Качество электроэнергии - основы мониторинга и анализа

Тема в разделе 'Электрика, свет, освещение', создана пользователем energom, 8 июн 2010.

  1. energom Бывалый

    На форуме с:
    1 июл 2009
    Сообщения:
    41
    Симпатии:
    0
    Баллы:
    133
    Введение

    В своей текущей деятельности компаниям приходится постоянно стремиться к повышению уровня прибыльности путем увеличения производительности труда, максимального использования активов и выполнения больших объемов работ с затратой меньших ресурсов (персонал, материалы, время). В той или иной мере все это может быть достигнуто с помощью использования современного технологического и, прежде всего информационного оборудования: персональных компьютеров (ПК), сетей и средств связи.

    Увеличение потребления электрической энергии приводит к необходимости использования все более эффективных источников питания для информационного оборудования, программируемых логических контроллеров (PLC) и других устройств. Уже давно замечено, что подобные приборы могут выступать как источниками, так и жертвами неисправностей в электрической системе.

    Решение большого количества проблем заставляет многие компании брать на себя некоторые или все работы, связанные с профилактическим либо срочным обслуживанием. Хотя специализированные сервисные организации выполняют данные работы в сжатые сроки и с меньшим количеством персонала.

    Значительный процент данных работ обусловлен проблемами, связанных с качеством энергии либо с распределительной электросетью. Понимание базовых основ наиболее общих явлений, связанных с качеством энергии, позволяет компаниям более качественно обслуживать свое электрохозяйство, что дает лучшие возможности достижения поставленных коммерческих целей.

    Основные электрические законы

    В современных электрических системах напряжение или ток как правило не являются идеально синусоидальными сигналами частоты 50 Гц, как показано на рис. 1.
    Синусоидальная форма кривой переменного напряжения или тока
    Рис. 1. Синусоидальная форма кривой переменного напряжения или тока

    Гармониками называются частоты, кратные основной частоте (100Гц, 150Гц, 200Гц и т.д.). Источники питания многих производимых в настоящее время приборов (ПК, лазерные принтеры, PLC и др.) потребляют ток только в течение части синусоиды, что приводит к периодическим токам (рис. 2), вызывающим искажение гармонического напряжения.

    Искаженная волна
    Рис. 2. Искаженная волна

    Существуют два основных закона, которые необходимо знать с целью разобраться с большинством проблем, связанных с качеством электроэнергии.

    Первым является закон Ома, указывающий, что производимое напряжение равно току, умноженному на сопротивление (U=IR). Аналогично, ток будет равен напряжению, деленному на сопротивление (I=U/R). Сопротивление (импеданс) может быть простым резистивным (активным) либо комплексным нелинейным Z, например, индуктивным, с различной амплитудой и фазой на разных частотах. Закон Ома применим не только к компонентам на основной, фундаментальной частоте, но и на всех других частотах. Произведение периодического тока на периодическое сопротивление дает периодическое напряжение.

    Закон Кирхгофа утверждает, что сумма падений напряжения по замкнутому контуру должна равняться нулю. В однофазной цепи с единственной нагрузкой (см. рис. 3), ток (IL), идущий от источника (US), течет через сопротивление источника (ZS) и нагрузочное сопротивление (ZL). Сопротивление источника представляет суммарное сопротивление всех проводов и трансформатора. Произведение тока IL на ZS равно падению напряжения UZ. То, что выработано, должно равняться тому, что потреблено, следовательно, US = UZ +UL.

    Если ток, потребляемый нагрузкой, нарастает, как, например, при пуске двигателя либо при коротком замыкании, то увеличится ток IL. Согласно закону Ома, соответственно увеличится падение напряжения UZ . Если напряжение источника US останется на прежнем уровне (нет перегрузки), то сумма напряжений по всей цепи покажет уменьшение напряжения, приходящегося на нагрузку (UL – US= UZ ). Обратное будет верно, если ток будет уменьшаться, что приведет к росту напряжения на нагрузке.

    Это является базовым источником широкого класса явлений, связанных с качеством энергии, включающего провалы, всплески, флуктуации напряжения (фликер) и переходные процессы.

