Что является важным показателем качества электроэнергии

Лекция № 2 Качество электрической энергии.

разработка мероприятий для устранения ухудшения качества электроэнергии.

Показатели качества.

Электрооборудование и потребители электрической энергии могут развивать номинальную мощность и иметь максимальный коэффициент полезного действия только при определённых параметрах подводимого напряжения, частоты питающего тока и других показателях. Однако, подводимое к приёмникам напряжение может существенно отличаться от требуемого. Так же может изменяться частота питающего тока. Эти отклонения могут негативно влиять на работу оборудования и приёмников электроэнергии, а в некоторых случаях даже могут выйти из строя.

Причины, вызывающие отклонения параметров сети от номинальных значений могут быть разнообразными: непрерывное изменение нагрузки потребителей, плановые коммутации и изменения конфигурации сети, аварии.

К показателям качества электрической энергии относят:

отклонение напряжения от номинального;

несимметрия фазных напряжений для трёхфазной сети;

пульсации напряжения для установок постоянного тока;

отклонение частоты от номинальной;

несинусоидальность формы кривой напряжения.

Отклонение напряжения.

Отличие напряжения, подведённого к зажимам электроприёмников от номинального значения является одним из основных показателях качества и имеет место быть весьма часто. В процессе нормальной эксплуатации заводской сети возникают плавные отклонения напряжения от номинального, либо резкие, обычно кратковременные, колебания напряжения. Здесь мы не рассматриваем значительные отклонения и колебания напряжения от номинальных, способных вызвать электрический пробой изоляции оборудования, поскольку такое повреждение тема отдельного раздела и ведёт к несоизмеримо высоким экономическим потерям.

Отклонения напряжения V – разность между его фактическим значением U и номинальным напряжением сети U_ном, возникают при изменении напряжения меньше 1% в секунду. Отклонения напряжения удобнее выражать в относительных единицах:

Отклонения напряжения допускаются:

-2,5 — +5 % для приборов рабочего освещения, а также прожекторов;

-5 — +10 % для электродвигателей и аппаратов для их пуска;

-5 — +5 % для остального оборудования.

На предприятиях наиболее распространёнными приёмниками являются асинхронные двигатели для привода различных устройств. При изменении напряжения сети по сравнению с номинальным, активная мощность на валу двигателя остаётся постоянной, но изменяются потери активной мощности в нём. Реактивная мощность при этом существенно меняется, что сокращает срок службы электродвигателя.

Предприятия несут дополнительные расходы (читай убытки) как из-за снижения производительности оборудования (особенно на поточных установках), так и из-за преждевременного выхода из строя электродвигателей. Значительное сокращение срока службы двигателей наблюдается при снижении напряжения при неизменном моменте на валу, чем при повышении напряжения.

Ещё большее влияние на производственные технологические процессы оказывает отклонение напряжения в установках для электротермических процессов. При уменьшении напряжения значительно уменьшается производительность электрических печей, что приводит к увеличению продолжительности технологических процессов нагрева, а также к браку выпускаемой продукции.

Гораздо меньшее влияние отклонения напряжения оказывает на работу ПЭВМ и другое микропроцессорное оборудование, поскольку в современных устройствах предусмотрены аппаратные меры для нейтрализации влияния отклонения напряжения.

Основными факторами, определяющими качество напряжения в системах электроснабжения, являются: нарушение баланса реактивной мощности у потребителя, режим регулирования напряжения у источника питания, наличие однофазных нагрузок большой мощности и. т. д. Исходя из этого, основными мероприятиями для уменьшения отклонения напряжения являются:

выбор рациональных напряжений внутризаводской сети;

компенсация реактивной мощности нагрузок потребителя;

внедрение устройств регулирования напряжения.

Колебания напряжения характеризуются размахом изменения напряжения. Это относительная разность между максимальным U_max и минимальным U_min действующим значением напряжения при относительно быстром изменении напряжения, не менее 1 % в секунду:

Колебания напряжения вызываются режимами технологических установок – пусками электродвигателей, работой сварочных агрегатов, выпрямительных установок и др.

