Yêu cầu về độ tin cậy cung cấp điện và chất lượng điện năng. Dự án cấp điện nông thôn Chú thích (tiếp theo) Phần chất lượng điện năng
Chất lượng điện năng
Phần này của dự án được phát triển trên cơ sở “Thư thông tin - Hướng dẫn IP-22/99” và phù hợp với Luật Nga “Về bảo vệ quyền lợi người tiêu dùng” (Điều 7) và Nghị định ngày 13 tháng 8 của Chính phủ Nga , 1997 Số 1013 Năng lượng điện là một loại hàng hóa và phải được chứng nhận bắt buộc theo các chỉ số chất lượng được thiết lập bởi GOST 131-9-97 “Tiêu chuẩn chất lượng về năng lượng điện trong các hệ thống cung cấp điện đa năng.”Chất lượng điện theo “Quy tắc chứng nhận năng lượng điện” phải đáp ứng 6 điểm chính:
1 - độ lệch điện áp ổn định;
2- độ lệch tần số;
3 - hệ số méo của dạng sóng điện áp hình sin;
4 - hệ số thành phần hài thứ n của điện áp;
5 - hệ số bất đối xứng điện áp thứ tự âm;
6 - hệ số bất đối xứng điện áp thứ tự 0.
Độ lệch điện ápđược đặc trưng bởi một chỉ báo về độ lệch điện áp ở trạng thái ổn định, theo đó các tiêu chuẩn sau được thiết lập:
Giá trị thông thường cho phép và giá trị tối đa cho phép của độ lệch điện áp ở trạng thái ổn định tại các cực của máy thu năng lượng điện lần lượt bằng 5% và 10% điện áp định mức của mạng điện.
Giá trị thông thường cho phép và giá trị tối đa cho phép của độ lệch điện áp ổn định tại các điểm đấu nối chung của hộ tiêu thụ điện vào lưới điện có điện áp từ 0,38 kV trở lên phải được xác lập trong hợp đồng sử dụng năng lượng điện giữa tổ chức cung cấp năng lượng và người tiêu dùng.
Độ lệch tần số điện ápđược đặc trưng bởi một chỉ số sai lệch theo đó các tiêu chuẩn sau được thiết lập:
Thông thường giá trị cho phép và giá trị tối đa cho phép của độ lệch tần số lần lượt là 0,2 và 0,4 Hz.
Hệ số biến dạng sinĐường cong điện áp ở chế độ bình thường là -8% đối với 0,38 kV, -5% đối với 6-10 kV, giá trị tối đa cho phép lần lượt là 12% và 8%.
Hệ số thành phần sóng hài thứ nđiện áp tại các điểm nối chung với mạng điện có điện áp danh định khác nhau được cho trong bảng 2 GOST 13109-97.
Bất đối xứng điện ápđược đặc trưng bởi các chỉ số sau:
hệ số bất đối xứng điện áp chuỗi âm;
hệ số bất đối xứng điện áp thứ tự không.
Giá trị thông thường cho phép và tối đa cho phép của hệ số bất đối xứng điện áp chuỗi âm tại các điểm đấu nối chung vào mạng điện lần lượt là 2,0 và 4,0%.
2.1. Các chỉ số chất lượng điện và tiêu chuẩn hóa chúng
Trong một thời gian dài, sự phát triển của ngành năng lượng ở nước ta đi kèm với việc đánh giá thấp và thường thiếu hiểu biết về các vấn đề về chất lượng năng lượng điện, dẫn đến sự kích động lớn về khả năng tương thích điện từ của mạng điện, người tiêu dùng và hệ thống điện. Khả năng tương thích điện từ được định nghĩa là khả năng của một thiết bị điện hoạt động tốt trong môi trường điện từ mà các thiết bị khác cũng thuộc về. Chất lượng năng lượng điện ngày càng xấu đi từ năm này sang năm khác, trong khi nhu cầu cải thiện nó ngày càng tăng. Hiện nay có một tình thế khó khăn khi có nhiều quy trình công nghệ, ví dụ như công nghệ sinh học, dây chuyền tự động, máy tính, chân không, công nghệ vi xử lý, cơ điện từ, hệ thống đo lường điện, v.v. Với chất lượng năng lượng điện hiện tại, chúng không thể hoạt động đáng tin cậy (không bị gián đoạn).
Rốt cuộc, đã đến lúc năng lượng điện (EE) phải được coi là một loại hàng hóa, trong bất kỳ hệ thống quản lý nào, được đặc trưng bởi một số chỉ số (cụ thể), danh sách và giá trị quyết định chất lượng tiêu dùng của nó.
Chất lượng điện năng (QE) có một bộ tham số tương ứng mô tả các tính năng của quá trình truyền EE để sử dụng trong điều kiện hoạt động bình thường, xác định tính liên tục của nguồn điện (không có sự gián đoạn dài hạn hoặc ngắn hạn trong nguồn điện) và đặc tính điện áp cung cấp (cường độ, sự bất đối xứng, tần số, dạng sóng). Trước định nghĩa này, cần bổ sung thêm hai nhận xét nữa.
Thứ nhất: KE thường được thể hiện bằng mức độ hài lòng của người tiêu dùng đối với các điều kiện cung cấp điện, điều này rất quan trọng xét theo quan điểm thực tế.
Thứ hai: KE không chỉ phụ thuộc vào điều kiện cung cấp điện mà còn phụ thuộc vào đặc tính của thiết bị điện được sử dụng (mức độ quan trọng của nó đối với các chướng ngại vật điện từ (EMI), cũng như khả năng tạo ra chúng) và thực tiễn vận hành. Nhận xét cuối cùng xác định rằng trách nhiệm đối với KE không chỉ thuộc về các tổ chức cung cấp mà còn bởi người tiêu dùng điện và nhà sản xuất thiết bị điện.
