Какие бывают показатели качества электроэнергии?

Отклонение напряжения

При изменениях напряжения питания у асинхронных электродвигателей изменяются:

  • скорость вращения;
  • потребляемая активная мощность;
  • потребляемая реактивная мощность;
  • мощность потерь реактивной и активной мощности;
  • срок службы изоляции.

Характер изменения параметров приведен в таблице.

ПараметрИзменение при повышении напряженияИзменение при понижении напряженияСледствие
Скорость вращенияувеличиваетсяуменьшаетсяИзменяется производительность
Потери активной мощности полностью загруженного двигателяСнижаютсяВозрастают из-за увеличения потребляемого токаИзменение потерь на нагрев, снижение КПД
Потери активной мощности не полностью загруженного двигателяВозрастаютСнижаютсяИзменение потерь на нагрев, снижение КПД
Потребляемая реактивная мощностьИзменение напряжения на 1% приводит к изменению потребляемой реактивной мощности на 3%Изменение потерь на нагрев, снижение КПД
Срок службы изоляцииувеличиваетсяуменьшаетсяУменьшение срока между капитальными ремонтами

У синхронных электродвигателей при изменениях напряжения меняются:

  • максимальный электрический момент (пропорционально напряжению);
  • генерируемая реактивная мощность (характер изменения зависит от режима работы двигателя);
  • статическая устойчивость.

Влияние изменения питающего напряжения на выпрямительные установки зависит от режима их работы. Если выпрямитель стабилизирует выпрямленный ток, то на его нагрузке изменения никак не сказываются. Но зато изменяет коэффициент мощности и повышает потребление реактивной мощности.

Варианты изменения напряжения

Для выпрямителей без стабилизации выходных параметров при изменениях напряжения питания изменяются производительность и повышается расход электроэнергии. Те же самые изменения происходят и в электротермических установках (печах сопротивления, дуговых и индукционных печах).

При повышении номинального напряжения на 10% срок службы ламп накаливания снижается в три раза. Включение холодной лампы в работу при повышенном напряжении приводит к ее мгновенному выходу из строя из-за резкого броска тока. У энергосберегающих, люминесцентных и светодиодных ламп снижается срок службы драйверов и нитей накала.

Кто отвечает за качество электрической энергии?

Проблема КЭ очень серьезна, что стала синонимом «электромагнитной безопасности», потому как отвечает за безотказную работу технических средств и выполнение технических процессов, отвечающих за безопасность на транспорте в энергетике, и в других областях хозяйствования, нарушение которых может привести к человеческим жертвам, существенному экономическому ущербу, нанесение вреда окружающей среде.

Источником электромагнитных помех может оказаться сам потребитель, использующий электрическое оборудование с нелинейными характеристиками. Такие устройства используют токи высших гармоник, токи обратной и нулевой последовательности, вызывающие нарушения синусоидальности и симметричности падений. Даже в том случае если сетевая организация может обеспечить абсолютное соблюдение синусоидальности и симметричности напряжения питания, значение напряжение в узле общего присоединения пользователя будет искаженно.

Городские сети являются самыми «грязными» источниками искажений электрической сети и включают:

  1. Статические преобразователи (выпрямители, тиристорные регуляторы напряжения, стабилизаторы и т. д.).
  2. Импульсные источники питания (компьютеры, офисная техника, серверные станции рекламная светодиодная, плазменная, и ЖК-аппаратура).
  3. Газоразрядные осветительные устройства (90% от всех светильников).
  4. Сварочные аппараты (ЖКХ, строительство и т. д.).
  5. Частотный электропривод переменного тока (ЖКХ, большие офисные центры).
  6. Специальное медицинское оборудование.

ВажноУстановка интеллектуальных ИБП, особенность ИБП заключается в том, что они могут устранить несколько сетевых помех, это: исчезновение, провалы, всплески, а также высокий и низкий уровень напряжения, переходные процессы, ЭМ- и РЧ-помехи, искажение частоты и синусоидальности, но такое действие, возможно, только при наличии корректора коэффициента мощности и активными фильтрами (кондиционерами) высших гармоник. ИБП являются источниками искажения электрической энергии, которые влияют на соседние потребители, не имеющие в своем составе ИБП

Электросетевая компания является виновником нарушения качества электрической энергии и ее показателей, в случае приобретения и поставки линейным потребителям, некачественной электроэнергии.

Контроль за качеством электрической энергии в РФ осуществляет РЭС (районные электросети) Они следят за ПКЭ на границах балансовой принадлежности как у потребителей, так и у источников электрической энергии.

