сучасна електроенергетика

Сторінка 115 з 130

16. ЯКІСТЬ ЕЛЕКТРОЕНЕРГІЇ В СИСТЕМАХ ЕЛЕКТРОПОСТАЧАННЯ
16.1. Якість електричної енергії

Електроенергія як товар має цілу низку специфічних властивостей [16.1]. Вона безпосередньо використовується при створенні інших видів продукції і має суттєвий вплив на економічні показники виробництва і якість виробів, що випускаються. Поняття якості електричної енергії (КЕ) відрізняється від якості інших товарів. Якість електроенергії проявляється через якість роботи електроприймачів (ЕП). Тому якщо ЕП працює незадовільно, і в кожному конкретному випадку якість електроенергії відповідає встановленим вимогам, то причину слід шукати в якості виготовлення ЕП. Якщо параметри КЕ не відповідають вимогам, то пред'являються претензії постачальнику - електропостачальної організації.

Якість електроенергії на місці виробництва не гарантує її якості в точці приєднання споживача. Характер самого виробничого процесу істотно впливає на параметри КЕ, і в точці приєднання воно може бути по-різному до і після включення споживача. Якість електроенергії є складовою електромагнітної сумісності, що характеризує електромагнітну середу. Електроприймачі і апарати, приєднані до електричних мереж, призначені для роботи при певних номінальних параметрах: номінальній частоті, номінальну напругу, номінальний струм, що змінюється за синусоїдальним законом. В системі електропостачання завжди можливе відхилення від цих вимог, визначених показниками якості електричної енергії (ПКЕ).

Якість електричної енергії - це сукупність її характеристик по частоті і напрузі, званих показниками якості електроенергії, що визначають вплив електроенергії на електрообладнання, електричні апарати і прилади, підключені до електричної мережі, що оцінюється по відповідності цих ПКЕ встановленим вимогам. У термінах електромагнітної сумісності ПКЕ - рівень електромагнітної перешкоди, створюваної кондуктивним шляхом в електричній мережі в єдиному і нерозривній процесі виробництва, передачі, розподілу та споживання електричної енергії.

Електромагнітна сумісність (ЕМС) характеризує не тільки взаємодія між електричними приладами, апаратами, електроустаткуванням і електромагнітної середовищем, а й взаємодії цих технічних засобів між собою. Під ЕМС розуміють здатність електротехнічних засобів або їх елементів нормально функціонувати в даній електромагнітному середовищі (обстановці), не вносячи неприпустимих електромагнітних завад (ЕМП) в цю середу і не відчуваючи таких з її боку.

Якщо ЕМС не забезпечена, тобто окремі елементи електротехнічних засобів або прилад в цілому не володіють заданою помехоустойчивостью до внутрішніх (між елементами) і зовнішнім (по відношенню до приладу) перешкод, то тим самим створюються умови для:

функціональних порушень з більшими чи меншими наслідками, пов'язаними з відмовами, з скороченням терміну служби і виходом з ладу обладнання, браком продукції, аваріями, помилкові спрацьовування захисту і автоматики і т. п .;
погіршення якості електроенергії;
погіршення електромагнітної обстановки в навколишньому просторі;
ураження обслуговуючого персоналу.

Передумовою для цього є невраховані ЕМП або ЕМП, захист від яких не передбачена.

Електромагнітна перешкода - це випадкове електромагнітний вплив, здатне викликати в електротехнічному пристрої порушення функціонування, відмова, руйнування. Перешкода може проявлятися як струм, напруга, електромагнітне поле. У практиці розрізняють кондуктивні і польові ЕМП. До кондуктивним відносяться перешкоди, що поширюються по дротах, зокрема по електричної мережі. Польові перешкоди поширюються через навколишній простір. Перешкоди створюються джерелами перешкод, якими можуть бути як електротехнічні засоби, так і електротехнологічні процеси. Так, наприклад, повітряна лінія високої напруги (засіб) створює польові перешкоди при передачі електроенергії (технологічний процес), що впливають на лінії зв'язку. Напруженість електричного і магнітного полів навколо лінії електропередачі характеризує електромагнітну обстановку. Перетворювачі тягової підстанції електрифікованого транспорту створюють кондуктивні завади в електричній мережі, від якої вони харчуються. Спотворення синусоїдальної форми напруги під впливом протікають по електричної мережі струмів вищих гармонік характеризують електромагнітну обстановку в цій мережі.

Важливою характеристикою електромагнітної обстановки є рівень ЕМС. Рівень ЕМС - це встановлене значення ЕМП, при якому з найбільшою ймовірністю гарантується нормальна взаємодія (функціонування) всіх технічних засобів, що є як джерелами перешкод, так і засобами, сприйнятливими до цих перешкод.

Так, нормовані (допустимі) значення ПКЕ є тими рівнями ЕМС електричної мережі, при яких гарантується нормальне функціонування будь-яких електротехнічних засобів, підключених до цієї мережі, якщо ці ПКЕ не перевищують допустимих значень. З іншого боку, електротехнічні засоби характеризуються своїми допустимими рівнями ЕМС, які визначають їх стійкість, при якій і гарантується нормальне функціонування цих засобів. Очевидно, рівні завадостійкості повинні бути вище значень ПКЕ в електричній мережі.

Рівень ЕМП може досягти граничного значення, що перевищує рівень завадостійкості конкретного пристрою, що спричиняє спотворення його функціонування (відмова). Таке граничне значення називається помеховоспріімчівост'ю. Порушення функціонування може бути як оборотним, так і необоротним. У першому випадку, після зняття порушує впливу або зниження рівня ЕМП, пристрій відновить свої функціональні можливості. У другому випадку, очевидно, під впливом перешкоди відбулися незворотні зміни в елементах пристрою, в результаті чого пристрій втратило свої функціональні можливості.

Багато видів кондуктивних перешкод призводять до додаткового нагрівання електрообладнання або його елементів під впливом підвищеної напруги, струмів вищих гармонік, струмів зворотній послідовності. Додатковий нагрів призводить до порушення ізоляції, руйнування конструктивних елементів електрообладнання і, таким чином, до незворотного порушення функціонування. Однак ефект від додаткового нагрівання проявляється не відразу, а з часом. Тому якщо вплив розглянутих перешкод було короткочасним, то після їх усунення пристрій не втратить своїх функціональних можливостей. Таким чином, час впливу ЕМП також слід віднести, поряд з рівнями, до характеристик ЕМС. Так, наприклад, нормально допустимі рівні ЕМС електричної мережі, її ПКЕ, можуть бути перевищені, але не більше ніж протягом 72 хв за добу, що становить 5% від 24 годину.

На рис. 16.1 наведено рівні ЕМС електричної мережі 1 і електроприймача, підключеного до цієї мережі. При цьому стійкість ЕП 2 і його помеховоспріімчівость 3 залишаються постійними, а рівень перешкод в мережі 1 зростає. Очевидно, що в разі, показаному на рис. 16.1, а, нормальне функціонування ЕП забезпечено. У випадку, наведеному на рис. 16.1, б, нормальне функціонування ЕП може бути забезпечено, якщо тривалість впливу ЕМП обмежена за часом. І в разі, показаному на рис. 16.1, в, нормальне функціонування неможливо.