Ủy ban Kỹ thuật Điện Quốc tế (IEC) phát triển và phê duyệt các tiêu chuẩn KE gồm ba loại: tiêu chuẩn xác định, trong đó có mô tả về môi trường điện từ, thuật ngữ, hướng dẫn hạn chế việc tạo ra EMF bằng nhau và các phương tiện đo lường và thử nghiệm để xác định các chỉ số chất lượng điện ( PQE), khuyến nghị cho việc sản xuất thiết bị điện; các tiêu chuẩn chung quy định mức EMF cho phép được tạo ra hoặc mức cho phép của chúng trong mạng điện phục vụ mục đích sinh hoạt hoặc công nghiệp; các tiêu chuẩn (chủ đề) chi tiết, bao gồm các yêu cầu đối với từng sản phẩm và được đính kèm theo quan điểm của KE.
Tổ chức chính ở Châu Âu điều phối công việc liên quan đến tiêu chuẩn hóa trong kỹ thuật điện, điện tử và các lĩnh vực kiến thức liên quan là MEK. Cũng cần nêu tên các tổ chức quốc tế như Ủy ban Hệ thống điện lớn và Liên minh các nhà sản xuất và phân phối EE. Một tổ chức khu vực có ảnh hưởng chuyên giải quyết vấn đề bình thường hóa trong lĩnh vực CE cho các quốc gia thuộc Liên minh Châu Âu (EU) là CENELEC. Ngoài ra còn có một số tổ chức chuyên môn quốc tế và ủy ban quốc gia xây dựng các tiêu chuẩn quốc gia về EC, thường dựa trên các tiêu chuẩn IEC. Việc áp dụng các quy phạm diễn ra chủ yếu bằng phương pháp đánh giá của chuyên gia, bằng cách bỏ phiếu.
Chuẩn hóa các giá trị PKE là một trong những vấn đề chính của bài toán KE. Hệ thống PKE được hình thành bởi các đặc tính định lượng của sự thay đổi chậm (độ lệch) và nhanh (dao động) về giá trị điện áp hiệu dụng, hình dạng và tính đối xứng của nó trong hệ thống ba pha, cũng như những thay đổi về tần số. Nhân viên dịch vụ năng lượng của doanh nghiệp không thể ảnh hưởng đến mức tần số trong mạng. Ngoại lệ là các trường hợp cung cấp điện từ các nguồn tự trị, tương đối hiếm trong thực tế. Vì vậy, sau đây chỉ xem xét các vấn đề liên quan đến bộ điều khiển điện áp.
Nguyên tắc chuẩn hóa điện áp của PKE dựa trên các điều kiện tiên quyết về kỹ thuật và kinh tế như sau:
PKE điện áp có giá trị năng lượng, nghĩa là chúng đặc trưng cho độ biến dạng công suất (năng lượng) của đường cong điện áp, mức độ tác động tiêu cực của năng lượng này lên thiết bị điện và hiệu quả của quy trình công nghệ được so sánh với các giá trị của biến dạng PKE được chỉ định;
Giá trị PKE tối đa cho phép được lựa chọn dựa trên các cân nhắc về kỹ thuật và kinh tế;
PKE được chuẩn hóa với độ tin cậy nhất định trong một khoảng thời gian nhất định để thu được các giá trị cụ thể cho phép so sánh.
Hệ thống PKE, dựa trên những cơ sở này, có thể được sử dụng ngay từ công việc thiết kế. Nó giúp có thể triển khai hỗ trợ đo lường đại chúng cho việc giám sát KE bằng các công cụ tương đối đơn giản và rẻ tiền, cũng như thực hiện các biện pháp và phương tiện kỹ thuật để chuẩn hóa KE.
Tại Ukraine, vào ngày 1 tháng 1 năm 2000, tiêu chuẩn liên bang GOST 13109-97 “Tiêu chuẩn chất lượng năng lượng điện trong các hệ thống cung cấp điện đa năng” có hiệu lực. Tiêu chuẩn này thiết lập các chỉ số và tiêu chuẩn của KE trong mạng điện của các hệ thống cung cấp điện đa năng có dòng điện ba pha và một pha có thể thay thế với tần số 50 Hz trong các nút mà mạng điện được kết nối, thuộc sở hữu của những người tiêu dùng EE khác nhau, hoặc máy thu EE (tại các nút kết nối chung). Tuân thủ các tiêu chuẩn này, khả năng tương thích điện từ của mạng điện của hệ thống cung cấp điện đa năng và mạng điện của người tiêu dùng EE (máy thu EE) được đảm bảo.
Các tiêu chuẩn được thiết lập bởi tiêu chuẩn này là bắt buộc trong tất cả các chế độ vận hành của hệ thống cung cấp điện có mục đích chung, ngoại trừ các chế độ được xác định bởi những điều sau:
Điều kiện thời tiết đặc biệt và thiên tai (bão, lũ lụt, động đất...);
Các tình huống không lường trước được do hành động của một bên không phải là tổ chức và người tiêu dùng cung cấp năng lượng (cháy, nổ, hành động quân sự, v.v.);
Các điều kiện do cơ quan chính phủ quản lý cũng như các điều kiện liên quan đến việc loại bỏ hậu quả do điều kiện thời tiết đặc biệt và các trường hợp không lường trước gây ra.
Các tiêu chuẩn được thiết lập bởi tiêu chuẩn này có thể được đưa vào các thông số kỹ thuật để kết nối người tiêu dùng EE và trong hợp đồng sử dụng EE giữa nhà cung cấp điện và người tiêu dùng. Theo GOST 13109-97, các chỉ số KE là:
Độ lệch điện áp ổn định dU y;
dao động điện áp dUt;
Liều nhấp nháy Pt;
Hệ số méo đường cong điện áp hình sin KU;
Hệ số thành phần điện áp hài thứ n KU (n);
Hệ số bất đối xứng điện áp thứ tự âm K 2U;
Hệ số bất đối xứng điện áp thứ tự không K 0U ;
Độ lệch tần số (f;
Thời gian sụt điện áp Dtn;
Điện áp xung U imp;
Hệ số quá điện áp tạm thời K perU.