Принцип работы анализатора качества электроэнергии

Прибор выполняет функцию проверки величин и уровень соответствия требованиям. Принцип его работы основан на измерителе электрических величин. Аппарат фиксирует значения тока и напряжения за короткие интервалы времени.

  • постоянное отклонение напряжения;
  • пиковые нагрузки и токи;
  • природа переходных процессов в сети;
  • фиксация времени с наибольшими потреблениями электрической энергии;
  • искажения кривых тока;
  • падения и провалы.

Анализаторы выпускаются в мобильной и стационарной форме. Они могут использоваться систематически или эпизодически, в зависимости от поставленной цели. Комплексная проверка корректности работы оборудования – это залог длительной и эффективной работы техники на предприятии. Своевременное выявление неполадок позволяет устранить неисправность до возникновения серьезных проблем.

Контроль за работой техники осуществляется с целью выявления дефектов в электрической сети и их устранения. Для выполнения задания требуется подсоединить анализатор к системе. Места контроля – это точки подключения к потребительской сети. При работе с простыми системами допускается подсоединение в местах, расположенных максимально близко к этим точкам.

Полученная информация обрабатывается с помощью математических алгоритмов. Это позволяет достигнуть ряда целей:

  • рассчитать параметры работы;
  • проанализировать качество электроэнергии;
  • установить количество энергии.

Показатели измеряются на определенном отрезке времени. Низкое напряжение – это самая частая причина плохого качества энергии. Это значение анализируется дважды в год. Другие нормы определяются один раз в 12 месяцев.

Переходные процессы

Второй категорией в классификации явления качества электроэнергии является переходное напряжение, ранее называвшееся импульсами, обычно имеет импульсный или колебательный характер. Молния, поражающая распределительную линию, представляет собой такой импульс, приводящий к сильным и кратковременным (обычно порядка нескольких микросекунд) отклонениям формы сигнала в одном направлении, за которым возможно следует пара более слабых импульсов в обоих направлениях. Выемки в сигнале вследствие мгновенного короткого замыкания при коммутации обычно относятся к однополярным (в одном направлении) импульсам.

Колебательному импульсу соответствует сигнал биений либо последующее колебание. Наиболее превалирующим типом переходных процессов является переключение конденсаторов, компенсирующих реактивную мощность. Высокий входной ток возникает в разряженном конденсаторе благодаря законам Ома и Кирхгофа и приводит к резкому падению напряжения. Но так как распределительные линии имеют высокую индуктивную составляющую сопротивления, резкое включение значительной емкости приводит к временному возникновению условий резонанса (см. затухающие колебания на рис. 7). Иногда возникающие колебания могут быть более существенными и опасными, чем исходный переходный процесс.

Повреждения от переходных процессов могут быть незаметными. Хотя бывают катастрофические повреждения вследствие прямого попадания молнии в проводку зданий, более частые повреждения возникают от повреждений переходов силовых полупроводников или диэлектрика в конденсаторных батареях и приводят к ошибкам при передаче данных или повреждению данных в памяти.

Многофункциональные измерительные приборы

Современные многофункциональные приборы обеспечивают получение результатов не только в цифровом формате, но и в денежном эквиваленте. Модели отличаются рядом показателей:

  • задачи;
  • область применения;
  • функционал.

Модели нового поколения ускоряют процесс получения значений по прогнозированию, фиксации, устранению и предотвращению возникновения новых проблем в работе системы. С помощью специальных аппаратов, специалисты определяют механические и электрические параметры.

Отсутствие контроля приводит к частым неполадкам, сбоям энергосистемы и чрезмерным расходам электричества. Общего показателя эффективности работы сети недостаточно для проведения глубинного анализа. Большие предприятия обращаются в сертифицированные службы для осуществления контроля над всеми компонентами рабочей зоны.

Важно анализировать нагрузки в динамике. Это позволит выявить уровень износа электросети и своевременно провести мероприятия по устранению потенциальных угроз

При выявлении вины поставщика, потребитель будет лишен необходимости брать на себя обязанность по решению проблем.

Проблема № 1. Колебания напряжения

Согласно исследованиям EPRI (Electric Power Research Institute), самой распространённой причиной низкого качества электроэнергии (более 92%) являются провалы напряжения. Они могут возникать из-за природных явлений (грозы, урагана, приводящего к обрывам проводов) и технических мероприятий, проводимых на высокой стороне линий электропередач.

«Колебания напряжения в пределах ±5% не влекут за собой негативных последствий. А вот кратковременное прекращение подачи электроэнергии, так называемые скачки напряжения,  или снижение напряжения на величину более 15% может привести к длительному простою технологических линий», – рассказывает Сергей Генералов, главный энергетик компании PROPLEX, ведущего производителя оконных систем.