Колебания напряжения особенно негативно сказываются на работе осветительных установок. При этом наблюдаются мигания ламп — фликер, резкие изменения светового потока, которые отрицательно сказываются на зрение персонала, приводят к быстрой утомляемости и снижению производительности труда.

При колебаниях напряжения в сварочных цехах наблюдается снижение качества сварного шва из-за нестабильности дуги. На других установках при колебаниях напряжения более 20% наблюдались отключения магнитных пускателей работающих электродвигателей.

Уменьшить колебания напряжения можно за счёт снижения сопротивления питающей сети, применения продольной компенсации, приближение приёмников с резкопеременной нагрузкой к источникам питания, приближение либо выделение на отдельные линии и питающие трансформаторы потребителей не допускающих толчков напряжения к источникам питания, использование автоматического регулирования возбуждения мощных синхронных двигателей, работающих в режиме перевозбуждения для уменьшения набросов реактивной мощности.

Качество электрической энергии

В типовом договоре энергоснабжения детально прописаны обязательства поставщика. Одно из них касается показателей качества электроэнергии. Будет полезным узнать, что конкретно подразумевается под этим термином, о каких показателях идет речь, а также получить информацию о действующих нормативных документах. Эти сведения позволят грамотно составить претензию к поставщику, если качество электроэнергии не отвечает установленным требованиям стандарта ГОСТ.

Что такое качество электроэнергии?

Для каждого типа электрической сети установлены определенные характеристики (параметры качества). Соответствие между ними и действительными значениями определяет качество электрической энергии.

Изменения ПКЭ могут возникнуть вследствие потерь электроэнергии при передаче на расстояние, увеличением потребляемой нагрузки, электромагнитных явлений и т.д.

Для оценки качества электричества осуществляются замеры основных показателей КЭ. Подробно они расписаны в нормах ГОСТа 13109-97, а также в его новой редакции 13109 99, приведем выдержки с кратким описанием каждого показателя.

Основные показатели качества электроэнергии

Поскольку идеального соответствия номинальным параметрам добиться невозможно, в нормировании показателей предусмотрены отклонения. Они могут быть допустимыми и предельно допустимыми. Ниже перечислены основные показатели качества и указаны приемлемые нормы для каждого из них

Отклонение напряжения

Данный показатель определяется при помощи специального коэффициента, характеризующего установившиеся отклонения по отношению к номинальным. Для расчета используется следующая формула: δU_уст = 100% * (U_т — U_н)/_Uн , где U_т – текущий показатель , U_н – номинальный. Измерения показателей качества производится на приемниках электроэнергии. Осцилограмма данного процесса представлена ниже.

Рис. 1. Установившееся отклонение и колебания напряжения

Такие отклонения качества характерны при существенных изменениях нагрузки или больших потерях в процессе передачи электроэнергии. Допустимыми считаются показатели при U_уст не более 5,0%, предельно допустимые – 10,0%.

Колебания напряжения

Данный параметр характеризует временные отклонения амплитуды колебаний электротока. Осцилограмма процесса представлена на рисунке 1. Это составной параметр качества электроэнергии, поскольку для характеристики колебаний напряжения необходимо учитывать:

• размах изменений;
• дозу колебаний (частоту повторений) ;
• длительность отклонений.

Для первых двух пунктов необходимо дать небольшие пояснения.

Размах изменения напряжения.

Данный параметр качества электроэнергии описывается разностью между максимальными и минимальными отклонениями. Коэффициент размаха определяется следующей формулой: (U_Pmax — U_Pmin)/U_ном , где U_Pmax – максимальная величина размаха, U_Pmin – минимальная, U_ном – номинальное значение. Допустимое значение для коэффициента размаха – не более 10%.

Доза колебаний напряжения.

