Влияние качества электроснабжения на потребителя

Введение

Электрическая энергия как товар используется во всех сферах жизнедеятельности человека, обладает совокупностью специфических свойств и непосредственно участвует при создании других видов продукции, влияя на их качество.
Цель работы – изучить влияние качества электроснабжения на потребителя.
Задачи:
- Рассмотреть источники негативных явлений
- Изучить факторы, влияющие на качество электроэнергии
- Рассмотреть возможные последствия отклонений
- Рассмотреть показатели оценки качества
- Изучить виды защит
Понятие качества электроэнергии (КЭ) отличается от понятия качества других видов продукции. Каждый электроприемник (ЭП) предназначен для работы при определенных параметрах электрической энергии: частоте, номинальное напряжение, ток. Поэтому для нормальной его работы должно быть обеспечено требуемое КЭ. Таким образом, качество электрической энергии определяется совокупностью ее характеристик, при которых ЭП могут нормально работать и выполнять заложенные в них функции. Поэтому измерения параметров сети имеют огромное значение в оценке качества электроэнергии

ВЛИЯНИЕ КАЧЕСТВА ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ НА ПОТРЕБИТЕЛЯ

Система электроснабжения представляет собой совокупность устройств, предназначенных для производства, передачи и распределения электроэнергии (генераторы, трансформаторы, электрические аппараты распределения электроэнергии и управления электроприёмниками). Каждое из этих устройств является промышленной продукцией, должно обладать необходимым уровнем качества и быть надёжным в условиях выполнения функциональных функций.
Качеством любого технического объекта является совокупность его характеристик, определяющих потребительские свойства связанных с возможностью удовлетворения продукцией установленных и предполагаемых требований и ожиданий.
В системе электроснабжения каждый элемент может оказаться некачественно спроектированным, изготовленным, смонтированным, что скажется на надёжности его работы, на надёжности системы в целом. Качество и надёжность технических устройств взаимосвязаны.
Под надёжностью электроснабжения понимается непрерывное обеспечение электроэнергией СЭС электроприёмников, осуществляющих преобразование электроэнергии в другие виды энергии.
Электрическая энергия является также видом продукции, производимой на электростанциях и использующейся во всех сферах человеческой деятельности. Однако она является особым видом продукции, которую нельзя производить впрок, складировать, возвратить поставщику, если есть претензии к её показателям. Электроэнергия обладает определёнными характеристиками, позволяющими определять её пригодность в различных производственных и бытовых процессах.
Электроэнергия участвует при производстве других видов продукции, влияя на их качество, на надёжность работы и производительность технологического оборудования.
Потребители электроэнергии получают её от энергетических систем и собственных электростанций по распределительным сетям. Электроприёмниками электроэнергии являются нагреватели, электродвигатели, сварочные агрегаты, выпрямительные устройства, радиоэлектронная аппаратура, высокочастотные установки, осветительные установки. Все эти электроприёмники могут быть включены в одну распределительную электрическую сеть (ЭС) и оказывать определённое влияние друг на друга.
К проблемам качества электроэнергии относится множество различных явлений. Каждое из этих явлений может происходить при определенных обстоятельствах и иметь разные решения по устранению, которые могут способствовать улучшению качества электроэнергии и как следствие характеристик оборудования. При оценке электромагнитной обстановки и способов решения проблем, связанных с электромагнитной совместимостью, можно воспользоваться методом виртуального моделирования, что позволит довольно быстро определить рациональные варианты решения. Потребители электроэнергии рассчитываются и изготавливаются на длительную работу с номинальными электрическими параметрами – частота сети, напряжение и ток, при которых они обладают наивысшими технико-экономическими показателями [1].
Однако при передаче электроэнергии от станций к потребителям качество ее ухудшается, так как в сетях имеют место потери напряжения, зависящие от длины или качества монтажа линий. Несимметрия нагрузки фаз вызывает несимметрию напряжений. Наличие преобразовательных устройств приводит к несинусоидальности напряжений, а изменение нагрузки при отключении и подключении потребителей вызывают колебания частоты и напряжения. Указанные причины, а также ряд других факторов приводят к отклонению параметров качества электрической энергии от нормированных значений, что влияет на работу электроприемников. Качество электроэнергии непосредственно связано с экономичностью производства, поскольку отклонения показателей качества от номинальных приводят к снижению КПД, коэффициента мощности, производительности, срока службы и других показателей потребителей электроэнергии.
Другим отражением качества электроэнергии является его влияние на сам предмет производства, на качество продукции