Решение 1. Использование источников бесперебойного питания (ИБП)

ИБП позволяет поддерживать электроснабжение наиболее важных технологических процессов на предприятии в течение некоторого промежутка времени. Таким образом, можно успеть, например, сохранить программу станка, выключить чувствительное оборудование и т.д.

«Фактически рабочее время аварийного питания зависит от нагрузки и ёмкости накопителей энергии. Например, в источниках бесперебойного питания  PCS 100 UPS-I в роли последних используются суперконденсаторы или свинцовые аккумуляторные батареи со спиральными электродами, а в качестве связующего устройства в установке применяется инвертор. Это позволяет подключенной нагрузке в случае провалов или пропадания напряжения оставаться в рабочем режиме в течение 30 секунд», — рассказывает Дмитрий Чайка, менеджер по проектам компании АББ, лидера в производстве силового оборудования и технологий для электроэнергетики и автоматизации.

Рис. 1. Источник бесперебойного питания

Решение 2. Использование динамических компенсаторов искажения напряжения (ДКИН)

ДКИН представляет собой устройство с двукратным преобразованием напряжения, вход которого подключён к системе электроснабжения. Выход ДКИН через управляемый инвертор и через вольтодобавочный трансформатор (ВДТ) подключён к нагрузке. Вторичная обмотка ВДТ включена последовательно с нагрузкой, и в ней наводится напряжение, компенсирующее колебания и провалы в системе электроснабжения.

По словам Дмитрия Чайки, динамические компенсаторы искажения напряжения, так же как и ИБП, имеющие в своей основе инвертор, обладают высоким коэффициентом полезного действия (до 99%) и быстродействием. Но в сравнении с источниками бесперебойного питания, компенсаторы искажения напряжения занимают гораздо меньшую площадь. Максимальный размер установки PCS100AVC мощностью 3000 кВА всего 2145×2408×2409 мм (ВхГхШ), в то время как источник бесперебойного питания с аккумуляторными батареями займёт в пять раз больше места. Кроме того, из-за отсутствия накопителей энергии компенсаторы значительно дешевле, чем ИБП, поэтому чаще всего оказываются предпочтительнее для потребителей.

Рис. 2. Динамический компенсатор искажения напряжения

Что происходит с потребителями при отклонении нормальных режимов питания?

Параметры качества электроэнергии влияют на длительность работы подключаемых устройств, часто это становится критично на производствах. Падает производительность линий, увеличивается расход энергии. Так на валу двигателей снижается вращающий момент при падении значений показателей питающей сети. Укорачивается срок службы ламп освещения, световой поток ламп становится меньше либо мерцает, что сказывается на выпускаемой продукции в теплицах. Существенное влияние оказывается на процессы других биохимических реакций.

Согласно законам физики снижение напряжения при неизменной нагрузке на валу двигателя приводит к стремительному росту тока. Это, в свою очередь, приводит к сбоям в работе защитных выключателей. В результате плавится изоляция, в лучшем случае горят плавкие предохранители, в худшем безвозвратно портятся обмотки двигателей, элементы электроники. При аналогичных обстоятельствах электросчетчик начинает вращаться с большей скоростью. Хозяин помещения терпит убытки.

Ущерб при уменьшении качества электрической энергии

Виды ущерба при ухудшении КЭ делится на электромагнитный и технологический.

Электромагнитный ущерб:

  1. Неэффективность генерирующих процессов, большие потери при передаче и использовании энергии.
  2. Снижения времени эксплуатации оборудования, преждевременный его выход из строя, из-за нарушения режимов работы и износа изоляции.
  3. Преждевременный износ и выход из строя средств РЗАиГ.

Технологический ущерб:

  1. Понижение производительности технологических процессов.
  2. Прекращение выполнения производственных работ, влекущее значительные затраты на восстановление.
  3. Выход из строя оборудования.
  4. Брак получаемой продукции.

Примеры порчи электрооборудования при несоответствии параметров качества электроэнергии:

  1. Понижение напряжения на 10% время эксплуатации асинхронного двигателя уменьшается в 2 раза.
  2. Несимметрия напряжения в 2% срок эксплуатации АД снижается на 10% СТД – на 16,2%, силовых трансформаторов на 4%.
  3. Несинусоидальное напряжение влечет увеличение токов утечки в кабельной изоляции на 43%.

Снижение сроков службы оборудования влияет на надежность электроснабжающей системы.