Данный критерий служит для описания частоты, с которой происходят отклонения. Следует учитывать, что если временной период между колебаниями меньше 30,0 миллисекунд, то их необходимо рассматривать как одно отклонение.

Для расчета используется следующее выражение: F_повт = m/T , при этом m определяет количество изменений за определенный временной период измерений – Т, равный 10-ти минутам. Нормы этого показателя напрямую связаны с дозой фликера, она будет описана ниже.

Отклонение частоты

В системах общего назначения для этого параметра установлено значение 50,0 Гц. Нормы стандарта допускают увеличение или уменьшение частоты на 2,0% или 4,0% (допустимые и предельные показатели, соответственно). Превышение допустимых отклонений частоты приводит выходу из строя импульсных БП, сбоям в работе электрогенераторов.

Доза фликера

Данный параметр описывает влияние на человека, производимое мерцанием источников света по причине изменения амплитуды электротока. Измерения производятся при помощи специальных приборов, определяющих допустимое мерцание.

Коэффициент временного перенапряжения

Эта характеристика определяет насколько текущая амплитуда выше предельно допустимого порога. Такие отклонения характерны при КЗ или коммутационных процессах. Случайный характер отклонений не позволяет нормировать показатель, но собранная статистика используется при определении качества электроэнергии однофазной или трехфазной сети.

Осцилограмма перенапряжения и провала напряжения

Провал напряжения

Под этим параметром подразумевается значительное снижение амплитуды (более 10,0% от номинального), с последующим восстановлением. Причиной провалов напряжения может быть КЗ, резкое увеличение нагрузки.

Характеристики для данного показателя качества электроэнергии описываются следующими составляющими:

• Глубина «проседания» напряжения, в некоторых случаях она может стремиться к нулю.
• Количеством отклонений за определенный промежуток времени.
• Продолжительностью.

Последнее требует пояснения.

Длительность провала напряжения.

По этому критерию можно судить как о качестве, так и надежности электроснабжения. «Проседание» с минимальной продолжительностью может не вызвать сбоев в работе электрических и электронных устройств. При длительности в несколько секунд, велика вероятность отключения оборудования с электрическими или электронными схемами управления. Помимо этого возрастает реактивная составляющая электродвигателей, что приводит к снижению коэффициента мощности.

В связи со случайной природой явления, его нормирование не предусмотрено.

Импульсное напряжение

Проявляется в виде краткосрочного (до 10-ти миллисекунд) увеличения амплитуды электроэнергии. Вызвать такой резкий скачок могут коммутационные процессы или грозовые разряды. Поскольку такие состояния сети носят случайный характер, нормирование импульсов не предусмотрено.

Импульс высокого напряжения

Для описания высокочастотных импульсов используются следующие характеристики:

• Параметр максимальной амплитуды. В сетях до 1-го кВ, при прямом попадании разряда молнии, амплитуда выброса может достигать 6-ти кВ.
• Длительность. Продолжительность высокоамплитудного (грозового) импульса, как правило, не превышает нескольких миллисекунд.

Несимметрия напряжений в трехфазной системе

К такому явному ухудшению качества электроэнергии может привести неправильно распределенная нагрузка между фазами одной цепи, КЗ на землю, обрыв нейтрали, подсоединение потребителя с несимметричной нагрузкой.

Характерный перекос фаз

В связи с этим установлено требование, согласно которому разница нагрузки между фазами одной цепи не должна быть более 30,0% в пределах одного электрощита и 15,0% в начальной точке питающей линии.

Для определения показателей несимметрии используются коэффициенты нулевой и обратной последовательностей. Первый рассчитывается по формуле: К_нп = 100% * U_нп / U_ном, второй: Коп = 100% * U_оп / U_ном, где U_нп – амплитуда нулевой последовательности, U_оп — обратной.

Согласно установленным нормам регулирования напряжения в сетях до 1-го кВ значение U_нп и U_оп должны быть не более 2% и 4% (допустимое и предельное значения).

