Elektrik şebekelerinde elektrik kalitesinin göstergeleri

GOST 13109-87'ye göre temel ve ek güç kalitesi göstergeleri ayırt edilir.

Elektrik kalitesinin ana göstergeleri arasında, elektrik enerjisinin kalitesini karakterize eden özelliklerinin belirlenmesi şunları içerir:

1) voltaj sapması (δU, %);

2) gerilim değişim aralığı (δUT,%);

3) voltaj dalgalanmalarının dozu (ψ, %);

4) gerilim eğrisinin sinüzoidal olmama katsayısı (kNSU, %);

5) tek (çift) sıralı harmonik voltajın n'inci bileşeninin katsayısı (kU (n), %);

6) negatif gerilim dizisinin katsayısı (k2U, %);

7) sıfır bileşen gerilim oranı (k0U, %);

8) voltaj düşüşünün süresi (ΔTpr, s);

9) darbe voltajı (Uimp, V, kV);

10) frekans sapması (Δe, Hz).

Ana güç kalitesi göstergelerinin kayıt biçimleri olan ve diğer düzenleyici ve teknik belgelerde kullanılan ek güç kalitesi göstergeleri:

1) gerilimlerin genlik modülasyon katsayısı (kMod);

2) faz gerilimleri arasındaki dengesizlik katsayısı (kneb.m);

3) faz gerilimlerinin dengesizlik faktörü (kneb.f).

Elektriğin kalitesi için belirtilen göstergelerin izin verilen değerlerini, tanımları ve kapsamları için ifadeleri not edelim. Günün %95'inde (22,8 saat), güç kalitesi göstergeleri izin verilen normal değerleri aşmamalı ve acil durum modları dahil her zaman izin verilen maksimum değerler içinde olmalıdır.

Elektrik şebekelerinin karakteristik noktalarında elektrik kalitesinin kontrolü, elektrik şebekesi işletmesi personeli tarafından gerçekleştirilir. Bu durumda güç kalitesi göstergesinin ölçüm süresi en az bir gün olmalıdır.

Gerilim sapmaları

Gerilim sapması, güç kalitesinin en önemli göstergelerinden biridir. Voltaj sapması formül ile bulunur.

δUt = ((U (t) — Un) / Un) x %100

burada U (t) - temel frekansın pozitif dizisinin voltajının etkin değeri veya basitçe voltajın etkin değeri (% 5'e eşit veya daha az sinüzoidal olmayan bir faktörle), T, kV anında ; Nominal olmayan voltaj, kV.

Miktar Ut = 1/3 (UAB (1) + UPBC (1) + UAC (1)) burada UAB (1),UPBC (1), temel frekansta fazdan faza voltajın UAC (1)-RMS değerleri.

Zaman içinde yüklerin değişmesi, gerilim seviyesindeki değişiklikler ve diğer faktörler nedeniyle, şebeke elemanlarındaki gerilim düşüşünün büyüklüğü ve buna bağlı olarak gerilim seviyesi UT değişir.Sonuç olarak, ağın farklı noktalarında aynı anda ve farklı zamanlarda bir anda voltaj sapmalarının farklı olduğu ortaya çıkıyor.

1 kV'a kadar gerilime sahip elektrik alıcılarının normal çalışması, girişlerindeki gerilim sapmalarının ± %5 (normal değer) ve ± %10 (maksimum değer) olması şartıyla sağlanır. 6 — 20 kV gerilime sahip şebekelerde, maksimum ± %10'luk bir gerilim sapması ayarlanmıştır.

Akkor lambaların tükettiği güç, sağlanan voltajın 1,58 gücü ile doğru orantılıdır, lambaların ışık gücü 2,0 gücüdür, ışık akısı 3,61 gücüdür ve lambanın ömrü 13.57'nin gücü. Floresan lambaların çalışması voltaj sapmasına daha az bağlıdır. Böylece kullanım ömürleri %1 gerilim sapması ile %4 değişir.