Cần lưu ý rằng hai loại định mức về KE được xem xét - thông thường cho phép và tối đa cho phép. Việc đánh giá mức độ tuân thủ của PKE với các tiêu chuẩn quy định được thực hiện trong thời hạn thanh toán, tương đương với 24 giờ.
Hầu hết các hiện tượng quan sát được trong mạng điện và làm suy giảm chất lượng năng lượng điện xảy ra do đặc thù hoạt động chung của máy thu điện và mạng điện cũng như khả năng tương thích điện từ của chúng. Bảy PKE chủ yếu gây ra bởi tổn thất điện áp (sụt) trong phần mạng điện nơi người tiêu dùng được cấp điện.
Tổn thất điện áp trên một đoạn mạng điện được xác định bằng biểu thức:
Điện trở hoạt động (R) và phản kháng (X) của các phần mạng được chỉ ra ở đây được coi là không đổi và công suất tác dụng (P) và phản kháng (Q) được truyền qua phần mạng có thể thay thế được. Hơn nữa, bản chất của những thay đổi này có thể khác nhau, dẫn đến các định nghĩa khác nhau về tổn thất điện áp:
Khi tải thay đổi chậm theo lịch trình của nó - độ lệch điện áp;
Với tính chất thay đổi mạnh của tải - dao động điện áp;
Khi tải được phân bố không đối xứng qua các pha của mạng điện - Mất cân bằng điện áp trong hệ thống ba pha;
Đối với tải phi tuyến tính – hình dạng đường cong tải không hình sin.
Từ những hiện tượng mà người tiêu dùng năng lượng điện không thể tác động, anh ta chỉ có thể bảo vệ thiết bị của mình bằng các phương tiện đặc biệt, chẳng hạn như thiết bị bảo vệ tốc độ cao hoặc thiết bị cấp nguồn được đảm bảo.
Trách nhiệm duy trì điện áp trong giới hạn do GOST 13109-97 quy định thuộc về tổ chức cung cấp năng lượng.
Độ lệch điện áp (VV) – sự khác biệt giữa điện áp thực tế ở chế độ vận hành ổn định của hệ thống cung cấp điện và giá trị danh định của nó. Độ lệch quy định được đặc trưng bởi chỉ số VN dU y ổn định.
Độ lệch điện áp tại một hoặc một điểm khác trong mạng xảy ra, như đã lưu ý, dưới ảnh hưởng của sự thay đổi tải chậm theo lịch trình của nó.
GOST 13109 – 97 bộ giá trị cho phép của độ lệch điện áp không đổi trên các thiết bị đầu cuối của máy thu điện. Và giới hạn thay đổi điện áp tại điểm đấu nối của người tiêu dùng phải được xác định có tính đến độ sụt điện áp từ điểm quy định đến máy thu điện và được quy định trong hợp đồng cung cấp năng lượng.
Dao động điện áp (VF) là độ lệch điện áp xảy ra trong khoảng thời gian từ nửa chu kỳ đến vài giây.
Nguồn dao động điện áp là các máy thu điện mạnh có tính chất xung, thay đổi mạnh về mức tiêu thụ năng lượng tác dụng và phản kháng: lò hồ quang và lò cảm ứng; thiết bị hàn điện; động cơ điện ở chế độ khởi động, v.v. CN được đặc trưng bởi các chỉ số sau:
Phạm vi thay đổi điện áp dUt;
Liều nhấp nháy Pt.
nhấp nháy – Đây là nhận thức chủ quan của một người về sự dao động trong quang thông của các nguồn chiếu sáng nhân tạo, nguyên nhân là do sự dao động điện áp trong mạng điện cung cấp năng lượng cho các nguồn này.
Liều nhấp nháy - thước đo mức độ nhạy cảm của con người với các tác động của nhấp nháy trong một khoảng thời gian xác định. Thời gian nhận biết nhấp nháy - khoảng thời gian tối thiểu để con người cảm nhận chủ quan về nhấp nháy do sự dao động điện áp có hình dạng nhất định.
Liều nhấp nháy ngắn hạn được xác định trong khoảng thời gian quan sát không quá 10 phút. Liều nhấp nháy dài hạn được xác định trong khoảng thời gian quan sát là 2 giờ.
Điện áp không hình sin là sự biến dạng hình sin của đường cong điện áp.
Máy thu điện có đặc tính dòng điện-điện áp phi tuyến tiêu thụ dòng điện có hình dạng đường cong khác với hình sin. Và dòng điện như vậy chạy qua các phần tử của mạng điện tạo ra sự sụt giảm điện áp trên chúng khác với điện áp hình sin. Đây là nguyên nhân dẫn đến độ cong dạng hình sin của đường cong điện áp.
Hình 2.1. Điện áp không hình sin
Điện áp hình sin được đặc trưng bởi các chỉ số sau:
Hệ số cong của đường cong điện áp hình sin KU;
Hệ số thành phần hài thứ n của điện áp K U (n).
Bất đối xứng điện áp - bất đối xứng của hệ thống điện áp ba pha.
Sự bất đối xứng điện áp chỉ xảy ra trong mạng ba pha dưới ảnh hưởng của sự phân bổ tải không đồng đều giữa các pha của nó. GOST 13109-97 chỉ ra rằng người tiêu dùng có tải không đối xứng là nguồn đáng tin cậy gây ra sự bất đối xứng về điện áp.
Các nguồn gây ra sự mất cân bằng điện áp là: lò luyện thép hồ quang, trạm biến áp kéo dòng điện xoay chiều, máy cấp điện, lắp đặt nhiệt điện một pha và các thiết bị tiêu dùng điện ba pha một pha, hai pha và không đối xứng khác, đặc biệt là cho hộ gia đình. mục đích.
Như vậy tổng tải của các doanh nghiệp riêng lẻ chiếm tới 85...90% tải bất đối xứng. Và hệ số bất đối xứng điện áp thứ tự không (K 0U) của một ngôi nhà bề mặt thứ 9 có thể là 20%, hệ số này trên thanh cái của trạm biến áp (điểm đấu nối chung) có thể vượt quá 2% cho phép.
