alkalmazásokban az aktív szűrőmegoldások felé.

A leggyakoribb aktív szűrők teljesítményelektronika használatán alapulnak. A „piszkos” terhelést tápláló adagolókkal párhuzamosan vannak felszerelve (12. ábra).

Az aktív szűrő egy teljesítményrészből és egy vezérlőrendszerből áll.

A tápegységben általában egy IGBT PWM átalakítót használnak, amely egy illesztő áramkörön keresztül csatlakozik a hálózathoz. Az IGBT kapcsolók a vezérlőjelek erősítésére szolgálnak, amelyek kompenzálják az áram- és feszültségjeleket. A kommunikációs áramkör egy kimeneti aluláteresztő szűrőt tartalmaz, amely elnyeli a PWM-átalakító kapcsolása által generált nagyfrekvenciás komponenseket, és átadja a harmonikus kompenzációs áramokat.

Az árammérések alapján a vezérlőrendszer információt kap arról, hogy milyen harmonikusok vannak a hálózatban. A vezérlőrendszer ezután kiszámítja a vezérlőjelek nagyságát, amelyek a hálózatba bevezetendő kompenzációs áramokat jelentik. Ezeket a vezérlőjeleket egy PWM átalakító táplálja, amely felerősíti és beviszi a hálózatba.

A fejlettebb ABB PQF sorozatú szűrőkben a vezérlő a felhasználó által meghatározott követelményeket is elemzi, és minden frekvenciára képes a mért torzítóárammal ellentétes fázisú harmonikus áramot (kompenzációs áramot) generálni.

Az aktív szűrők működési elvükből adódóan nem túlterhelődnek, ha a terhelés a szűrő névleges teljesítménye fölé emelkedik, hanem a névleges teljesítményükön tovább működnek. Ezenkívül az aktív eszközök meglehetősen egyszerűen bővíthetők, ellentétben a passzív szűrőkkel rendelkező eszközökkel, amelyek gyakran nehézségekbe ütköznek a bővítés során.

A szűrő teljes működési frekvenciasávjában jó eredmény eléréséhez két tényező a döntő:

• visszacsatolásvezérlő rendszer használata;
• a frekvencia módszer alkalmazása a torzítóáram feldolgozásában és felügyeletében.

Az ABB PQF sorozatú készülékekben jelen lévő tényezőket az alábbiakban részletesen tárgyaljuk. A visszacsatolásos és visszacsatolás nélküli aktív szűrők a mérőáramváltók elhelyezkedésében különböznek (13. ábra).

A zárt hurkú rendszerekben a terhelési áramot és a szűrőkorrekciós áramot mérik és korrekciókat hajtanak végre. A visszajelzéseknek köszönhetően az esetleges mérési hibák vagy egyéb hibák kijavíthatók vagy kiküszöbölhetők.

A visszacsatolás nélküli rendszerekben a terhelési áram mérési eredményeit mérik és dolgozzák fel. Ezután a mérthez képest ellenfázisú referenciajel az IGBT hídra kerül. Mivel nincs visszacsatolás, a keletkező vezetékáram olyan hibakomponenseket tartalmazhat, amelyek nem láthatók a vezérlőrendszer számára.

Így a következő tulajdonságok tulajdoníthatók egy visszacsatolásos vezérlőrendszernek, megkülönböztetve azt a visszacsatolás nélküli vezérlőrendszertől:

• a visszacsatolásos vezérlőrendszerek lehetővé teszik a vezérlőkörben és a külső zavarok miatti hibák kiküszöbölését, míg a visszacsatolás nélküli vezérlőrendszereknél erre nincs lehetőség;
• A zárt hurkú vezérlőrendszerek olyan gyorsan tudnak reagálni, mint a nyílt hurkú rendszerek, feltéve, hogy a vezérlőkör paraméterei megfelelően vannak kiválasztva.

Az aktív szűrővezérlő rendszer másik szempontja az időtartomány-elemzési módszer vagy a frekvenciatartomány-elemzési módszer közötti választás.

Az időtartomány elemzési módszerben az alapfrekvencia-komponenst eltávolítják a mért áramjelből. Ezután a kapott jelet megfordítják, és az aktív szűrő IGBT hídjára táplálják. Ez nem veszi figyelembe, hogy a hálózat jellemzői, a mérőáramváltók, valamint az aktív szűrő hardverének és szoftverének jellemzői különböző frekvenciákon eltérnek. Ennek eredményeként a gyakorlatban az aktív szűrők, amelyek ezt a módszert használják, a frekvencia növekedésével rontják jellemzőiket.

