В собственной текущей деятельности компаниям приходится всегда стремиться к повышению уровня дохода путем увеличения производительности усилий, максимального эксплуатации активов и исполнения крупных объемов работ с привлечением меньших ресурсов. В какой-либо мере все это может оказаться достигнуто при помощи эксплуатации современного технологического и, в первую очередь, информационного оснащения: персональных компьютеров, сетей и средств связи.
Повышение потребления электрической энергии приводит к потребности эксплуатации все более эффективных источников питания для информационного оснащения, программируемых логических контроллеров (PLC) и иных устройств. Уже давно замечено, что такие приборы могут служить как источниками, так и жертвами повреждений в электросистеме.
Решение крупного числа проблем заставляет многие организации брать на себя отдельные или все работы, связанные со срочным и профилактическим обслуживанием. Впрочем, специализированные сервисные организации выполняют эти работы в короткие сроки и с небольшим количеством персонала.
Существенный процент таких работ обусловлен задачами, связанными с распределительной электросетью и качеством энергии. Понимание основных основ максимально общих явлений дает возможность компаниям качественно обслуживать свое хозяйство, что позволяет лучше использовать возможности при достижении поставленных целей.
Главные электрические законы
В электрических системах ток или напряжение чаще всего не являются идеальными сигналами частоты 50 Гц.
Частоты, которые кратные основной частоте, называют гармониками. Источники питания массы производимых сейчас приборов употребляют ток лишь на протяжении части синусоиды, что ведет к периодическим токам, которые вызывают искажение гармонического напряжения.
Есть два главных закона, которые требуется знать для полного понимания большинства проблем, которые связаны с качеством электроэнергии.
Первый — закон Ома, (U=IR). Следовательно, (I=U/R). Сопротивление может оказаться простым резистивным или комплексным, к примеру, индуктивным, с различной фазой и амплитудой на различных частотах. Закон Ома применим не только лишь к компонентам на основной, монументальной частоте, но еще и на всех иных частотах.
Второй закон — закон Кирхгофа: сумма падений напряжения по замкнутому контуру обязана равняться нулю. В однофазной цепи, имеющей единственную нагрузку, ток от источника идет через сопротивление источника и нагрузочное сопротивление. Сопротивление источника — суммарное сопротивление всех трансформаторов и проводов. То, что выработано, должно быть равно тому, что потреблено.
При нарастании тока, как это бывает, к примеру, при пуске мотора или при коротком замыкании, повышается ток, идущий от источника. Тем самым, по закону Ома, увеличится падение напряжения. Если нет перегрузки, то сложение напряжений всей цепи укажет на уменьшение напряжения, которое приходит на нагрузку. Обратное будет правильно, если ток будет становиться меньше, что приведет к увеличению напряжения на нагрузке.
Это база для широкого класса явлений, которые связаны с качеством энергии, включая провалы, всплески, флуктуации напряжения и переходные процессы.
Основы качества электрической энергии
Качество электроэнергии, как правило, определяется в терминах напряжения питания. Эти явления можно разбить на три главные категории: перемены действительного значения напряжения, искажения формы сигнала напряжения и переходное напряжение. Больше всего стандартов качества основываются на понятии напряжения, впрочем, часто источником трудности является ток.
Максимально исчерпывающим документом в РФ является стандарт ГОСТ 13109-97 «Электроэнергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электропитания общего назначения». Он дает основные понятия о качестве электрической энергии, нормах и показателях ее качества, устанавливает требования к погрешностям измерений, разъясняет свойства электроэнергии, и определяет максимально вероятных виновных при нарушении ее качества.
В Европе главный регламентирующий документ — это EN50160- определение качества напряжения. В США приняли в качестве такого документа IEEE Std 1159 1995 RPMEPQ.
Существуют большое число разных приборов, которые имеют возможность неправильно вести работу или выходить из строя из-за высокого гармонического уровня тока или напряжения.
Проблемы может вызывать излишний нейтральный ток, который приводит к перегреву нейтралей, в особенности для трехкратных гармоник, которые фактически носят добавочный характер в нейтрали трехфазный цепей. Это случается оттого, что гармоническое количество, умноженное на 120-градусный сдвиг между 3-мя фазами, представляет собою целое, кратное 360 град или 1 полный цикл.
Другой источник проблем — неправильное считывание данных приборов, включая индукционные дисковые электросчетчики и амперметры среднего типа.
Еще одна сложность — снижение коэффициента мощности. Коэффициент мощности является комплексным показателем, который имеет нелинейные и линейные искажения. Равен отношению полной и активной мощностей, потребляемых нагрузкой.
Распространенная причина ухудшения качества электроэнергии — перегревание трансформаторов, когда трехкратные гармоники, которые генерируются с позиции нагрузки трансформатора, начинают циркулировать в первичной цепи. Кое-какие типы потерь увеличиваются как квадрат от гармонического количества (такие, как скин-эффект и утраты вихревых токов). Это справедливо и для для осветительных балластов и соленоидальных обмоток.
Стоит сказать и о последовательности отрицательного, положительного и нулевого напряжения на генераторах и моторах.
Эти напряжения возникают на какой-нибудь частоте, когда пользователи пытаются повернуть двигатель вперед или назад, или же совсем не повернуть (вызывая перегревание). Значение напряжения определенной частоты в гармониках сбалансированной системы имеет положительные, отрицательные или нулевые значения.
Серьёзной проблемой бывает и неправильное срабатывание защиты, включая ложные срабатывания реле и неисправности ИБП, в особенности, когда управление включает чувствительные цепи, которые пересекаются в нуле.
Распространенная причина ухудшения качества электроэнергии — неисправность в подшипниках от токов в вале, которые проникают через неизолированные подшипники электродвигателя.
Сюда же относятся неисправности в конденсаторах компенсации реактивной мощности, которые возникают из-за тока и высокого напряжения от резонанса с линейным сопротивлением.
Конечно, создают проблемы неполадки или неправильная работа электрического оборудования. Яркий пример: результаты мерцания освещения, когда субгармоники напряжения располагаются в диапазоне 130 Гц. Человеческий глаз максимально чувствителен на частотах 8.8гц, когда только 5 процентов изменений в среднеквадратичном значении напряжения могут быть заметными при нескольких типах света.
Знание указанных основных сведений должно помочь эффективно применять имеющееся оснащение контроля качества электрической энергии, выполнять мониторинг требуемых параметров и своевременно отыскивать ответы на возникшие вопросы. В ситуациях, когда вы затрудняетесь дать ответ, требуется обратиться к услугам квалифицированных специалистов.
Метки: качество электроэнергии, электричество