İş yerlerinde aydınlatmanın azalması, tansiyonun düşmesi ile ortaya çıkmakta, bu da çalışanların verimliliğinin düşmesine ve görüşlerinin bozulmasına yol açmaktadır. Büyük voltaj düşüşlerinde, flüoresan lambalar yanmaz veya yanıp sönmez, bu da kullanım ömürlerinin kısalmasına neden olur. Voltaj arttıkça, akkor lambaların kullanım ömrü önemli ölçüde azalır.

Asenkron elektrik motorlarının dönme hızı ve buna bağlı olarak çalışması ve ayrıca tüketilen reaktif güç voltaj seviyesine bağlıdır. İkincisi, şebeke bölümlerindeki voltaj ve güç kayıplarının miktarına yansır.

Voltajdaki azalma, elektrotermal ve elektroliz tesislerinde teknolojik sürecin süresinin uzamasına ve ayrıca elektrik şebekelerinde televizyon yayınlarının kararlı bir şekilde alınmasının imkansızlığına yol açar. İkinci durumda, kendileri önemli miktarda reaktif güç tüketen ve çelikte güç kayıpları olan voltaj stabilizatörleri kullanılır. Üretimleri için kıt trafo çeliği kullanılır.

Tüm TP'lerin alçak gerilim baralarının gerekli gerilimini sağlamak için gıda merkezinde sözde karşı akım düzenlemesi. Burada maksimum yük modunda işlemci veri yollarının izin verilen maksimum voltajı korunur ve minimum yük modunda minimum voltaj korunur.

Bu durumda dağıtım trafolarının şalterini uygun konuma getirerek her bir trafo istasyonunun voltajının yerel olarak düzenlenmesi denir. Merkezi (işlemcide) ve tanımlı yerel voltaj regülasyonu ile kombinasyon halinde, yerel voltaj regülatörleri olarak da adlandırılan regüle edilmiş ve regüle edilmemiş kapasitör bankları kullanılır.

gerilimi azaltmak

Voltaj salınımı, bir voltaj değişiminden önceki ve sonraki tepe veya rms voltaj değerleri arasındaki farktır ve formül ile belirlenir.

δUt = ((Ui — Уi + 1) / √2Un) x %100

burada Ui ve Ui + 1- aşağıdaki aşırı uçların veya uç değerlerin ve genlik voltajı değerlerinin zarfının yatay kısmının değerleri.

Voltaj salınım aralıkları, dakikada iki kez (1/30 Hz) ila saatte bir tekrarlama oranıyla, saniyede %0,1'den (akkor lambalar için) ve 0,2'den fazla ortalama voltaj değişim oranıyla herhangi bir biçimdeki tekli voltaj değişikliklerini içerir. Diğer alıcılar için saniyede %.

Gerilimdeki hızlı değişiklikler, demiryollarının çekiş tesislerinin metalürjik valsli değirmenlerinin motorlarının şok çalışma modundan, çelik üretimi için çayır fırınlarından, kaynak ekipmanlarından ve sincaplı güçlü asenkron elektrik motorlarının sık sık çalıştırılmasından kaynaklanır. başlattıkları reaktif güç, kısa devre gücünün yüzde birkaçıdır.

Birim zamandaki voltaj değişim sayısı, yani voltaj değişimlerinin sıklığı, F = m / T formülü ile bulunur; burada m, T süresi boyunca voltaj değişimlerinin sayısıdır, T, voltaj salınımını gözlemlemenin toplam süresidir.

Voltaj dalgalanmaları için temel gereksinimler, insan gözünün korunması hususlarından kaynaklanmaktadır. Gözün ışık titremesine karşı en yüksek hassasiyetinin 8,7 Hz'e eşit frekans aralığında olduğu tespit edilmiştir. Bu nedenle, önemli görsel voltajlarla çalışma aydınlatması sağlayan akkor lambalar için, günlük yaşamdaki pompa lambaları için -% 0,4, flüoresan lambalar ve diğer elektrik alıcıları için - 0,6 olan voltaj değişikliğine% 0,3'ten fazla izin verilmez.

İzin verilen salınım aralıkları şekil 2'de gösterilmiştir. 1.