    Однофазная эквивалентная схема
    Рис. 3. Однофазная эквивалентная схема

    Основные понятия качества электроэнергии

    Качество электроэнергии (отклонения от нормы, возмущения) обычно определяется в терминах напряжения питания. Данные явления можно разбить на три основных категории: изменения действительного (RMS) значения напряжения, переходное напряжение и искажения формы сигнала напряжения. Большинство стандартов качества опираются на понятие напряжения, хотя очень часто источником проблемы является ток.

    Наиболее исчерпывающим документом в России является стандарт ГОСТ 13109-97 «Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения.» Документ дает основные понятия о качестве электроэнергии показателях и нормах качества электроэнергии, устанавливает требования к погрешностям измерений качества электроэнергии, разъясняет свойства электрической энергии, а также определяет наиболее вероятных виновных в нарушениях качества электроэнергии.

    В Европе основной регламентирующий документ это EN50160- оценка качества напряжения. В США - IEEE Std 1159 1995 Recommended Practice for Monitoring Electric Power Quality (Рекомендуемые работы при мониторинге качества электрической энергии). Полезной является также соответствующая глава в стандарте NFPA 70B Electrical Equipment Maintenance (Обслуживание электрического оборудования).

    Изменения действительного (RMS) значения

    Первая категория заключается в таких вариациях действительного (RMS) значения напряжения, как провалы, всплески и обрыв напряжения. Перед тем как углубиться в их изучение, полезно конкретизировать, что понимается под RMS значением. RMS значение – это математическая процедура для расчета эффективной амплитуды переменного или знакопеременного (AC) сигнала, сравниваемого с постоянным (DC) сиг
    energom, 8 июн 2010
    #1
  2. Root Бывалый

    На форуме с:
    15 июн 2008
    Сообщения:
    1.844
    Симпатии:
    219
    Баллы:
    498
    Хорошо, подключили мы к сетевой розетке в доме анализатор гармоник, частотомер, вольтметр и узнали - вторая, третья и четвертая гармоника составляют 30% от уровня основной, частота гуляет от процентов на 20, от 45 герц до 55, амплитуда напряжения в сети скачет от 180 до 250 вольт. Что дальше? Как повлиять на недобросовестного поставщика электроэнергии? Что можно реально предпринять, чтобы заставить организацию сбывающую нам электроэнергию позаботиться о должном ее качестве?
    Root, 4 июл 2010
    #2
  3. Raptor Интерн

    На форуме с:
    10 янв 2009
    Сообщения:
    112
    Симпатии:
    6
    Баллы:
    187
    Ув. Root, не мешайте челу. Ну нашел он обрывки шпор по електротехнике и решил опубликовать в инете. Спасибо, что не нарисовали в векторной форме токи, напряжения и не использовали интегралы и матрицы.


    Первый закон (ЗТК, Закон токов Кирхгофа) гласит, что алгебраическая сумма токов в любом узле любой цепи равна нулю (значения вытекающих токов берутся с обратным знаком):

    Иными словами, сколько тока втекает в узел, столько из него и вытекает. Данный закон следует из закона сохранения заряда. Если цепь содержит p узлов, то она описывается p − 1 уравнениями токов. Этот закон может применяться и для других физических явлений (к примеру, водяные трубы), где есть закон сохранения величины и поток этой величины.

    Второй закон (ЗНК, Закон напряжений Кирхгофа) гласит, что алгебраическая сумма падений напряжений по любому замкнутому контуру цепи равна алгебраической сумме ЭДС, действующих вдоль этого же контура. Если в контуре нет ЭДС, то суммарное падение напряжений равно нулю:
    для постоянных напряжений ;
    для переменных напряжений .

    Иными словами, при обходе цепи по контуру, потенциал, изменяясь, возвращается к исходному значению. Если цепь содержит ветвей, из которых содержат источники тока ветви в количестве , то она описывается уравнениями напряжений. Частным случаем второго правила для цепи, состоящей из одного контура, является закон Ома для этой цепи.