Несинусоидальность формы кривой напряжения

Данный вид некачественной электроэнергии связан с наличием сторонних гармоник. Чем выше частотность паразитной составляющей, тем больше величина искажения. Это видно если сравнить гармонику тока высокого (см. рис. 5) и третьего порядка (рис. 6).

Рис 5. Гармоника высокого порядка

Причина такого отклонения – подключение к сети потребителя с нелинейной ВАХ. Характерный пример – преобразователь на тиристорах.

Рис. 6. Гармоника третьего порядка

Для описания данного отклонения от качественных показателей используется коэффициент синусоидальных искажений, который определяется формулой Kи = _⎷∑U_N 2 / U_ном * 100%, где U – амплитуда гармоник.

Допустимые и предельно допустимые нормы, характеризующие качественную или некачественную электроэнергию для различных сетей, приведены в таблице ниже.

Допустимые коэффициент искажения синусоидальности для различных электросетей

Как проверить и измерить качество электрической энергии?

Прежде, чем приступать к измерениям, определяющим качество электрсети, следует принять во внимание, что ПКЭ должны быть зафиксированы представителями поставщика электроэнергии. По результатам проверки составляется акт, на основании которого можно предъявлять претензию.

Для проверки всех характеристик электроэнергии на соответствие требованиям ГОСТ 53144-2013, ГОСТ Р 54149-2010 и другим нормативным документам, потребуется специальная измерительная техника. Но часть основных показателей можно измерить, используя обычный мультиметр или определить несоответствие по косвенным признакам.

Как самостоятельно выявить снижение качества электроэнергии?

Перечислим показатели, которые можно проверить, используя мультиметр в режиме измерения переменного напряжения:

1. Устоявшееся отклонение.
2. Перенапряжение (включая перекос фаз).
3. Провалы.

Второй и третий пункт довольно условны, длительность искажения может быть недостаточной для реакции прибора, а перепады напряжения будет сложно отличить от перенапряжений и провалов.

К косвенным методам определения качества электроэнергии относится анализ состояния сети по работе лампы с нитью накала. Слишком яркое свечение укажет на повышенное напряжение, тусклое – будет свидетельствовать о «проседании», мигание засвидетельствует перепады.

Нехарактерная работа электрооборудования также свидетельствует о недостаточном качестве электроэнергии. Например, компрессор холодильника постоянно функционирует, нестабильная работа электроники, самопроизвольное отключение бытовой техники, все это указывает на недостаточное напряжение в бытовой сети. Превышение напряжения вызовет срабатывание реле защиты, если оно было установлено.

Качество электроэнергии. Показатели и характеристики. Факторы

Электрическая энергия характеризуется такими показателями качества, как напряжение в сети, частота тока и форма синусоиды переменного тока. Поставщики электроэнергии обязаны поддерживать все ее параметры в соответствии с требованиями стандарта. В зависимости от работающих потребителей нагрузки, величина основных характеристик изменяется, что способствует при больших отклонениях возникновению неисправностей электрических бытовых устройств, т.к. снижается качество электроэнергии.

Факторы влияния

Качество электроэнергии во многом зависит от большого количества факторов, которые способны изменить ее параметры сверх заданных границ. Например, напряжение может стать слишком высоким из-за аварийной ситуации на электростанции. Низкие значения могут возникнуть вечером, когда люди включают много разных бытовых устройств.

Согласно нормативным документам допускается некоторое колебание параметров электрической энергии. В некачественных сетях питания приходится использовать специальные устройства, которые доводят параметры электроэнергии до нормативных показателей, называющиеся стабилизаторами напряжения. Контролирующим органом над качеством сетей питания является Роспотребнадзор, в который можно подавать претензии при возникновении проблем.

Факторы, влияющие на качество электроэнергии:

• Перепады напряжения, связанные с периодическим подключением мощных нагрузок.
• Изменение влажности воздуха.
• Отливы, а также приливы на морских электростанциях.
• На ветровых станциях – изменение силы и направления ветра.
• Обледенение питающих проводов.
• Качество электрических проводов, их старение.