Hình 2.2. Bất đối xứng điện áp
Sự bất đối xứng điện áp được đặc trưng bởi các chỉ số sau:
Hệ số bất đối xứng điện áp thứ tự âm K 2U;
Hệ số bất đối xứng điện áp thứ tự 0 K 0U.
Độ lệch tần số là độ lệch tần số thực của điện áp thay thế (f thực tế) so với giá trị danh nghĩa (f danh nghĩa) ở chế độ vận hành không đổi của hệ thống điện.
Độ lệch tần số của điện áp dòng điện xoay chiều trong mạng điện được đặc trưng bởi chỉ báo độ lệch tần số (f.
Sụt điện áp là sự giảm điện áp đột ngột và đáng kể (dưới 90% Unom) kéo dài từ vài giai đoạn đến vài chục giây và điện áp sẽ được phục hồi thêm.
Nguyên nhân gây sụt điện áp là do kích hoạt các phương tiện bảo vệ tự động trong quá trình ngắt kết nối quá điện áp do sét, dòng điện ngắn mạch (ngắn mạch), cũng như khi kích hoạt sai chức năng bảo vệ hoặc do hành động sai lầm của nhân viên vận hành.
GOST 13109-97 không tiêu chuẩn hóa việc sụt giảm điện áp, nó giới hạn thời lượng của nó là 30 giây. Đúng, việc sụt giảm điện áp kéo dài 30 giây thực tế không bao giờ xảy ra - điện áp không được phục hồi.
Sự sụt giảm điện áp được đặc trưng bởi khoảng thời gian sụt áp Dtn. .
Xung điện áp - điện áp tăng mạnh kéo dài dưới 10 mili giây.
Quá điện áp xung xảy ra khi có giông bão và khi chuyển mạch thiết bị (máy biến áp, động cơ, tụ điện, dây cáp), đặc biệt là khi tắt dòng điện ngắn mạch. Độ lớn của xung quá điện áp phụ thuộc vào nhiều điều kiện, nhưng luôn có ý nghĩa lớn và có thể lên tới hàng trăm nghìn vôn.
GOST 13109-97 cung cấp các giá trị tham chiếu về quá điện áp đột biến trong quá trình chuyển đổi cho các loại mạng khác nhau.
Hình.2.3. Xung điện áp
Xung điện áp được đặc trưng bởi chỉ báo điện áp xung U imp.
Quá điện áp tạm thời là sự tăng điện áp đột ngột và đáng kể (hơn 110% U danh định) kéo dài hơn 10 mili giây.
Quá điện áp tạm thời xảy ra trong quá trình chuyển mạch thiết bị (chuyển mạch, ngắn hạn) và trong khi đoản mạch xuống đất (dài hạn).
Quá điện áp chuyển mạch xảy ra khi đường dây điện cao thế dài không được tải. Quá điện áp dài hạn xảy ra trong các mạng có trung tính bù, mạng bốn dây khi dây trung tính bị đứt và trong các mạng có trung tính cách ly trong thời gian ngắn mạch một pha xuống đất (trong mạng 6-10-35 kV, liên tục hoạt động được cho phép ở chế độ này). Trong những trường hợp này, điện áp của các pha không bị hư hỏng so với đất (điện áp pha) có thể tăng lên đến giá trị của điện áp giữa các pha (đường dây).
Quá điện áp tạm thời được đặc trưng bởi hệ số quá điện áp tạm thời K trên.U.
Các tiêu chuẩn cho PKE nhất định được trình bày trong Bảng 2.1. Nếu sự thay đổi ở VN và độ lệch tần số là ngẫu nhiên, thì các yêu cầu của GOST 13109-97 sẽ áp dụng cho những yêu cầu trong số đó có độ tin cậy tích phân ít nhất là 95%.
Bảng 2.1. – Định mức của các chỉ số KE và nguyên nhân có thể làm giảm chúng
| Biểu tượng |
Chỉ báo KE, đơn vị đo lường |
định mức KE
ĐIỂM 13109-97 |
Lý do có thể xảy ra hơn | |
|
bình thường có thể chấp nhận được |
tối đa cho phép |
|||
| Độ lệch điện áp | ||||
| δuy | VN bền vững, % | ±5 | ±10 | |
| dao động điện áp | ||||
| δut | Phạm vi thay đổi điện áp, % | - | đường cong 1.2 trong hình. 2.1 | |
| Liều lượng nhấp nháy, có thể nhìn thấy. ồ.: thời gian ngắn lâu dài |
||||
| điện áp hình sin | ||||
| Ku | Hệ số cong hình sin điện áp, % | theo bảng 2.1.2 | theo bảng 2.1.2 | |
| Ku(n) | Hệ số thành phần hài thứ n của điện áp, % | theo bảng 2.1.3 | theo bảng 2.1.3 | |
| Bất đối xứng điện áp trong hệ thống ba pha | ||||
| K 2 bạn | Hệ số bất đối xứng điện áp thứ tự âm, % | 2 | 4 | |
| K 0 bạn | Hệ số bất đối xứng điện áp thứ tự 0, % | 2 | 4 | |
| Khác | ||||
| Df | Độ lệch tần số, Hz | ±0,2 | ||
BỘ KHOA HỌC VÀ GIÁO DỤC UKRAINE
CƠ SỞ GIÁO DỤC CAO CẤP NHÀ NƯỚC
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT QUỐC GIA DONETSK
Công việc nghiên cứu
Với chủ đề: “Chất lượng điện năng”
Đã hoàn thành st.gr. _________________________________ chữ ký ngày Đã kiểm tra ________________________ chữ ký ngày
Donetsk, 2011
Luận văn gồm: 27 trang, 7 hình, 1 bảng, 6 nguồn. Đối tượng của công việc nghiên cứu là: chất lượng điện trong hệ thống cung cấp điện của Ukraina. Mục đích của công việc: làm quen với các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng điện và phương pháp điều tiết nó; tìm hiểu cách thực hiện việc tự động điều chỉnh chất lượng điện năng; xác định chất lượng điện sẽ ảnh hưởng như thế nào đến giá thành của nó. Công trình đã kiểm tra các hệ thống cung cấp điện và tiêu thụ điện với nhiều thiết kế khác nhau và xác định các vấn đề chính của các hệ thống này có thể dẫn đến giảm chất lượng điện năng. ĐIỆN, CHẤT LƯỢNG ĐIỆN, KHÔNG ĐỐI XƯỢNG ĐIỆN ÁP, QUÁ ÁP, ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG, HỆ THỐNG ĐIỆN.