A frekvenciatartomány-elemzés során az egyes harmonikusokat és a hozzá tartozó rendszerjellemzőket külön-külön veszik figyelembe, és a készülék működése optimalizálható a szűrő működési sávszélességén belüli harmonikus összetevőkre. Ezért a teljes működési frekvenciasávban egyformán jó szűrési minőség érhető el. ábrán. A 14. ábra a szűrési módszer vázlatos ábrázolása frekvenciatartomány-analízissel.

A fentiek alapján megállapítható, hogy a legjobb szűrést egy visszacsatoló vezérlő áramkörrel ellátott aktív szűrővel lehet elérni egyedi frekvencia módszerrel. Az ilyen szűrőknek a következő előnyei is vannak:

• minden harmonikushoz beállíthat felhasználói követelményeket (például a szabvány követelményeinek való megfelelést);
• kiválaszthatja az egyes felharmonikusokat a szűrőerőforrások optimális kihasználása érdekében (például olyan eset, amikor nem kell szűrni az 5. harmonikust, amelyet egy másik szűrőeszköz már kiküszöbölt);
• A pontos cos φ alapjelek megtarthatók. Ez lehetővé teszi az ilyen szűrők használatát olyan alkalmazásokban, ahol a cos φ pontos szabályozása szükséges a berendezés működésében fellépő zavarok elkerülése érdekében (például egy generátor leállítása);
• Pontos terheléselosztás valósítható meg, ez tehermentesíti a rendszer nullapontját, és biztosítja, hogy a nulla és a föld között minimális feszültségszint maradjon. Lehetőség van terheléselosztásra is, például UPS-re. ábrán. A 15. ábra egy példát mutat be az ABB PQF sorozat aktív visszacsatoló szűrőjét használó kiegyensúlyozásra.

A felsorolt ​​funkciókon túlmenően a fejlettebb szűrők minimalizálhatják az üzemi berendezések veszteségeit, és a további funkcióknak köszönhetően nagyobb megbízhatóságot biztosítanak (például leértékelés magasabb hőmérsékleten stb.).

GYAKORLATI EREDMÉNYEK

Az energiaminőség javítására tervezett eszközöket széles körben használják különféle feladatok elvégzésére. Ez a rész bemutat néhány valós eredményt, amelyet a Dynacomp nagy hatékonyságú, tirisztoros vezérlésű kondenzátortelepeivel és az ABB PQF aktív szűrőivel értek el.

Az első példa a tengeri fúrótornyok energiaminőségét vizsgálja. Az ilyen energiaellátó rendszerek gyakran alacsony cos φ-vel, magas meddőteljesítmény-fogyasztással és magas feszültség- és áramharmonikussal rendelkeznek. Ez általában a fúróberendezések termelékenységének csökkenését eredményezi, lehetséges leállásokkal és kapcsolódó gazdasági veszteségekkel, valamint a tanúsítási követelmények teljesítésének elmulasztásával. Egy ilyen telepítés tipikus diagramja az ábrán látható. 16 (lásd még az 1. számú táblázatot).

A problémák jellegét figyelembe véve az ABB által gyártott Dynacomp típusú, tirisztoros vezérlésű kondenzátortelep beépítése mellett döntöttek, 7%-os antirezonancia reaktorokkal. A kondenzátor telepítésének fő feladata a cos φ éles növelése, valamint a harmonikus torzítás elfogadható szintre csökkentése volt. A 6. számú táblázat a fő beépítési paramétereket mutatja kompenzátorral és anélkül.

6. táblázat: Alapvető telepítési paraméterek kompenzátorral és anélkül

Elektromos paraméterek		Dynacomp segítségével (2. teszt)	Dynacomp nélkül (3. teszt)
Vonal áram
Teljesítménytényező
Hálózati feszültség
Teljes erő

A szerelési áram kompenzátorral és anélkül az ábrán látható. 17.