Необходимость соблюдения основных характеристик

Количественный показатель и допустимые отклонения характеристик сети устанавливаются нормативными документами. Эти параметры были утверждены по закону ввиду вероятности пожаров из-за возгорания электрических устройств, а также нарушения работы чувствительных приборов, функционирующих на военных объектах, в научных лабораториях и в медицинских организациях.

Показатели качества электрической энергии периодически обновляются, так как появляются новые электронные потребители с более высокими требованиями к питанию. Электричество рассматривается как поставляемая продукция, которая должна соответствовать заданным показателям. При больших отклонениях этих параметров к поставщикам энергии может быть применена система административной ответственности. В случае пострадавших по их вине людей, дело может дойти и до уголовной ответственности.

Возможные последствия отклонений

Характеристики качества питания сети оказывают влияние на продолжительность эксплуатации электрических устройств, особенно в промышленности. В результате снижается эффективность работы линий, повышается потребление электричества. В электрических двигателях при ухудшении характеристик сети снижается момент вращения, приборы освещения начинают мерцать, что влияет на выращивание овощей в теплице, снижается продолжительность работы ламп. Также значительное влияние оказывается на различные биохимические процессы.

Как известно из физики, уменьшение напряжения при постоянной нагрузке на мотор приводит к значительному повышению силы тока, что способствует сбоям в работе систем защиты. В результате изоляция проводов может расплавиться, что приведет к негативным последствиям: выход из строя электронных систем, разрушение обмоток электродвигателей и т.д. При такой ситуации приборы учета будут фиксировать чрезмерное потребление энергии, что повышает финансовые расходы.

Качество электрической энергии

Качество электрической энергии (Качество ЭЭ) – комплексное свойство. Оно характеризует электромагнитную среду и возможности технологического процесса по производству, передаче, распределению и использованию электрической энергии потребителями.

Устройства улучшения качества электрической энергии СВЭЛ – эффективное решение для повышения надежности систем электроснабжения, повышения стабильности и снижения затрат.

Качество электроэнергии отвечает за надежность: режим электроснабжения потребителей считается нормальным, если электроэнергия доходит до потребителей бесперебойно, и в том в количестве, которое было заранее согласовано с энергоснабжающей организацией.

Качество электроэнергии еще называют «электромагнитной совместимостью» (способностью электроустановки нормально функционировать в ее электромагнитной среде, не создавая электромагнитных помех другим электроприборам, функционирующим в данной сети).

Качество электроэнергии определяется степенью соответствия эксплуатационным параметрам электроэнергии и установленным значениям заявленных показателей. К таким единичным свойствам относятся:

Состоит их следующих показателей:

Состоит их следующих показателей:

Показатели качества ЭЭ выражаются:

Вред и ущерб для оборудования от ухудшения качества электроэнергии

Использование некоторых мощных электротехнических установок (вентильные преобразователи, дуговые сталеплавильные печи, сварочные установки) независимо от их экономичности и технологической эффективности приводит к ухудшению качества электроэнергии. Возникает проблема электромагнитной совместимости электроприемников промышленного типа с питающей сетью.

Зависимость отклонения напряжения обусловлена уровнем напряжения, подаваемым энергосистемой промышленным предприятиям, а так же работой отдельных промышленных электроприборов с большим потреблением реактивной мощности. По этим причинам вопросы качества электроэнергии важно рассматривать через решение вопросов компенсации реактивной мощности.

Несоответствие показателей качества электроэнергии приводит к ущербу:

• вреду материалам и оборудованию;
• нарушению последовательности технологических процессов;
• снижению показателей качества выпускаемой продукции;
• спаду продуктивности и производительности;
• росту потерь электроэнергии;
• повреждению электротехнического оборудования;
• сбою процессов работы в автоматике, телемеханике, связи, электронной технике и т.д.