    Законы Кирхгофа справедливы для линейных и нелинейных цепей при любом характере изменения во времени токов и напряжений. (это отрывок из Википедии)
    Raptor, 19 июл 2010
    #3
  4. Андрей Кислов Старший мастер

    На форуме с:
    12 июл 2011
    Сообщения:
    1.316
    Симпатии:
    171
    Баллы:
    498
    И для кого эта информация? Проблемы входящего напряжения потребителям действительно существуют, хотя подающее напряжение и должно регламентироваться ГОСТом. Обычно оно должно отслеживаться на подстанциях , но контроль должен производить и мы сами. Поставщики электроэнергии хитрят в первую очередь для того, что бы мы платили больше за поставленную электроэнергию и поставляют по верхнему пределу 240В-250В, что приводит и перегоранию ламп, к преждевременному выходу бытовой техники, токи в электродвигателях возрастают даже и не по линейной зависимости.
    Андрей Кислов, 10 авг 2011
    #4
  5. Evgeniy Petrjak Ученик

    На форуме с:
    4 июл 2011
    Сообщения:
    73
    Симпатии:
    9
    Баллы:
    87
    Интересно, какая польза от этого беспредметного чеса с воспоминаниями знаний о электротехнике. Energom подкинул тему для разговора , скопировав из какого-то учебника, а мы должны ее обсуждать. А как Вы считаете качество линий электропередач не может влиять на качество электроэнергии и на выход из строя лампочек и другого электрооборудования?
    Evgeniy Petrjak, 25 авг 2011
    #5
  6. Олег Ворченков Мастер

    На форуме с:
    16 дек 2013
    Сообщения:
    383
    Симпатии:
    25
    Баллы:
    258
    В системе электроэнергии все взаимосвязано и каждая часть зависит от другой. Если одна плохо передает - вторая плохо отдаст.
  7. РоманБ Специалист

    На форуме с:
    26 июн 2011
    Сообщения:
    2.842
    Симпатии:
    222
    Баллы:
    548
    Влияет, конечно же. Если провода плохие, то до приборов просто может электричество не дойти.
    РоманБ, 25 дек 2013
    #7
  8. Олег Ворченков Мастер

    На форуме с:
    16 дек 2013
    Сообщения:
    383
    Симпатии:
    25
    Баллы:
    258
    Оно не просто не дойдет, а если не дай Бог замыкание и все пожар, а это влетит в копейку, так что покупать надо хорошие кабеля.
  9. Hiker Мастер

    На форуме с:
    15 дек 2013
    Сообщения:
    217
    Симпатии:
    37
    Баллы:
    213
    Последний раз такое в универе читал - прямо таки лекция с физики. Действительно, кабеля нужны недурные.
    Hiker, 26 дек 2013
    #9
  10. Canton Ученик

    На форуме с:
    23 дек 2013
    Сообщения:
    42
    Симпатии:
    6
    Баллы:
    72
    Мониторю напряжение постоянно. Что творится - можно глянуть на картинке. Спастись можно только установкой регенераторов с двойным преобразованием Система_00003.jpg
    Canton, 28 дек 2013
    #10
  11. novic Специалист

    На форуме с:
    17 апр 2011
    Сообщения:
    2.878
    Симпатии:
    275
    Баллы:
    578
    Какое там качество, у нас если сосед на сварке работает, то напряжение сразу падает. Это хорошо заметно при работе лампочек накаливания.
    novic, 28 дек 2013
    #11
  12. Chenmuhin Ученик

    На форуме с:
    3 фев 2014
    Сообщения:
    69
    Симпатии:
    3
    Баллы:
    71
    Напрямую с качеством электроэнергии сталкиваются организации и частные лица , которые производят электроэнергию ( ветровая , солнечная) и хотят реализовать её государству. Встречался с такой проблемой в Белоруссии ( индивидуальный предприниматель излишки получаемой электроэнергии от солнечных батарей продавал государству). Так для подтверждения качества своей продукции он затратил средств больше , чем на организацию бизнеса. В этом деле качество очень важный вопрос. На сегодняшний день электричество ,как воздух.Его никто не замечает когда оно есть, как только его нет - тогда оврал.
    Chenmuhin, 23 фев 2014
    #12

Поделиться этой страницей