Pirinç. 1. İzin verilen voltaj dalgalanmaları: 1 - yüksek görsel voltajda akkor lambalı çalışma aydınlatması, 2 - ev tipi akkor lambalar, 3 - flüoresan lambalar

Bölge I, pompaların ve ev aletlerinin, II - vinçlerin, yük asansörlerinin, III - ark ocaklarının, manüel direnç kaynağının, IV - pistonlu kompresörlerin ve otomatik direnç kaynağının çalışmasına karşılık gelir.

Aydınlatma şebekesindeki voltaj değişim aralığını azaltmak için, aydınlatma şebekesinin alıcılarının ayrı güç kaynağı ve farklı güç transformatörlerinden gelen güç yükü, güç şebekesinin uzunlamasına kapasitif kompanzasyonu ve ayrıca senkron elektrik motorları ve yapay reaktif kaynaklar güç (gerekli reaktif gücü elde etmek için akımı kontrollü valfler kullanılarak üretilen reaktörler veya kapasitör bankları).

Voltaj dalgalanmalarının dozu

Voltaj dalgalanmalarının dozu, voltaj değişim aralığı ile aynıdır ve uygun cihazlarla donatılır donatılmaz mevcut elektrik şebekelerine verilir. "Gerilim dalgalanmalarının dozu" göstergesini kullanırken, dikkate alınan göstergeler birbirinin yerine geçebileceğinden, voltaj değişim aralığının kabul edilebilirliğine ilişkin bir değerlendirme yapılamaz.

Voltaj dalgalanmalarının dozu, aynı zamanda, 0,5 ila 0,25 Hz frekans aralığında yanıp sönen ışık nedeniyle belirli bir süre boyunca biriken bir kişide tahrişe neden olan voltaj dalgalanmalarının ayrılmaz bir özelliğidir.

Aydınlatma tesisatlarının bağlı olduğu elektrik şebekesindeki voltaj dalgalanmalarından (ψ, (%)2) izin verilen maksimum doz değeri aşağıdakileri geçmemelidir: 0,018 - önemli görsel voltajın gerekli olduğu odalarda akkor lambalarla; 0,034 - diğer tüm odalarda akkor lambalarla; 0,079 — flüoresan lambalarla.

Gerilim eğrisinin sinüzoidal olmayan faktörü

Güçlü redresör ve konvertör kurulumlarının yanı sıra ark fırınları ve kaynak tesislerinde, yani doğrusal olmayan elemanlarda çalışırken, akım ve gerilim eğrileri bozulur. Sinüzoidal olmayan akım ve gerilim eğrileri, farklı frekansların harmonik salınımlarıdır (endüstriyel frekans en düşük harmoniktir, ona göre tüm diğerleri daha yüksek harmoniklerdir).

Güç kaynağı sistemindeki daha yüksek harmonikler, ek enerji kayıplarına neden olur, kosinüs kapasitörlü pillerin, elektrik motorlarının ve transformatörlerin hizmet ömrünü azaltır, röle koruma ve sinyallemenin ayarlanmasında ve ayrıca tristörler tarafından kontrol edilen elektrikli sürücülerin çalışmasında zorluklara yol açar, vb. . .

Elektrik şebekesindeki daha yüksek harmoniklerin içeriği, ifade ile belirlenen kNSU voltaj eğrisinin sinüzoidal olmayan katsayısı ile karakterize edilir.

burada N, dikkate alınan harmonik bileşenlerin sonuncusunun sırasıdır, Uн - harmonik voltajın, kV'nin n'inci (н = 2, ... Н) bileşeninin etkin değeri.

Normal ve izin verilen maksimum kNSU değerleri sırasıyla: 1 kV - 5 ve% 10'a kadar olan bir elektrik şebekesinde, 6 - 20 kV - 4 ve% 8'lik bir elektrik şebekesinde, 35 kV bir elektrik şebekesinde — %3 ve %6, 110 kV ve üzeri elektrik şebekesinde %2 ve %4.

