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.
Показатели оценки качества:
- Допустимое отклонение напряжения (подключенные устройства способны работать в нормальном режиме). Существует два вида режима отклонений:
— нормальный – отклонение +5%;
— предельный – отклонение +10%.
Напряжение должно восстанавливаться не более, чем за 2 минуты.
- Размах напряжения – разность значений амплитудного и действующего напряжения за один цикл колебаний. Этот показатель не должен быть более +10%.
- Доза фликера разделяется на длительную (около двух часов) и кратковременную (10 минут). Этот параметр означает степень восприимчивости глаза человека к мерцанию освещения, которое возникло из-за колебаний сети питания. Для измерения дозы фликера существует особый прибор – фликерметр, определяющий амплитудно-частотную характеристику. Полученные данные сравнивают с показателями чувствительности человеческого глаза.
Стандартами установлены допустимые границы изменения этого параметра:
— кратковременные колебания – не более 1,38;
— длительные колебания – не больше 1,0.
Для ламп накаливания этот параметр должен быть соответственно не более 1,0 и 0,74.
- Провал напряжения – резкое снижение его величины. Спустя некоторое время этот параметр снова восстанавливается до начального значения. Длительность провала может достигать 30 секунд.
- Импульсное напряжение действует длительностью в несколько микросекунд и более, в зависимости от причины появления импульса. Его допустимые значения не нормируются нормативными документами. Мощный импульс напряжения может возникнуть от разряда молнии, а также из-за одновременного подключения большого количества нагрузок.
Нормативными документами установлено время восстановления напряжения, которое не оказывает влияния на эксплуатацию потребителей:
— импульсы вследствие удара молнии – не больше 15 микросекунд;
— импульсы от неравномерного подключения нагрузки – не более 15 миллисекунд.
- Коэффициенты, определяющие качество электроэнергии:
— искажения синусоидальности;
— временного перенапряжения;
— несимметричности нулевой и обратной последовательности;
— гармонических колебаний.
- Отклонение частоты тока приводит к неисправностям электрооборудования. Максимальное отклонение появляется, если мощность потребления постепенно повышается, а запаса мощности сети недостаточно. Допустимое нормальное отклонение частоты 0,2 герца в большую и меньшую сторону. Максимальное значение отклонения +0,4 Гц. В аварийных случаях допускается отклонение +0,5 -1 Гц.
Виды защит
Увеличение качества электрической энергии необходимо выполнять в установленные нормативными документами сроки, а защиту собственного электрооборудования потребитель может создавать с использованием специальных устройств, способных привести в норму параметры питания:
Стабилизаторы напряжения позволяют поддерживать значение напряжения в заданных пределах, и способны обеспечить качество электроэнергии при отклонениях более 35%.
Устройства защиты от перепадов напряжения действуют по аналогии работы реле. При чрезмерном увеличении напряжения выполняется обесточивание цепи.
Источники бесперебойного питания поддерживают в рабочем состоянии подключенные устройства в течение заданного периода времени. Снабжение устройств электрической энергией осуществляется с помощью накопленной энергии в аккумуляторной батарее. В аварийных режимах ИБП могут поддерживать работу оборудования небольшого офиса несколько часов.
Электромонтажные работы
Источник: electrosam.ru