1. Нестабильность напряжения.
2. Реактивная мощность.
3. Перетоки мощности.
4. Гармонические искажения.
5. Падение напряжения (или провал).
6. Кратковременные перебои.
7. Долговременные перебои.
8. Импульсные всплески.
9. Перенапряжение.
10. Гармонические искажения.
11. Колебание напряжения.
12. Шумы.
13. Дисбаланс напряжения.

Нестабильность напряжения

Выражается резкими перепадами сетевого напряжения за доли секунд, выходящими за границы допустимых отклонений (в нескольких тысяч вольт). Действующие нормы гласят: допустимые отклонения напряжения не должны превышать показатели номинала.

Импульсные перенапряжения оказывают сильное влияние:

• на работу и срок службы электроприборов;
• на состояние изоляции электропроводки;
• на безопасность людей и сохранность имущества.

Виды и причины импульсных перенапряжений:

1. воздействие внешних факторов (например, грозовые разряды);
2. коммутационные перенапряжения, происходящие по причине включения или отключения мощных установок.

Любые перепады напряжения в питающей электрической сети значительно сокращают срок службы подключенного оборудования, приводят к непредвиденным расходам и выводят из строя важное дорогостоящее оборудование.

Незначительные постоянные перепады в 5-10% отклонения от нормы, несут за собой микросбои в управляющих блоках оборудования, приводят к браку продукции и остановкам в работе. Они недопустимы в работе установок, для которых важны точность и стабильность (медицинское или лабораторное оборудование, производственное оборудование с программным управлением, управляющие микросхемы и микропроцессоры).

Скачки напряжения в 10-25% отклонения от нормы снижают срок службы электроприборов в среднем в 2 раза. Стабильное электропитание обеспечивает десятки лет службы оборудования, а несколько вышеупомянутых скачков сокращает работу до гарантийного срока.

Перепады напряжения однофазной сети до 300В часто приводят к поломке отдельных электрокомпонентов (блоки питания, электродвигатели, приводы, световое оборудование, сенсорные и управляющие панели).

Понижение напряжения за границы допустимых значений тоже опасно: это приводит к потере несохранённых данных, нарушению работы производственного оборудования, поломкам и сбоям.

На данный момент электросети не рассчитаны на активный рост потребителей. Перепады напряжения однофазных сетей до 380В приводят к авариям, разрушению ЛЭП по причине перегревов и коротких замыканий в щитах и магистралях, к полному выходу из строя электроприборов и даже к их возгоранию.

Причины падения напряжения:

1. Состояние трансформаторных подстанций и линий электропередач. Подавляющее большинство трансформаторных подстанций и линий электропередач было установлено во времена СССР, когда был совершенно иной расчет нагрузки, другая аппаратура. Показатели диаметра жил и материалов кабеля (алюминий) часто не выдерживают выросшее потребление электроэнергии.
2. Разница потребляемой мощности на фазах. В системе электропитания есть три фазы. Когда возникает превышение по нагрузке на одной фазе, то появляется перекос фаз, ведущий к повышению или понижению напряжения.

Низкое напряжение в сети приводит:

• серьезному ухудшению условий запуска всех типов двигателей и устройств на базе двигателя;
• увеличению пускового тока при запуске электродвигателей;
• перегреву проводки, оплавлению изоляции, риску возгорания от короткого замыкания;
• нестабильной работе и поломке электроприборов, уменьшению срока их службы.

Реактивная мощность

Это величина, определяемая электромагнитными полями, возникающими во время работы электроприборов.

Нарушение баланса реактивной мощности ведет за собой изменения в уровне напряжения электросети. Если рост показателей генерируемой реактивной мощности (вырабатывается генерaторaми электростанций и компенсирующими устройствами) превышает показатели потребляемой, то происходит повышение напряжения в сети. Недостаток реактивной мощности приводит к понижению напряжения в сети.