1. Các chỉ số chất lượng điện năng…………………4 1.1 Độ lệch điện áp…………………………………6 1.2 Biến động điện áp………………………….8 1.2.1 Ảnh hưởng của dao động điện áp đến hoạt động của các thiết bị điện…………………………. ………………..8 1.2.2 Các biện pháp giảm dao động điện áp…….9 1.3 Bất đối xứng điện áp………………………………10 1.3. 1 Ảnh hưởng của mất cân đối điện áp đến hoạt động của các thiết bị điện………………………………11 1.3.2 Các biện pháp giảm thiểu mất cân đối điện áp…………12 1.4 Không điện áp -hình sin…………………………… …..12 1.4.1 Ảnh hưởng của điện áp không hình sin đến hoạt động của các thiết bị điện………………………… ……….13 1.4.2 Các biện pháp giảm điện áp không hình sin..14 1.5 Độ lệch tần số ………………….15 1.6 Quá điện áp tạm thời…… ……………………………15 1.7 Quá điện áp xung………… ……………….16 2. Tự động điều khiển chất lượng điện năng …………..16 2.1 Yêu cầu cơ bản đối với mô hình hệ thống điện có phân tán các nguồn biến dạng điện áp hỗn hợp………… ..17 2.2 Phương pháp xác định ảnh hưởng thực tế của người tiêu dùng đến hiệu suất năng lượng...19 3. Thanh toán đối với điện năng tùy thuộc vào chất lượng của nó………….22 Tài liệu………………………… …………….. 0,26
1 CHỈ SỐ CHẤT LƯỢNG ĐIỆN
Các thiết bị và dụng cụ điện được thiết kế để hoạt động trong một môi trường điện từ cụ thể. Môi trường điện từ được coi là hệ thống cung cấp điện và các thiết bị điện kết nối với nó, nối theo kiểu cảm ứng và tạo ra nhiễu ở mức độ này hay mức độ khác, ảnh hưởng tiêu cực đến hoạt động của nhau. Nếu thiết bị có thể hoạt động bình thường trong môi trường điện từ hiện có thì đó chính là khả năng tương thích điện từ của thiết bị kỹ thuật. Các yêu cầu thống nhất đối với môi trường điện từ được thiết lập theo các tiêu chuẩn, giúp tạo ra thiết bị và đảm bảo hoạt động của thiết bị trong các điều kiện đáp ứng các yêu cầu này. Các tiêu chuẩn thiết lập mức độ nhiễu có thể chấp nhận được trong mạng điện, đặc trưng cho chất lượng điện và được gọi là chỉ số chất lượng điện (PQI). Với sự thay đổi mang tính cách mạng của công nghệ, các yêu cầu về môi trường điện từ cũng thay đổi, tất nhiên theo hướng thắt chặt hơn. Vì vậy, tiêu chuẩn của chúng tôi về chất lượng điện, GOST 13109 từ năm 1967, đã được sửa đổi vào năm 1987 với sự phát triển của công nghệ bán dẫn và được sửa đổi vào năm 1997 với sự phát triển của công nghệ bộ vi xử lý. Các chỉ số chất lượng của năng lượng điện, phương pháp đánh giá và tiêu chuẩn của chúng được xác định theo Tiêu chuẩn Liên bang: “Năng lượng điện. Tương thích điện từ của thiết bị kỹ thuật. Tiêu chuẩn về chất lượng năng lượng điện trong hệ thống cung cấp điện đa năng" GOST 13109-97. Bảng 1.1 – Tiêu chuẩn hóa các chỉ số chất lượng điện năng
Tên PKE | Rất có thể nguyên nhân |
|
Độ lệch điện áp |
||
độ lệch điện áp ổn định | lịch trình tải tiêu dùng |
|
Biến động điện áp |
||
dải điện áp | người tiêu dùng với tải thay đổi nhanh chóng |
|
liều nhấp nháy |
||
Bất đối xứng điện áp trong hệ thống ba pha |
||
hệ số bất đối xứng điện áp thứ tự âm | người tiêu dùng với tải không đối xứng |
|
hệ số bất đối xứng điện áp thứ tự 0 |
||
Dạng sóng điện áp không hình sin |
||
hệ số méo dạng sóng điện áp | người tiêu dùng với tải phi tuyến |
|
hệ số thành phần hài thứ n của điện áp |
||
độ lệch tần số | đặc điểm của mạng, điều kiện khí hậu hoặc hiện tượng tự nhiên |
|
thời gian sụt áp |
||
điện áp xung |
||
hệ số quá điện áp tạm thời |
||
- Khi phụ tải thay đổi chậm theo đúng lịch trình của nó sẽ xuất hiện độ lệch điện áp; với tính chất phụ tải thay đổi mạnh sẽ xuất hiện dao động điện áp; với sự phân bố phụ tải không đối xứng giữa các pha của mạng điện sẽ xuất hiện sự bất đối xứng điện áp trong hệ thống ba pha; Với tải phi tuyến, đường cong điện áp có dạng không hình sin.
Ảnh hưởng của độ lệch điện áp đến hoạt động của các thiết bị điện:
- Thiết bị công nghệ:
- Khi điện áp giảm, quy trình công nghệ xấu đi đáng kể và thời gian của nó tăng lên. Hệ quả là giá thành sản xuất tăng lên, khi điện áp tăng thì tuổi thọ của thiết bị giảm, khả năng xảy ra sự cố tăng lên, khi xảy ra sai lệch điện áp đáng kể thì quy trình công nghệ thất bại.
