Ухудшение электроэнергии

Fluke, ПКЭ, показатель качества электроэнергии

Ухудшение электроэнергии

С 1 января 2012 г. в Республике Беларусь начали действовать новые «Правила электроснабжения», которые теперь могут защитить права потребителя электроэнергии в случае получения им некачественной электроэнергии со стороны энергоснабжающей компании. Этот закон действует аналогично «Гражданскому Кодексу», согласно которому весь ущерб, причинённый стороне потерпевшего, возмещается виновной стороной. Таким образом, если в Вашей сети оборудование вышло из строя или Вы понесли убытки в результате нарушения технологического процесса по причине поставки некачественной электроэнергии в точку раздела балансовой принадлежности, энергоснабжающая компания обязана оплатить Вам весь ущерб полностью или частично в зависимости от решения Суда. Стоит заметить, что данные Правила имеют обратимый характер в отношении качества электроэнергии, так как его может ухудшить как энергоснабжающая организация, так и сам потребитель, имея в своём пользовании оборудование, ухудшающее показатели качества электроэнергии. Тогда ущерб, разделяется между сторонами и возмещается пропорционально их вкладам в искажение того или иного ПКЭ.

Оцениваем ущерб

Чтобы оценить весь ущерб от ухудшения качества электроэнергии, получаемой от энергоснабжающей организации, нужно классифицировать его в зависимости от причин ухудшения КЭ и охарактеризовать. Далее в соответствии с составленной классификацией необходимо продумать и предусмотреть мероприятия по улучшению качества электроэнергии. Это необходимо для того, чтобы сравнить приведённые затраты на установку дополнительного оборудования и суммарную стоимость потерь электроэнергии из-за ухудшенного качества электроэнергии: если затраты на установку оборудования меньше стоимости потерь ЭЭ за определённый период, то установка рациональна и наоборот. Классифицированные потери электроэнергии из-за ухудшенного её качества расположим в порядке убывания величины их денежного эквивалента и, соответственно, значимости для учёта.

Поясним, из каких составляющих складывается финансовый ущерб, и раскроем механизм его появления.

убытки из-за выхода из строя технологического оборудования, который произошёл вследствие превышения:
  • коэффициента перенапряжения (импульсного напряжения). При ударах молний или коммутационных перенапряжениях импульс волны распространяется по всем направлениям. Особо чувствительна к таким воздействиям электронная аппаратура: платы, контроллеры, микросхемы и чипы – и, если подобные устройства не имеют защиты или защита не может обеспечить безопасность аппаратуры от поступившего импульса, последняя выходит из строя без возможности последующего восстановления.

    Из-за ухудшенного качества электроэнергии перегорают лампочки...

    В таком случае требуется полная замена повреждённого блока, что отнимает достаточно времени, в течение которого технологический процесс остановлен (при отсутствии такого же резервного блока для повышения надёжности работы);

  • коэффициента несинусоидальности напряжения (коэффициента n-ой гармонической составляющей напряжения). Повышение уровня гармонических искажений в сети влечёт за собой повышение уровня потерь в магнитопроводах и потерь в токоведущих частях из-за повышенного их нагрева. Если нагрев превысит допустимые температуры устройства, оно может выйти из строя либо кратковременно (с последующим самопроизвольным восстановлением после охлаждения), либо окончательно. Также важно учитывать конфигурацию самой сети электроснабжения, которая в общем случае представляет собой сочетание активных (R), индуктивных (L) и ёмкостных (С) элементов, которые при некоторых обстоятельствах могут образовать колебательный контур, усиливающий токи определённых частот (гармоник). Повышение уровня резонансных гармоник напряжения в такой сети, влечёт за собой многократное усиление тока этой гармоники, величина которого может быть соразмерна (в некоторых случаях даже больше) току основной частоты, что вызывает повышенный нагрев и выход из строя устройства или части сети;
  • коэффициента несимметрии напряжения по нулевой последовательности. Вследствие несимметрии напряжения этого типа искажается треугольник фазных напряжений трёхфазной системы, то есть происходит сдвиг нулевой точки, который вызывает падение напряжения в нейтрали. Это падение напряжения создаёт разность потенциалов, которые образуют токи нулевой последовательности в нейтральном проводнике. Превышение определённого предела величины токов нулевой последовательности, может вызвать обрыв (прогорание) нейтрали. В сетях электроснабжения TN-C, TN-C-S, TN-S, которые используются на напряжении 0,4 кВ, при обрыве нулевого проводника электроустановки потребителей оказываются подключёнными на междуфазное напряжение через друг друга, таким образом вызывая выход из строя электрооборудования;
  • коэффициента несимметрии напряжения по обратной последовательности. Напряжения обратной последовательности имеют противоположное прямой последовательности направление вращения фазных векторов при разложении на симметричные составляющие;