Реактивная мощность активно влияет на режимы напряжения. Показатели потерь, обусловленные передачей реактивной мощности, составляют 1/3 общих потерь напряжения в сетях 6 –10 кВ и 2/3 в сетях с высоким напряжением.

Активное использование реактивной мощности дает:

• увеличение тока и последующие дополнительные потери в проводниках,
• выход напряжения сети за границы номинальных значений,
• увеличение нагрузки на кабельные сети и трансформаторы,
• уменьшение пропускной способности систем электроснабжения и трансформаторов,
• умножение сечений проводов и кабельных линий,
• рост номинальных мощностей или количества трансформаторов на подстанциях.

Перекомпенсaция реактивной мощности несет в себе риски, т. к. повышение сетевого напряжения приводит к коротким замыканиям, выходу электроприборов из строя, возникновению пожара.

Перетоки мощности

Активные потери электроэнергии в электрических сетях вызывают и перетоки мощности. Так как значительная часть электроприемников промышленных предприятий, наряду с активной мощностью, потребляет также и реактивную, то показатели перетоков мощности весьма существенны.

Причины их появления:

1. неправильное подключение оборудования;
2. нестабильность в напряжении и частоте электросети;
3. изношенность оборудования;
4. нарушение баланса мощности, неравномерное распределение в сети;
5. воздействие внешних факторов, таких как грозовые разряды, могут вызвать перетоки мощности;
6. несоответствие нагрузки и ее параметров;
7. нарушение правил эксплуатации.

Негативные последствия перетоков мощности:

1. повреждение оборудования – избыток энергии может привести к перегрузке и перегреву;
2. нарушение работы и сбой системы из-за нестабильности в напряжении и частоте электросети;
3. пожары – перегрузки и перетоки мощности могут вызвать возгорание электрических проводов и оборудования;
4. потери энергии, снижающие эффективность работы системы;
5. неэффективное использование ресурсов;
6. снижение пропускной способности электросетей.

Для снижения перетоков мощности и сокращения отрицательных последствий промышленные предприятия прибегают к использованию компенсирующего оборудования.

Гармонические искажения

Это изменения формы синусоидального сигнала, вызванные наличием дополнительных частотных компонент в сигнале.

Причины гармонических искажений:

1. Нелинейность оборудования: (статические преобразователи частоты, сварочные аппараты, трансформаторы, силовое электрооборудование, выпрямительные установки, дуговые сталеплавильные печи, индукционные печи, частотно-регулируемые электроприводы, циклоконверторы и мн.др.).
2. Несимметричность сигнала относительно нулевой линии.
3. Резонансные явления (емкость электрической сети, индуктивность и сопротивление).
4. Неустойчивость напряжения.
5. Некачественное оборудование.
6. Неправильное подключение оборудования.

1. Перегрев электрооборудования и кабелей.
2. Снижение эффективности работы оборудования, что может привести к ухудшению качества продукции и увеличению затрат на энергию.
3. Ускоренное повреждение оборудования по причине износа изоляции обмоток и сердечника чрезмерным нагревом токами высших гармоник.
4. Перенапряжение электросети нейтральной перегрузки трехфазных систем – выход из строя или необходимость модернизации.
5. Уменьшение пропускной способности ЛЭП.
6. Воздействие на другие устройства, например, вывод из строя или компьютерной техники, приводов двигателей, осветительных устройств и прочего незащищенного оборудования.
7. Увеличение тока в конденсаторах по причине содержания высших гармоник трехфазной сети (реактивное сопротивление конденсаторов с ростом частоты снижается).
8. Электромагнитные помехи с системами связи.
9. Ошибки в измерениях при использовании счётчиков усреднённых значений.
10. Гармонические искажения могут влиять на здоровье людей, вызывая головные боли, усталость и другие отрицательные последствия.

Способ подавления гармонических возмущений в силовых сетях – специализированное оборудование, фильтры и программы.

Рис. 3. Гармонические искажения однофазной сети

Контроль качества электроэнергии

Контроль качества энергии помогают анализаторы качества электроэнергии и устройства, способные уменьшить или устранить искажения в электрической сети.