A 6. számú táblázat és az ábra elemzése. A 17. ábra arra enged következtetni, hogy a berendezésben a villamos energia minősége a kompenzátor beszerelésének köszönhetően meredeken emelkedett, és az erőműből származó áram- és áramfogyasztás jelentősen csökkent. A harmonikus feszültség torzulása elfogadható szintre csökkent. Ez hatékonyabb és problémamentesebb működést eredményezett nagyobb termelékenység mellett: normál körülmények között egy generátor lekapcsolható, és még több hétig 110%-os terheléssel problémamentesen üzemelhet. Hasonló alkalmazások offshore fúrótornyokon olykor olyan aktív szűrőket is tartalmaznak, ahol a torzítás nagyon súlyos, és nem küszöbölhető ki önmagában tirisztor által vezérelt kondenzátorteleppel, vagy ahol speciális harmonikus követelmények vannak.

A tengeri platformokon gyakran előforduló másik probléma az, hogy az alacsony cos φ érték miatt nem lehet további motorokat bekapcsolni. Ezt a helyzetet szemlélteti a ábra. 18. ábra, amely egy tengeri fúrótorony motorjának beindítási kísérletét mutatja. Az erőművi teljesítménykorlátozások és a beépítés alacsony cos φ miatt a motor indítása nem lehetséges, ami potenciálisan veszélyes lengést okoz, ezért a motort le kell kapcsolni.

A beépített kompenzátorral az erőműből felvett teljesítmény meredeken csökken, és a rendelkezésre álló teljesítménytartalék lehetővé teszi a motor sikeres indítását, ugyanakkor a berendezés névleges paramétereken hatékonyabban tud működni, mint a kompenzátor beszerelése előtt.

Az energiaminőség javításának másik példájaként vegyünk egy olajmező fejlesztést, ahol egy központi erőmű táplálja a klaszter fúró- és szivattyúállomásait. A terhelések túlnyomó többsége váltóáramú változtatható sebességű hajtás volt. Körülbelül 40 bokor volt, mindegyik körülbelül 2 MW terheléssel. Aktív szűrők nélkül a persely kisfeszültségű oldalán KGIU = 12%, KGII = 27% (19. ábra).

Az aktív szűrők telepítése után a KGIU 2%-ra, a KGII pedig 3%-ra esett (20. ábra). Ez a perselyek áramminőségének jelentős javulását eredményezte, és lehetővé tette a vállalkozás számára, hogy megfeleljen az IEEE 519 szabvány korlátozásainak, és biztosítsa a perselyek zavartalan működését.

A következő példa egy hajó energiaminőségét vizsgálja. A hajónak van egy erőműve, amely két, egyenként 600 A-es generátort tartalmaz. A fő terhelés két egyenáramú motoros hajtás volt. Kompenzáció nélkül az áram THD körülbelül 25%, a megfelelő THD feszültség pedig körülbelül 22%. A telepítés cosφ értéke körülbelül 0,76 volt. A hajó jellemző üzemanyag-fogyasztása 14 000-15 000 l/hó tartományba esett.

A megrendelő elvárásai között szerepelt a harmonikus torzítás elfogadható szintre csökkentése a hajó motorjaival kapcsolatos műszaki problémák elkerülése érdekében, valamint a meddőteljesítmény kompenzálása a túlkompenzáció veszélye nélkül. Ennek alapján került sor az ABB aktív szűrők kiválasztására és telepítésére. A szűrők beszerelése után minden műszaki probléma megoldódott, de ezen felül a vásárló megelégedésére kiderült, hogy az üzemanyagköltségek mintegy 10%-át tudta megtakarítani. Az éves megtakarítás körülbelül 18 000 litert tett ki. Az ok több tényező volt, amelyek közül a legfőbb vélhetően az, hogy egy-egy generátort gyakrabban lehetett kikapcsolni a jobb áramminőség miatt.

Ahogy az előző példákban is látható, az ipari hálózatokban gyakran előfordulnak áramminőségi problémák a nagy szennyező terhelések miatt, de a kereskedelmi alkalmazásoknál az áramminőség is számít. Az ilyen hálózatoknak általában sok egyfázisú szennyező terhelése van, ami a következő problémákat okozza:

• a berendezések harmonikus terhelésének növekedése, amely általában sérülékenyebb, mint az ipari berendezések;
• rezonancia előfordulása kondenzátorbankokkal a 3. harmonikus jelenléte miatt helytelenül kiválasztott antirezonancia fojtótevénnyel vagy annak hiánya miatt;
• a nullavezető névleges áramának túllépése;
• megnövekedett feszültség a nulla és a föld között, amelynek értéke elfogadhatatlan lehet a berendezés működése szempontjából és (vagy) biztonsági szempontból;
• kapacitív cos φ jelenléte a modern szerverberendezésekben. Ez potenciálisan ahhoz vezethet, hogy le kell csökkenteni a szünetmentes áramellátó rendszereket stb.