. Действительно, отклонение показателей качества энергии от номинальных ведет непосредственно к нарушению технологических процессов (обработки, проката, гальванизации, нагрева и т. п.). Качество электрической энергии связано и с некоторыми социальными проблемами. Так, например, недопустимые отклонения напряжения в осветительных сетях вызывают снижение освещенности, что сказывается на органах зрения человека [2]. Появление высших гармонических в сетях электроснабжения вызывает не только нарушение работы радио- и телевизионной аппаратуры, но в определенных условиях воздействует и на здоровье людей. Высокочастотные вибрации рабочего инструмента, вызванные наличием высших гармонических, приводят к различным профессиональным заболеваниям рабочих.

1.1 Источники негативных явлений
Рассмотрим, как влияет отклонение параметров качества электроэнергии на работу электроприемников. Отклонения и колебания напряжения в электрических сетях, вызываемые непрерывным изменением электрических нагрузок, приводят к изменению освещенности, повышению удельного расхода энергии, изменению технологических процессов, увеличению себестоимости продукции, браку и другим негативным последствиям, снижающим народнохозяйственную эффективность производства. Причиной, вызывающей искажение напряжения и тока в электросети, выступают нелинейные потребители, которые используют ток несинусоидального типа. Среди таких источников стоит выделить, электродвигатели с инверторной системой управления, комплексы плавного пуска двигателей, выпрямители управляемого и неуправляемого типа, блоки питания, электротермическое оборудование – лазеры, дуговые и индукционные печи с высокой частотой, сварочные агрегаты, микроволновые установки и т.п [3].
Основное внимание заслуживает группа электротермического оборудования, так как для их питания используются мощные силовые полупроводниковые элементы, печные трансформаторы. Данное оборудование может создавать и усиливать негативные эффекты в электросети, а именно, несимметричность и несинусоидальность напряжения. Моделирование установок и электрических аппаратов с добавлением функционала, отвечающего за эффекты, вносимые в сеть и оказывающие отрицательное влияние, может на этапе проектирования дать достаточно точную оценку эффективной работы задействованного электрооборудования.

1.2 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.

1.3 Возможные последствия отклонений
Ухудшение качества электроэнергии приводит к серьезным последствиям:
1. Увеличиваются потери в электрических машинах, трансформаторах и сетях. Гармонические составляющие высокого порядка вызывают дополнительный нагрев обмоток и рост потерь в сердечниках трансформаторов от вихревых токов.
2. Ускоренное старение изоляции и вызванные этим сокращение срока службы электрооборудования, рост числа аварий в кабельных сетях.
3. Установка компенсирующих устройств создает опасность возникновения параллельного резонанса между индуктивностью сети и компенсирующими конденсаторами или ветвями фильтра. Резонансные режимы приводят к значительному увеличению токов через конденсаторы и выходу последних из строя.
4. Увеличение капитальных вложений и эксплуатационных расходов, вызванное преждевременной заменой оборудования и необходимостью проводить организационные и технические мероприятия по улучшению качества электроэнергии.
5. Высокочастотные электромагнитные помехи оказывают специфическое воздействие на микропроцессорные системы релейной защиты и автоматики. Высокий уровень высших гармоник может приводить к нарушению их работы, ложным срабатываниям устройств релейной защиты и автоматики.
6. Возможна неправильная работа измерительных устройств и приборов учета электроэнергии. При несинусоидальных режимах погрешности индукционных счетчиков могут достигать 10 %.
7. Провалы и броски напряжения, несинусоидальная форма токов и напряжений могут вызвать сбои в работе чувствительного электронного оборудования, в том числе компьютеров, принтеров и других офисных устройств.
8