Эти напряжения вызывают токи, которые генерируют в двигателях поля, снижающие скорость вращения, и вызывают в двигателях дополнительные потери в обмотках статора (считается, что вторая гармоника самая опасная после основной для двигателей различной конструкции). Дополнительный нагрев вызывает ускоренное старение изоляции (вспомним «правило 8°С», согласно которому при повышении температуры изоляции на 8°С срок службы её уменьшается вдвое, и наоборот; стоит добавить, что в нормах МЭК используется «правило 6°С»), что может привести к пробою изоляции и междуфазному КЗ в обмотке статора, которое выведет двигатель из строя.

убытки из-за кратковременного останова (замедления) технологического процесса, который произошёл вследствие:
  • провала напряжения. Наиболее часто при провалах напряжения возникает отпадание контакторов и пускателей двигателей, что вызывает либо полную остановку всех технологических операций, либо нарушает выполнение некоторых отдельных частей производственного процесса. Провал напряжения может вывести из строя чувствительную к колебаниям напряжения аппаратуру, обычно она имеет защиту, однако перерыв в работе на время провала сохраняется, хотя и длится недолго. Также в электронно-вычислительных машинах провал напряжения может вызвать сбои в работе электроники, автоматическую перезагрузку системы АСУ ТП или зависание… Все эти сбои влекут за собой временную остановку технологического процесса либо замедление работы производства;
  • превышения по нижней границе установившегося отклонения напряжения. При снижении установившегося отклонения напряжения снижается пусковой момент асинхронных двигателей, соответственно, увеличивается скольжение и двигатель работает с замедленной частотой. При замедленной частоте работы АД технологический процесс замедляется пропорционально частоте работы АД (в некоторых случаях зависимость имеет более крутой характер);
  • превышения по нижней границе установившегося отклонения частоты;

При понижении частоты тока в питающей сети происходит снижение частоты вращения двигателей, тем самым замедляя технологический процесс. Большое снижение частоты приводит к затормаживанию и опрокидыванию асинхронных и рассинхронизации с сетью синхронных двигателей, в таком случае пауза технологического процесса будет длиться, пока двигатели не восстановят работоспособное состояние.

убытки из-за потерь электроэнергии при длительном воздействии на электроустановки электроэнергии сниженного качества:
  • потери ЭЭ из-за протекания токов нулевой последовательности. Падение напряжения в нулевой точке создаёт разность потенциалов, которые образуют токи нулевой последовательности в нейтральном проводнике. Появление токов нулевой последовательности в нулевом проводнике вызывает дополнительные тепловые потери. Так как ток нулевого проводника при определённых обстоятельствах может достигать величины фазных токов (а в некоторых случаях несимметрии превышать их), тепловые потери будут довольно велики;
  • потери ЭЭ из-за протекания токов обратной последовательности. Напряжения обратной последовательности вызывают токи, вектора которых вращаются противоположно токам основной частоты. Эти обратные токи складываются с первыми, тем самым увеличивая суммарные потери ЭЭ в проводниках. Особенно это сказывается на нагреве двигателей асинхронных и синхронных. Нагреваясь, обмотка статора теряет свои изоляционные свойства, её старение ускоряется, и таким образом потери увеличиваются ещё больше из-за увеличения токов утечки;
  • потери ЭЭ из-за несинусоидальности кривой напряжения. Повышение уровня гармонических искажений вызывает дополнительные потери из-за появления высокочастотных токов высших гармоник (основная причина ухудшения качества электроэнергии), резко повышаются потери холостого хода в магнитопроводах трансформаторов, увеличиваются потери в устройствах с воздушным зазором: двигателях, дугогасящих реакторах.