ábrán. A 21. ábra egy irodaházat mutat be, amely áramminőségi problémákkal küzd. A liftek időnként leálltak, ami elégedetlenséget váltott ki a használók, a létesítmény adminisztrációja és a tulajdonos körében. Emellett működés közben túlmelegedtek a tápkábelek, és egyéb műszaki problémák is adódtak.

Az ABB reaktív teljesítmény kompenzációs akkumulátorokat telepített aktív szűrőkkel kombinálva. Ez minden problémát megoldott. Emellett az alkalmazott megoldást a helyi áramszolgáltató is értékelte. Arra a következtetésre jutott, hogy a jobb energiaminőség az üvegházhatást okozó gázok kibocsátásának 25 nagy teherautó vezetésének kibocsátásának megfelelő csökkenését eredményezte.

Az utolsó példában vegye figyelembe az áramminőséget egy tekintélyes többcsillagos szállodában. A szállodában lakosztályok, normál szobák, társalgók és üzleti központok találhatók. A tipikus terhelések közé tartoznak a nagysebességű liftek, fényerő-szabályozók és egyéb összetett világítóberendezések, valamint a tipikus irodai berendezések, beleértve a számítógépeket, nyomtatókat stb.

Az ilyen terhelésekkel végzett munka eredménye a villamos energia minőségének romlása, különösen a feszültség stabilitása. Ugyanakkor a terhelési paraméterek változása az egyik épületrészben befolyásolta a többi helyiség terhelésének működését. Ez a helyzet teljesen elfogadhatatlan volt, mert a nyújtott szolgáltatások minőségének csökkenéséhez vezetett. Dolgoztak a megoldáson, és az ABB szűrőberendezések telepítése után az áramminőségi problémák megszűntek.

Megbeszéltük Önnel a jó áramminőség fontosságára vonatkozó szempontokat, a rossz áramminőségből adódó gazdasági veszteségek különböző becsléseit és a lehetséges megoldásokat. Megállapítottuk, hogy a teljesítmény minőségét a harmonikus szennyezés mértékét, a meddőteljesítményt és a terhelési kiegyensúlyozatlanságot jellemző paraméterek határozzák meg.

Az orosz villamosenergia-rendszerekben az elektromos energia minőségének (EQ) biztosításának problémája mindig is nagy figyelmet kapott. Számos módszert dolgoztak ki a nem szinuszos és aszimmetrikus terhelésű áramellátó rendszerek általános egyenértékű áramköreinek elkészítésére, figyelembe véve az energiafogyasztók kölcsönös hatását.

Jelenleg erre a problémára nincs gyakorlati megoldás a jogszabályi szintű vezérlőkarok hiánya miatt. Az ország mindeddig nem fogadott el szabályozást az elektromos energia minőségére vonatkozóan. Az elektromos energia tanúsítása Oroszországban két mutató szerint (állandó feszültségeltérés és frekvenciaeltérés) még kis mértékben sem képes megoldani az energiaellátó hálózatok minőségbiztosításának problémáját. Ez sok szempontból kényszerű és költséges vállalkozás a hálózati szervezetek számára, és az előfizetők nemfizetése tovább bonyolítja ezt a feladatot.

Ugyanakkor ma már jelentős lépést lehet tenni a hálózati áramrendszerek (SES) elvárt CE-szintjének biztosítása felé, miközben a hálózati társaságok részéről jelentéktelen összegeket kell elkölteni. Arról van szó, hogy fokozatosan át kell térni az összes fél gazdasági érdekének elvére a szükséges energiahatékonyság biztosítása érdekében, amelyet az elektromos hálózat feszültségének az energiaszolgáltató szervezet és a fogyasztók által okozott interferencia miatti torzulás mértéke határoz meg. .

A legfontosabb pontok itt a következők:

Szerződéses kötelezettségek gyakorlati bevezetése az energiahatékonysági felelősség villamosenergia-szolgáltatók és fogyasztók közötti megosztására vonatkozóan;

Gazdasági ösztönző vagy büntetés intézkedési rendszerének kidolgozása a SES alanynak a hálózatban lévő CE-re gyakorolt ​​hatásától függően;

Műszaki mérőeszközök fejlesztése és sorozatgyártása, amely lehetővé teszi az elfogadott gazdasági intézkedések műszeres megvalósítását;
- minden újonnan csatlakoztatott és felújított fogyasztó és erőmű kötelező tanúsításának bevezetése a feszültségtorzuláshoz való megengedett hozzájárulás (emisszió) szerint.