Daha yüksek harmonikleri azaltmak için, belirli bir harmonikte rezonansa ayarlanmış endüktif ve kapasitif direncin bir seri bağlantısı olan güç filtreleri kullanılır. Düşük frekanslardaki harmonikleri ortadan kaldırmak için çok sayıda fazlı dönüştürücü tesisatları kullanılır.

Tek (çift) sıralı harmonik voltajın n'inci bileşeni katsayısı

Katsayı nTek (çift) sıradaki voltajın bu harmonik bileşeni, voltajın n'inci harmonik bileşeninin etkin değerinin, temel frekansın voltajının etkin değerine oranıdır, yani. kU (n) = (Un/Un) x %100

kU (n) katsayısının değeri ile spektrum, bastırılması için ilgili güç filtrelerinin tasarlanması gereken n-x harmonik bileşenler tarafından belirlenir.

Normal ve izin verilen maksimum değerler sırasıyla aşağıdakileri aşmamalıdır: 1 kV - 3 ve% 6'ya kadar bir elektrik şebekesinde, 6 - 20 kV bir elektrik şebekesinde 2,5 ve% 5, bir elektrik şebekesinde 35 kV - %2 ve %4, 110 kV elektrik şebekesinde %1 ve %2'nin üzerinde.

Voltaj dengesizliği

Voltaj dengesizliği, tek fazlı elektrik alıcılarının yüklenmesi nedeniyle oluşur. 1 kV'un üzerindeki gerilimlere sahip dağıtım şebekeleri, izole edilmiş veya kompanze edilmiş bir nötr ile çalıştığından, o zaman voltaj asimetrisi Negatif dizi voltajının ortaya çıkması nedeniyle. Asimetri, eşitsizlik şeklinde kendini gösterir. hat ve faz gerilimi ve negatif bir ardışık faktör karakterize edilir:

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

burada U2(1), üç fazlı gerilim sisteminin kV temel frekansındaki negatif dizi geriliminin rms değeridir. U değeri2(1), temel frekansta üç gerilim ölçülerek elde edilebilir, örn. UA(1), UB (1), UB (1)... Sonra

burada yA, yB ve y° C — faz iletkenliği A, B ve ° C alıcı.

1 kV'un üzerindeki gerilimlere sahip şebekelerde, gerilim asimetrisi esas olarak tek fazlı elektrotermal tesisatlardan (dolaylı ark ocakları, dirençli ocaklar, endüksiyon kanallı fırınlar, elektroslag eritme tesisatları, vb.) kaynaklanır.

Negatif dizi voltajının varlığı, senkron jeneratörlerin uyarma sargılarının ek ısınmasına ve titreşimlerinde artışa, elektrik motorlarının ek ısınmasına ve izolasyonlarının hizmet ömründe keskin bir azalmaya, üretilen reaktif güçte bir azalmaya yol açar mı? güç kondansatörleri, hatların ve transformatörlerin ek ısıtılmasıyla mı? röle korumasının vb. yanlış alarm sayısını artırmak.

Simetrik bir elektrik alıcısının terminallerinde normalde izin verilen dengesizlik oranı %2'dir ve izin verilen maksimum oran %4'tür.

Tek fazlı güç tüketicileri ayrı transformatörler tarafından beslendiğinde ve ayrıca tek fazlı yükler tarafından tüketilen negatif bileşen eşdeğer akımı dengeleyen kontrollü ve kontrolsüz dengeleme cihazları kullanıldığında dengesizliğin etkisi büyük ölçüde azalır.

1 kV'a kadar gerilime sahip dört telli şebekelerde, faz gerilimleriyle ilişkili tek fazlı alıcıların neden olduğu bir dengesizliğe, akımın nötr telden geçişi ve dolayısıyla sıfır bileşen geriliminin görünümü eşlik eder. .

Sıfır bileşen gerilim faktörü k0U = (U0(1)/ Un.f.) x %100,

burada U0 (1) — temel frekansın etkin sıfır bileşen voltaj değeri, kV; un.f. — faz geriliminin nominal değeri, kV.