- Thắp sáng:
- Tuổi thọ của đèn chiếu sáng giảm nên ở giá trị điện áp 1,1 U nom, tuổi thọ của đèn sợi đốt giảm 4 lần, ở giá trị điện áp 0,9 U nom, quang thông của đèn sợi đốt giảm 40 % và đèn huỳnh quang giảm 15%. Khi điện áp nhỏ hơn 0,9 U nom, đèn huỳnh quang sẽ nhấp nháy và ở mức 0,8 U nom, chúng sẽ không sáng.
- Ổ điện:
- Khi điện áp ở các cực của động cơ điện không đồng bộ giảm 15% thì mô men xoắn giảm 25%. Động cơ có thể không khởi động hoặc có thể bị chết máy.
- Khi điện áp giảm, dòng điện tiêu thụ từ mạng tăng lên, dẫn đến làm nóng cuộn dây và giảm tuổi thọ của động cơ. Khi vận hành kéo dài ở điện áp 0,9 U, tuổi thọ danh nghĩa của động cơ giảm đi một nửa. Khi điện áp tăng 1%, công suất phản kháng mà động cơ tiêu thụ tăng 3...7%. Hiệu quả của ổ đĩa và mạng bị giảm.
- 10% tải trọng cụ thể (ví dụ: ở Moscow đây là tàu điện ngầm - ~ 11%);
-30% ánh sáng, v.v.;
- 60% động cơ điện không đồng bộ. Do đó, GOST 13109-97 thiết lập các giá trị bình thường và tối đa cho phép của độ lệch điện áp ở trạng thái ổn định tại các cực của máy thu điện trong giới hạn tương ứng là δUy cũng như = ± 5% và δUy trước = ± 10% điện áp mạng định mức . Những yêu cầu này có thể được đáp ứng theo hai cách: giảm tổn thất điện áp và điều chỉnh điện áp. ΔU = (P R + Q X) / U CPU (TP) Đạt được mức giảm tổn thất điện áp (ΔU):
- Lựa chọn tiết diện dây dẫn điện (≡ R) theo điều kiện tổn thất điện áp, dùng bù điện dung dọc của điện kháng đường dây (X). Tuy nhiên, điều này rất nguy hiểm do dòng điện ngắn mạch tăng ở X→0. Bù công suất phản kháng (Q) để giảm sự truyền tải qua mạng điện, sử dụng các tụ điện và động cơ điện đồng bộ hoạt động ở chế độ quá kích từ.
Điều chỉnh điện áp:
- Trong trung tâm điện lực, việc điều chỉnh điện áp (U CPU) được thực hiện bằng cách sử dụng máy biến áp được trang bị thiết bị tự động điều chỉnh tỷ số biến đổi tùy theo kích thước phụ tải - điều chỉnh tải (OLTC). ~10% máy biến áp được trang bị các thiết bị như vậy. Dải điều chỉnh là ± 16% với độ lệch 1,78%.Điện áp có thể được điều chỉnh tại các trạm biến áp trung gian (U TS) bằng cách sử dụng máy biến áp được trang bị thiết bị chuyển đổi vòi trên cuộn dây có các tỷ số biến đổi khác nhau - chuyển mạch không kích thích (SWB), I E. với sự ngắt kết nối khỏi mạng. Phạm vi điều khiển ± 5% với độ phân giải 2,5%.
Trách nhiệm duy trì căng thẳng trong giới hạn do GOST 13109-97 thiết lập, được giao cho tổ chức cung cấp năng lượng.
Thật vậy, phương pháp thứ nhất (R) và thứ hai (X) được chọn khi thiết kế mạng và không thể thay đổi sau này. Phương pháp thứ ba (Q) và thứ năm (U TP) rất tốt cho việc điều chỉnh sự thay đổi theo mùa của phụ tải mạng, nhưng cần kiểm soát các chế độ hoạt động của thiết bị bù của các hộ tiêu thụ một cách tập trung, tùy thuộc vào chế độ hoạt động của toàn mạng, tức là tổ chức cung cấp năng lượng. Phương pháp thứ tư - điều chỉnh điện áp trong trung tâm điện lực (U CPU), cho phép tổ chức cung cấp năng lượng nhanh chóng điều chỉnh điện áp theo lịch phụ tải mạng. GOST 13109-97 thiết lập các giá trị cho phép của độ lệch điện áp ở trạng thái ổn định ở các cực của máy thu điện. Và giới hạn thay đổi điện áp tại điểm đấu nối của hộ tiêu dùng phải được tính toán có tính đến độ sụt điện áp từ điểm này đến máy thu điện và được quy định trong hợp đồng cung cấp năng lượng. 1.2 Dao động điện áp Dao động điện áp là sự thay đổi nhanh chóng độ lệch điện áp kéo dài từ nửa chu kỳ đến vài giây. Biến động điện áp xảy ra dưới ảnh hưởng của tải mạng thay đổi nhanh chóng. Nguồn dao động điện áp là các máy thu điện mạnh có tính chất xung và biến đổi mạnh về mức tiêu thụ công suất tác dụng và phản kháng: lò hồ quang và lò cảm ứng; máy hàn điện; động cơ điện khi khởi động.Theo GOST 23875-88, chất lượng năng lượng điện được hiểu là mức độ tuân thủ các thông số năng lượng điện với các giá trị đã thiết lập của chúng.
Tham số được hiểu là đại lượng đặc trưng về mặt định lượng bất kỳ tính chất nào của năng lượng điện (ví dụ: điện áp, tần số, hình dạng đường cong điện áp, v.v.).
Sự khác biệt giữa giá trị hiện tại của tham số năng lượng điện và giá trị danh nghĩa hoặc cơ bản của nó được gọi là độ lệch của tham số năng lượng điện. Giá trị cơ bản của tham số có thể được lấy làm giá trị trung bình vận hành, giá trị tính toán, giá trị giới hạn hoặc theo quy định của hợp đồng cung cấp điện.