Az áramellátó rendszerekben a villamos energia minőségének biztosítása érdekében meg kell oldani a fő problémákat:

1. Szükséges egy módszer kidolgozása és hivatalos jóváhagyása a PKE-torzulások felelősének megállapítására

2. Gondoskodjon a villamosenergia-mérő eszközök használatáról, miközben folyamatosan figyelemmel kíséri azok minőségét.

A jelenleg elfogadott kedvezmények és kedvezmények rendszere alapvetően ösztönző jellegű, és ismereteink szerint a gyakorlatban még nem alkalmazták. Ennek egyik fő oka, hogy jelenleg nincs olyan műszer, amely kellően hosszú időintervallumon (legalább egy hónapon keresztül) mérné az áramminőségi mutatót (PQI), miközben figyelembe veszi az elfogyasztott villamos energiát és azonosítja a bevezetett torzulások okát. Ebben a kérdésben kulcsszerepet kell játszania a villamosenergia-mérő széleskörű elterjedésének, amely minőségi mutatóitól függően fizeti az elfogyasztott (szállított) villamos energiát. Egy ilyen eszköznek nagy pontossággal (0,5-ös osztály) kell lennie, és egyidejűleg mérnie kell az aktív és meddő teljesítményeket (beleértve a torzítási teljesítményt is) minden kvadránsban.

Az elektromosság minősége az egyes elektromos vevőegységek működési minőségén keresztül nyilvánul meg. A modern elektromos készülékek, beleértve a háztartási készülékeket is, szükségszerűen stabilizáló tápegységgel (hűtőszekrény, légkondicionáló, mosógép, mosogatógép, számítógép és TV) vannak felszerelve, és az elektromos energia minőségi mutatóinak stabilizálására szolgálnak az élettartam maximalizálása érdekében. magáról a készülékről. De miközben megfelelő indikátorokat képeznek az eszközök táplálására, elkerülhetetlenül elrontják az áram- és feszültséggörbéket a 220 V-os hálózatban a magasabb felharmonikusok generálása miatt. Ez még készenléti üzemmódban is megtörténik, amikor a TV be van kapcsolva, de nem működik.

A keletkezett felharmonikusok serkentően hatnak az árammérőkre, „gyorsítják” a mérőt, hibája határain belül, de a túlbecsült értékek tartományában kényszerítik a működésre.

Miért olyan fontos, hogy a fogyasztó figyeljen a pontossági osztályra? Melyik mérőhibát jövedelmezőbb választani?

Összehasonlítva a hibaleolvasások különbsége a villanyóra 0,5 és 1,0 pontossági osztályai között 3,0%. Az elektromos energia mérési hibái miatti éves túlfizetés a mérő költségének körülbelül 30%-a, egy ilyen vásárlás három év alatt teljesen megtérül.

Figyelembe véve az elektromos energia költségének állandó növekedését, a 0,5 pontossági osztályú mérő használata lehetővé teszi a fogyasztás pontos elszámolását és a költségvetés megtakarítását.

A fogyasztó számára az elektromos energia mérésére szolgáló elektronikus eszköz cseréjére a legjobb megoldás egy 0,5 pontossági osztályú mérő lenne.

IRODALOM

1. GOST 13109-97. Elektromos energia. A műszaki berendezések elektromágneses összeférhetősége. Az általános célú áramellátó rendszerek elektromos energia minőségére vonatkozó szabványok. – Minszk: államközi. Szabványügyi, Metrológiai és Tanúsítási Tanács, 1998.

2. RD 153-34,0-15,502-2002. Útmutató az általános célú áramellátó rendszerek elektromos energia minőségének ellenőrzéséhez és elemzéséhez – M.: Energoservis, 2002.

3. G.S. Kudrjasev, A.N. Tretyakov, O.N. Shpak, Rakhmet Halymiin // A gép- és traktorflotta, a műszaki szolgáltatás, az energia- és környezetbiztonság jelenlegi problémái az agráripari komplexumban – Irkutszk: IrGSHA, 2007.

UDC 621.311