U0(1) miktarı, üç faz gerilimlerinin temel frekansta ölçülmesiyle belirlenir, örn.

burada tiA, vB, c° C, yO — alıcının A, B, C fazlarının iletkenliği ve nötr telin iletkenliği; UA(1), UB(1), UVB(1) - Faz gerilimlerinin RMS değerleri.

İzin verilen değer U0(1), normal seviye olarak %2'lik sıfır dizi faktörü ve maksimum seviyenin %4'ü ile karşılanan voltaj tolerans gereksinimleri ile sınırlıdır.

Değerin düşürülmesi, tek fazlı bir yükün fazlar arasında rasyonel olarak dağıtılmasının yanı sıra nötr telin enine kesitinin faz tellerinin enine kesitine arttırılması ve bir dağıtım şebekesinde transformatörlerin kullanılmasıyla sağlanabilir. yıldız zikzak bağlantı grubu ile.

Gerilim sarkması ve gerilim düşmelerinin yoğunluğu

Voltaj düşüşü - bu, elektrik şebekesinin bir noktasında voltajda ani ve önemli bir azalmadır, ardından voltajın birkaç periyottan birkaç on saniyeye kadar bir zaman aralığından sonra başlangıç ​​​​seviyesine veya ona yakın bir seviyeye geri dönmesidir.

Gerilim düşüşünün süresi ΔTpr, gerilim düşüşünün ilk anı ile gerilimin başlangıç ​​seviyesine veya ona yakın seviyeye geri dönme anı arasındaki zaman aralığıdır (Şekil 2), yani. ΔTpr = Tvos — Trano

Pirinç. 2. Gerilim düşüşünün süresi ve derinliği

Anlamı ΔTpr, birkaç periyottan birkaç on saniyeye kadar değişir. Gerilim düşüşü, gerilimin nominal değeri ile gerilimin minimum etkin değeri Umin arasındaki fark olan ve gerilim düşüşü sırasında nominal değerin yüzdesi olarak ifade edilen dip δUpr'nin yoğunluğu ve derinliği ile karakterize edilir. voltaj veya mutlak birimlerde.

δUpr miktarı şu şekilde belirlenir:

δUpr = ((Un — Umin)/ Un) x %100 veya δUpr = Un — Umin

Gerilim sarkma yoğunluğu m*, belirli bir derinlik ve süredeki gerilim düşmelerinin ağda meydana gelme sıklığını temsil eder, yani; m* = (m (δUpr, ΔTNC)/М) NS %100, burada m (δUpr, ΔTNS) — T sırasında δUpr derinliğindeki gerilim düşüşlerinin sayısı ve ΔTNS süresi; M - T sırasındaki toplam voltaj düşüşü sayısı.

Bazı elektrikli cihaz türleri (bilgisayarlar, güç elektroniği), bu nedenle, bu tür alıcılar için güç kaynağı projeleri, voltaj düşüşlerinin süresini, yoğunluğunu ve derinliğini azaltacak önlemler sağlamalıdır. GOST, voltaj düşüşleri süresince izin verilen değerleri göstermez.

Darbe gerilimi

Bir voltaj dalgalanması, voltajda ani bir değişiklik ve ardından voltajın birkaç mikrosaniye ila 10 milisaniyelik bir süre içinde normal seviyesine geri gelmesidir. Darbe gerilimi Uimp'in maksimum anlık değerini temsil eder (Şekil 3).

Pirinç. 3. Darbe gerilimi

Darbe gerilimi, gerilim darbesi ile darbenin başlama anına karşılık gelen temel frekansın voltajının anlık değeri arasındaki fark olan darbe genliği U 'imp ile karakterize edilir. Darbe süresi Timp — gerilim darbesinin başlangıç ​​anı ile gerilimin anlık değerinin normal seviyeye geri dönüş anı arasındaki zaman aralığı. Nabzın genişliği Timp0.5 genliğinin 0.5 seviyesinde hesaplanabilir (bkz. Şekil 3).

Darbe gerilimi bağıl birimlerde ΔUimp = Uimp / (√2Un) formülü ile belirlenir.