    Качество электроэнергии. Наши мероприятия позволяют улучшить коэффициент несинусоидальности напряжения

    Токи высокой частоты, проходя через конденсаторные батареи при очень низком сопротивлении, увеличивают их нагрев, тем самым ухудшая изоляционные свойства межслойной изоляции. При снижении диэлектрической проницаемости изоляционного материала, снижается ёмкость батареи, уменьшается её срок службы и коэффициент полезного действия;

  • потери ЭЭ из-за установившегося изменения частоты. Снижение частоты вызывает пропорциональное уменьшение частоты вращения двигателей, при этом также снижается вращающий момент и увеличивается ток статора, тем самым вызывая дополнительные потери на нагрев обмотки.

Небаланс потерь при ухудшении качества электроэнергии

При расчёте тарифов нужно учитывать всевозможные потери электроэнергии. Подсчёт электроэнергии выполняют на границе раздела балансовой принадлежности энергоснабжающей организации и потребителя. Также счётчики электрической энергии устанавливаются на подстанциях для контроля и данные сравниваются между собой. В общем случае никогда не бывает так, чтобы данные с подстанционных счётчиков соответствовали суммарным значениям из потребительских счётчиков, а разницу в показаниях нужно компенсировать. Для решения проблемы небаланса разницу показаний списывают на технологические потери, которые состоят из электроэнергии без учёта неточности самих счётчиков и украденной непорядочными гражданами ЭЭ, сюда же можно прибавить и потери ЭЭ из-за её низкого качества. Можно сказать, что энергетика пошла «по пути наименьшего сопротивления», не вкладывая средств на энергосберегающие технологии и не стремясь снизить потери ЭЭ в сети. Их решением было оплачивать разницу за счёт потребителей, и теперь мы с Вами платим больше из-за несовершенства энергетической системы за то, что Правление «Белэнерго» и подконцернных организаций решило экономить.

Для классификации разделим все потери из-за снижения качества электроэнергии на технические (потери в токоведущих частях электроустановок, всевозможные потери холостого хода), технологические (снижение производительности оборудования, выход некачественной продукции) и коммерческие (выход из строя оборудования). Каждая группа потерь отличается величиной возможного ущерба, вероятностью появления ущерба определённой величины, а общие убытки будут определяться произведением этих величин. Самые большие убытки составляет коммерческая группа, потому что технологическое оборудование обычно очень ресурсоёмкое и стоит больших денег, однако чем дороже оборудование, тем оно надёжнее и более ремонтопригодно, поэтому вероятность появления ущерба ниже, чем дешёвого. Из этого следует, что общий ущерб следует учитывать в зависимости от соотношения убытков и вероятности этих убытков. Нельзя сказать точно, какое оборудование приведёт к меньшим убыткам – для того чтобы это определить, нужно рассчитать риски и определить надёжность оборудования, что является очень трудоёмкой задачей и в общем случае никем никогда не выполняется.

Вывод

Подытожив вышесказанное, отметим, что потери электрической энергии из-за ухудшения её качества могут в некоторых случаях могут составлять большую часть общих потерь ЭЭ, а это очень большой ущерб. Несмотря на некоторые подвижки в решении проблемы качества электроэнергии со стороны специалистов и чиновников, проблема остаётся нерешённой, и деньги уходят в воздух. Это наши с Вами деньги, поэтому стоит подумать, нужно ли их бесполезно тратить. Не лучше было бы уменьшить этот невидимый ущерб, пока проблема не носит критический характер? К сожалению, решать не нам, а жаль…

Если Вас заинтересовал материал данной статьи или у Вас остались вопросы об измерении и анализе качества электроэнергии, касающиеся Вашего здания или помещения, предприятия или электроустановки, звоните по телефонам или оставьте заявку на звонок, и наш специалист сам перезвонит Вам в ближайшее время.

ПОЗВОНИТЕ НАМ:
+375 (44) 765-55-75
+375 (29) 88-33-496



Удаление вирусов и организация комплексной защиты вашего веб-ресурса