Độ lệch điện áp (tần số) trạng thái ổn định là độ lệch điện áp (tần số) ở chế độ vận hành trạng thái ổn định của hệ thống điện.
Độ lệch điện áp được ước tính bằng phần trăm
Biến động điện áp là một chuỗi các thay đổi đơn lẻ về điện áp theo thời gian. Sự dao động điện áp được đặc trưng bởi độ lớn của sự thay đổi điện áp và liều nhấp nháy.
Phạm vi dao động điện áp là giá trị bằng chênh lệch giữa giá trị điện áp cao nhất và thấp nhất trong một khoảng thời gian nhất định trong hoạt động ở trạng thái ổn định của nguồn, bộ chuyển đổi năng lượng điện hoặc hệ thống cung cấp điện
Nhấp nháy là nhận thức chủ quan của con người về sự dao động trong quang thông của nguồn chiếu sáng nhân tạo do dao động điện áp trong mạng điện.
Liều nhấp nháy là thước đo mức độ nhạy cảm của một người đối với tác động của nhấp nháy trong một khoảng thời gian xác định.
Quá điện áp trong hệ thống cung cấp điện là hiện tượng điện áp vượt quá điện áp hoạt động cao nhất được thiết lập cho một thiết bị điện nhất định. Quá điện áp tạm thời có nghĩa là tăng điện áp tại một điểm trong mạng điện trên 1,1 bạn HOM , kéo dài hơn 10 ms, xảy ra trong hệ thống cung cấp điện trong quá trình chuyển mạch
và ngắn mạch.
Xung điện áp là sự thay đổi điện áp đột ngột tại một điểm trong mạng điện, sau đó khôi phục về mức ban đầu hoặc gần bằng mức đó trong khoảng thời gian lên tới vài mili giây.
Sụt điện áp có nghĩa là điện áp giảm đột ngột đáng kể (dưới 0,9 bạn NOM) trong hệ thống cung cấp điện với quá trình phục hồi tiếp theo sau khoảng thời gian từ mười mili giây đến vài chục giây.
Theo GOST 13109-97, giá trị thông thường cho phép và giá trị tối đa cho phép của độ lệch điện áp ở trạng thái ổn định tại các cực của máy thu năng lượng điện lần lượt bằng +5% và +10% điện áp định mức của nguồn điện. mạng.
Giới hạn dao động điện áp cho phép phụ thuộc vào tần số lặp lại của dao động điện áp trong một phút và đối với dao động điện áp có dạng uốn khúc, chúng thay đổi từ một phần trăm đến 10% giá trị danh nghĩa.
Thông thường các giá trị độ lệch tần số cho phép và tối đa cho phép lần lượt là +0,2 và +0,4 Hz.
Sự sụt giảm điện áp được đặc trưng bởi thời gian sụt áp. Giá trị tối đa cho phép của khoảng thời gian sụt điện áp trong mạng điện đến 20 kV là 30 giây.
Cơm. 3.1 minh họa một số định nghĩa trên.
Sự biến dạng của đường cong điện áp (dòng điện) xoay chiều - sự khác biệt về hình dạng của đường cong điện áp (dòng điện) xoay chiều so với yêu cầu.
Hệ số hình dạng của đường cong điện áp (dòng điện) xoay chiều là giá trị bằng tỷ số giữa giá trị hiệu dụng của điện áp (dòng điện) định kỳ với giá trị trung bình của nó (trong nửa chu kỳ).
Đối với sóng hình sin 
.
Hệ số biên độ của đường cong điện áp (dòng điện) xoay chiều là giá trị bằng tỷ số giữa giá trị tuyệt đối cực đại của điện áp (dòng điện) trong chu kỳ với giá trị hiệu dụng của điện áp (dòng điện) định kỳ. (Đối với hình sin 
).
Hệ số biến dạng hình sin của đường cong điện áp (dòng điện) là một trong những chỉ số chính về chất lượng điện năng, bằng tỷ số giữa giá trị hiệu dụng của tổng các thành phần hài cao hơn với giá trị hiệu dụng của thành phần chính của điện áp xoay chiều (dòng điện). ):
% ,
Ở đâu N- số thứ tự của thành phần hài của điện áp. Chỉ số thứ hai về tính không hình sin là hệ số N thành phần hài thứ của điện áp:
,
%.
Giá trị thông thường cho phép và giá trị lớn nhất cho phép của hệ số biến dạng hình sin của đường cong điện áp lần lượt tại các điểm đấu nối vào mạng điện:
Với bạn NOM = 0,38 kV 8 và 12%, s bạn NOM = 6 -20 kV 5 và 8%, s bạn NOM = 35 kV 4 và 6% , Với bạn NOM= 110 - 330 kV 2 và 3%. .
Để mô tả sự bất đối xứng điện áp, các hệ số bất đối xứng cho chuỗi âm và chuỗi 0 được sử dụng.
Hệ số mất cân bằng thứ tự âm được cho đối với điện áp giữa các pha, tổng hình học của nó luôn bằng 0. Nó bằng tỷ lệ %
,
% ,
Ở đâu bạn 2 , bạn 1 - Các thành phần thứ tự âm và dương khi phân tách bằng phương pháp thành phần đối xứng của hệ thống điện áp pha-pha.
Hệ số bất đối xứng chuỗi 0 được định nghĩa là
,
% .
Nó bằng tỷ lệ phần trăm của các thành phần chuỗi 0 và dương khi phân tách bằng phương pháp thành phần đối xứng của hệ thống điện áp pha. Hơn nữa, người ta biết rằng tỷ lệ bạn 1 Và bạn 1 F đối với các hệ thống được kết nối điện áp pha và pha-pha có dạng đơn giản:
bạn 1
=
bạn 1 F .
Thông thường giá trị cho phép và giá trị tối đa cho phép của hệ số bất đối xứng điện áp chuỗi âm tại các điểm đấu nối chung vào mạng điện lần lượt bằng 2 và 4%.