Для контроля качества ЭЭ применяются стандарты и нормативы, устанавливающие допустимые уровни гармонических искажений и других параметров электрической энергии.

К основным задачам контроля качества энергии относятся:

1. Определение уровня гармонических искажений.
2. Измерение показателей тока напряжения.
3. Оценка мощности и энергии.
4. Определение коэффициента и фактора мощности.
5. Обнаружение перегрузок и перенапряжений в сети.
6. Оценка эффективности работы подключенного оборудования.
7. Оценка соответствия нормативным требованиям параметров электроэнергии.
8. Поиск причин возникновения проблем с качеством ЭЭ и разработка способов их устранения.
9. Улучшение качества энергии путем использования фильтров гармонических искажений и иных устройств.
10. Проверка по исполнению требований стандартов в части эксплуатационного контроля показателей электроэнергии.

Инструменты и методы контроля качества электроэнергии

1. Анализаторы качества – устройства для измерения и анализа параметров электрической энергии.
2. Мультиметры – приборы для измерения напряжения, тока и сопротивления.
3. Тестеры – устройства, используемые для проверки электрических цепей на наличие проблем, таких как обрывы, короткие замыкания и других неисправностей.
4. Осциллографы – приборы, позволяющие визуально отобразить перемены напряжения и тока во времени.
5. Термометры – устройства, используемые для измерения температуры оборудования.
6. Измерители мощности – приборы, предназначенные для замеров мощности и энергии в сети.
7. Фильтры гармонических искажений – устройства, используемые для устранения гармонических искажений в электрической сети.

Приборы, устанавливаемые на щитах управления или в распределительном устройстве:

1. Амперметры – устройства для непрерывного контроля величины тока на вводах распределительных подстанций, отходящих линий, перемычках между секциями сборных шин. Если нагрузка равномерная производится установка одного амперметра. Если же нагрузка неравномерная или необходим контроль над каждой фазой (конденсаторные батареи, электрические печи) производится установка по три амперметра.
2. Вольтметры и частотомеры – устройства, которые предназначены для контроля КЭЭ, выявления показателей междуфазного напряжения (сети с заземленной нейтралью до 1000В) и контроля изоляции (сети с изолированной нейтралью). Вольтметры устанавливаются на сторонах выключателей нагрузки трансформаторных подстанций, а том числе на каждой секции шин всех напряжений.
3. Счетчики активной и реактивной электроэнергии – аппараты по расчетному и техническому учету в местах выработки и потребления электрической энергии.

Методы контроля качества электроэнергии:

1. Измерение напряжения, мощности и тока.
2. Анализ гармонических искажений.
3. Измерение температуры оборудования.
4. Визуальный анализ перемены тока и напряжения во времени.
5. Проверка электрических цепей на наличие неисправностей, таких как обрыв, короткие замыкания и др.
6. Мониторинг параметров электрической сети.
7. Анализ данных о потреблении электроэнергии для оптимизации пользования ресурсами и снижения затрат на электроэнергию.
8. Контроль над распределением нагрузок, величиной их составляющих активного и реактивного аспекта, параметрами сети.
9. Учет выработки и обработки электроэнергии.
10. Определение уровня потери энергии в сетях.
11. Регистрация некоторых электрических величин при нормальном и аварийном режиме работы и мн.др.

Стандарты качества электроэнергии

Стандарты, определяющие качества энергии, утверждают перечень требований к параметрам и характеристикам электрической энергии, которые необходимо обеспечивать системам электроснабжения. Эти стандарты определяют допустимые уровни напряжения, частоты, гармонических искажений, перенапряжений и других параметров, которые влияют на деятельность электротехнического оборудования и обеспечивают безопасность людей и имущества. Стандарты также устанавливают виды методов по измерению и оценке параметров качества электрической энергии и требований к компетентности испытательных лабораторий, проводящих такие измерения.