Voltaj darbelerine duyarlı bilgisayarlar, güç elektroniği vb. gibi elektrik alıcıları da vardır. Darbe gerilimleri, elektrik şebekesindeki anahtarlamanın bir sonucu olarak ortaya çıkar. Belirli güç kaynağı tasarımları tasarlanırken darbe voltajı azaltma önlemleri dikkate alınmalıdır. GOST, darbe voltajının izin verilen değerlerini belirtmez.

frekans sapması

Frekanstaki değişiklikler, türbin hızı kontrol cihazlarının toplam yükündeki ve özelliklerindeki değişikliklerden kaynaklanmaktadır. Büyük frekans sapmaları, yetersiz aktif güç rezervi ile yavaş, düzenli yük değişimlerinden kaynaklanır.

Voltaj frekansı, elektriğin kalitesini düşüren diğer fenomenlerin aksine, sistem çapında bir parametredir: bir sisteme bağlı tüm jeneratörler, aynı frekansta - 50 Hz'lik bir voltajda elektrik üretir.

Kirchhoff'un birinci yasasına göre, elektrik üretimi ile elektrik üretimi arasında her zaman katı bir denge vardır. Bu nedenle, yükün gücündeki herhangi bir değişiklik, frekansta bir değişikliğe neden olur ve bu da, "türbin-jeneratör" bloklarının akışı ayarlamaya izin veren cihazlarla donatıldığı jeneratörlerin aktif güç üretiminde bir değişikliğe yol açar. elektrik sistemindeki frekans değişimlerine bağlı olarak türbindeki enerji taşıyıcısının

Yükte belirli bir artış ile "türbin-jeneratör" bloklarının gücünün tükendiği ortaya çıkıyor. Yük artmaya devam ederse, denge daha düşük bir frekansta yerleşir—frekans kayması meydana gelir. Bu durumda, nominal frekansı korumak için bir aktif güç açığından bahsediyoruz.

En nominal değerinden frekans sapması Δf, Δf = f — fn formülüyle belirlenir, burada — sistemdeki frekansın mevcut değeridir.

Frekanstaki 0,2 Hz'in üzerindeki değişiklikler, elektrik alıcılarının teknik ve ekonomik özellikleri üzerinde önemli bir etkiye sahiptir, bu nedenle izin verilen normal frekans sapma değeri ± 0,2 Hz ve izin verilen maksimum frekans sapma değeri ± 0,4 Hz'dir. Acil durum modlarında, yılda en fazla 90 saat boyunca +0,5 Hz ila - 1 Hz frekans sapmasına izin verilir.

Frekansın nominal değerden sapması, şebekedeki enerji kayıplarının artmasına ve teknolojik ekipmanların üretkenliğinin azalmasına neden olur.

Faz ve faz gerilimleri arasındaki gerilim genliği modülasyon faktörü ve dengesizlik faktörü

Genlik modüle edici voltaj, voltaj dalgalanmalarını karakterize eder ve belirli bir zaman aralığı için alınan modüle edilmiş voltajın en büyük ve en küçük genliğinin yarı farkının voltajın nominal veya taban değerine oranına eşittir, yani.

kmod = (Unb — Unm) / (2√2Un),

burada Unb ve Unm - sırasıyla modüle edilmiş voltajın en büyük ve en küçük genliği.

Faz gerilimleri arasındaki dengesizlik faktörüsne.mf, faz-faz gerilim dengesizliğini karakterize eder ve faz-faz gerilim dengesizliğinin salınımının gerilimin nominal değerine oranına eşittir:

diz.mf = ((Unb — Unm) /Un) x %100

burada Unb ve Unm-üç fazlı faz gerilimlerinin en yüksek ve en düşük etkin değeri.

Faz voltajı dengesizlik faktörü kneb.f, faz voltajı dengesizliğini karakterize eder ve faz voltajı dengesizliğinin salınımının faz voltajının nominal değerine oranına eşittir:

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

burada Unb ve Unm — üç faz gerilimlerinin en yüksek ve en düşük etkin değeri, Un.f — faz geriliminin nominal değeri.

Ayrıca okuyun: Elektrik enerjisinin kalitesini iyileştirmek için önlemler ve teknik araçlar