Основные показатели качества электрической энергии

Для самых распространенных электрических сетей 3х-фазного тока основные показатели качества электрической энергии следующие:

1) колебания и отклонения рабочей частоты;

2) размах и отклонения изменения номинального напряжения;

3) несинусоидальность кривой формы рабочего напряжения;

4) несимметрия 3х-фазной сети, а также смещение нейтрали;

5) неуравновешенность рабочего напряжения.

Отклонение рабочей частоты является разностью между ее номинальным и фактическим значениями, которая усреднена за 10 минут. В своём нормальном режиме работы отклонения частоты должны находиться в пределах около ±0,1 Гц. Колебания рабочей частоты обуславливается разностью между наименьшим и наибольшим значениями основной рабочей частоты за некоторый промежуток времени. Эти колебания и отклонения частоты напрямую влияют на качество электрической энергии.

Отклонение номинального напряжения представляет собой относительную разность (выражаемой в процентах) между его номинальным Uном и фактическим U значениями, которая возникает при относительно медленном изменении своего режима.

Колебания рабочего напряжения обуславливается размахом его изменения - то есть, относительной разностью между наименьшим Umin и наибольшим Umax действующими значениями электрического напряжения. На колебания рабочего напряжения также влияют и режимы технологических систем, пуски электрических двигателей, работа сварочных аппаратов, мощных дуговых печей, различных выпрямительных установок и т.д. Для уменьшения колебаний понижают сопротивление питающей электросети, используют конденсаторы, приближают электрические приемники к источникам электропитания и т.д.

Несинусоидальность формы кривой рабочего напряжения обуславливается составом присутствующих высших гармоник. Высшие гармонические составляющие негативно действуют на работу электрических приемников и электросетей, систем связи и автоматики, различных измерительных устройств, вычислительной техники и прочей электроники. Источники таких гармоник — это, прежде всего выпрямительные элементы у потребителей, электрической передачи постоянного тока, силовые электрические трансформаторы, сварочные аппараты, дуговые электрические печи и т.д; которые значительно ухудшают качество электрической энергии в сетях.

Значение коэффициента n-ой гармонической составляющей напряжения в процентах при i-ом наблюдении вычисляют по формуле:

, (13.3)

где U_(n)i - действующее значение напряжения n-ой гармоники;

U_(1)i - действующее значение напряжения основной частоты

Несимметрия 3х-фазной системы электроснабжения может появляться не только при аварийных ситуациях (отключении или обрыве одной фазы), но и в нормальных рабочих режимах (при работе единичных довольно мощных однофазных электрических нагрузок). В случае несимметричного режима сильно ухудшаются условия функционирования приемников и всех имеющихся элементов электросети (понижается качество электрической энергии): уменьшается экономичность и продолжительность срока службы устройств, снижается пропускная способность электросети и т.д.