Giá trị thông thường cho phép và giá trị tối đa cho phép của hệ số bất đối xứng thứ tự 0 tại các điểm nối chung với mạng điện 4 dây có điện áp danh định 0,38 kV lần lượt bằng 2 và 4%.
Các thành phần chuỗi dương và chuỗi 0 có thể được đưa vào bằng cách sử dụng phép biến đổi tuyến tính dựa trên phương trình ma trận:
,
Ở đâu 
,
;
;
MỘT 3
= 1;
MỘT 4 = MỘT; 1+ một + một 2 = 0.
Đây 
Và 
ký hiệu cho vectơ cột của điện áp pha và điện áp bao gồm trong các hệ đối xứng có chuỗi 0, trực tiếp và âm, nghĩa là
= 
= 
.
Điều này có nghĩa là hệ đại lượng pha có thể bao gồm các hệ bằng 0 ( 
,
,
),
đường thẳng trùng với trật tự cơ bản của sự xen kẽ pha ( 
,MỘT 2
,MỘT
)
và trình tự ngược lại ( 
,
MỘT
,
MỘT 2 
).
Sự xen kẽ pha như trong Hình 1 được coi là pha chính. 3.2. Mũi tên chỉ ra rằng sau khi đạt điện áp dương cực đại ở pha A, cực đại dương phải xảy ra ở pha B, sau đó ở pha C. Thứ tự các điện áp pha trong vectơ cột của điện áp pha tương ứng với thứ tự cơ bản của sự xen kẽ pha.
MỤC 9. Chất lượng điện năng
NỐI ĐẤT MÀN HÌNH CÁP
Không nên khuyến nghị kết nối tấm chắn cáp ở dạng “đuôi lợn” để đảm bảo EMC của đường cáp, ngoại trừ các ứng dụng tần số thấp, trong mọi trường hợp chiều dài của “đuôi lợn” không được vượt quá 30 mm. Để nối đất màn hình CL, nên sử dụng kẹp hoặc đầu nối đặc biệt.
Nguyên tắc cơ bản là màn chắn của cáp điều khiển và cáp nguồn phải được nối đất ở cả hai đầu. Điều này làm giảm nhiễu chế độ chung. Các trường hợp đặc biệt là cáp được che chắn kép, nối đất qua tụ điện hoặc thiết bị chống đột biến điện. Thông qua việc sử dụng tụ điện, sự ghép nối giữa dòng điện tần số thấp và tần số cao đạt được.
Việc sử dụng các cặp xoắn làm giảm đáng kể nhiễu gây ra;
Cáp đồng trục, mặc dù được sử dụng để truyền tín hiệu tần số cao, nhưng lại không tốt cho tần số trung bình thấp;
Màn chắn ở dạng bện trên bề mặt ngoài của cáp có thông số điện vượt trội hơn so với màn chắn ở dạng lá quấn xoắn ốc;
Bện và giấy bạc thì tốt hơn, chất liệu dây hoặc giấy bạc càng dày;
Lắp đặt giấy bạc theo chiều dọc tốt hơn lắp đặt theo hình xoắn ốc, nhưng khó uốn cong;
Màn chắn ngoài ở dạng bện và giấy bạc hoặc bện đôi sẽ tốt hơn nhiều so với màn chắn đơn;
Các cặp xoắn riêng lẻ trong cáp có vỏ bọc chung có thể cần có vỏ bọc riêng để ngăn chặn nhiễu điện dung giữa các dây dẫn tín hiệu;
Màn chắn nhiều lớp có lớp cách nhiệt giữa các lớp màn sẽ tốt hơn so với màn không có lớp cách nhiệt.
Kết luận của phần
Các giải pháp thiết kế đảm bảo EMC của trạm biến áp cao thế bao gồm: giải pháp bố trí, thiết kế thiết bị nối đất trạm biến áp, phát triển ống dẫn cáp và hệ thống chống sét, thiết kế hệ thống điện một chiều vận hành và hệ thống cấp điện xoay chiều.
Các chỉ số chất lượng năng lượng điện (EQI), các phương pháp đánh giá và tiêu chuẩn của chúng được xác định theo Tiêu chuẩn Liên bang: “Năng lượng điện. Tương thích điện từ của thiết bị kỹ thuật. Tiêu chuẩn về chất lượng năng lượng điện trong hệ thống cung cấp điện đa năng" GOST 54149-2010.
Giới hạn EC được thiết lập bởi tiêu chuẩn này là các mức tương thích điện từ đối với nhiễu điện từ dẫn truyền trong các hệ thống cung cấp điện có mục đích chung. Tuân thủ các tiêu chuẩn này, khả năng tương thích điện từ của mạng lưới cung cấp điện thông dụng và mạng điện của người tiêu dùng điện (máy thu điện) được đảm bảo.
Các tiêu chuẩn được thiết lập theo tiêu chuẩn này có thể được đưa vào các thông số kỹ thuật để kết nối người tiêu dùng năng lượng điện và trong hợp đồng sử dụng năng lượng điện giữa tổ chức cung cấp điện và người tiêu dùng năng lượng điện.
Ngoài các yêu cầu của EMC liên quan đến việc ban hành Nghị định số 1013 ngày 13 tháng 8 năm 1997 của Chính phủ Nga về việc đưa năng lượng điện vào danh mục hàng hóa phải chứng nhận bắt buộc, EC cũng phải được tuân thủ theo quan điểm của Luật Liên bang Nga “Về bảo vệ quyền lợi người tiêu dùng”. Theo nghị định này của chính phủ, một quyết định chung đã được đưa ra bởi Tiêu chuẩn Nhà nước Nga và Bộ Nhiên liệu và Năng lượng Liên bang Nga “Về thủ tục giới thiệu chứng nhận bắt buộc về năng lượng điện” ngày 03/03/1998, và cũng “Quy trình tạm thời chứng nhận năng lượng điện” đã được đưa ra.