Виды защиты от непредсказуемых изменений в питающей сети

Повышение качества электроэнергии нужно проводить в определенные законом сроки. Но защиту своего оборудования потребитель вправе выстраивать применением следующих средств:

  • Стабилизаторы питания гарантируют поддержание входной величины в указанных границах. Достигается качественная энергия даже при отклонениях входной величины более чем на 35 %.
  • Источники бесперебойного питания предназначены для поддержания работоспособности потребителя в течение установленного промежутка времени. Питание приборов происходит за счет накопленной энергии в собственной батарее. При отключении электричества, бесперебойники способны поддерживать работоспособность аппаратуры целого офиса в течение нескольких часов.
  • Приборы защиты от скачков напряжения работают по принципу реле. После превышения входной величины установленного предела происходит размыкание цепи.

Все виды защиты приходится комбинировать для обеспечения полной уверенности в том, что дорогостоящая техника останется целой во время аварии на подстанции.

Цели анализа

Замеры качества электроэнергии позволяют контролировать соблюдение поставщиком показателей, прописанных в договоре.

По окончании исследования параметров электроэнергии полученные показания анализаторов ложатся в основу отчета, в который сводится вся информация о работе системы. Если выявлены несоответствия показателей нормам ГОСТ Р 54149-2010 “Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения” и не соблюдены требования к качеству электроэнергии, указанные в договоре, то на основании результатов экспертизы поставщику возможно предъявление официальной претензии. В таком случае поставщик обязан принять все действенные меры для устранения выявленных нарушений.

Определение параметров электрической энергии и состояния сети необходимо при разработке проекта электроснабжения предприятия или иных, уже существующих сооружений.

Экспертиза нередко выполняется также и при проведении энергоаудита предприятия для повышения энергетической эффективности и определения возможностей увеличения показателей энергосбережения.

Основные понятия качества электроэнергии

Качество электроэнергии (отклонения от нормы, возмущения) обычно определяется в терминах напряжения питания. Данные явления можно разбить на три основных категории: изменения действительного (RMS) значения напряжения, переходное напряжение и искажения формы сигнала напряжения. Большинство стандартов качества опираются на понятие напряжения, хотя очень часто источником проблемы является ток.

Наиболее исчерпывающим документом в России является стандарт ГОСТ 13109-97 «Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения.» Документ дает основные понятия о качестве электроэнергии показателях и нормах качества электроэнергии, устанавливает требования к погрешностям измерений качества электроэнергии, разъясняет свойства электрической энергии, а также определяет наиболее вероятных виновных в нарушениях качества электроэнергии.

В Европе основной регламентирующий документ это EN50160- оценка качества напряжения. В США — IEEE Std 1159 1995 Recommended Practice for Monitoring Electric Power Quality (Рекомендуемые работы при мониторинге качества электрической энергии). Полезной является также соответствующая глава в стандарте NFPA 70B Electrical Equipment Maintenance (Обслуживание электрического оборудования).

Основные электрические законы

В современных электрических системах напряжение или ток как правило не являются идеально синусоидальными сигналами частоты 50 Гц, как показано на рис. 1.

Гармониками называются частоты, кратные основной частоте (100Гц, 150Гц, 200Гц и т.д.). Источники питания многих производимых в настоящее время приборов (ПК, лазерные принтеры, PLC и др.) потребляют ток только в течение части синусоиды, что приводит к периодическим токам (рис. 2), вызывающим искажение гармонического напряжения.

Существуют два основных закона, которые необходимо знать с целью разобраться с большинством проблем, связанных с качеством электроэнергии.

Первым является закон Ома, указывающий, что производимое напряжение равно току, умноженному на сопротивление (U=IR). Аналогично, ток будет равен напряжению, деленному на сопротивление (I=U/R). Сопротивление (импеданс) может быть простым резистивным (активным) либо комплексным нелинейным Z, например, индуктивным, с различной амплитудой и фазой на разных частотах. Закон Ома применим не только к компонентам на основной, фундаментальной частоте, но и на всех других частотах. Произведение периодического тока на периодическое сопротивление дает периодическое напряжение.

Закон Кирхгофа утверждает, что сумма падений напряжения по замкнутому контуру должна равняться нулю. В однофазной цепи с единственной нагрузкой (см. рис. 3), ток (IL), идущий от источника (US), течет через сопротивление источника (ZS) и нагрузочное сопротивление (ZL). Сопротивление источника представляет суммарное сопротивление всех проводов и трансформатора. Произведение тока IL на ZS равно падению напряжения UZ. То, что выработано, должно равняться тому, что потреблено, следовательно, US = UZ +UL.

Если ток, потребляемый нагрузкой, нарастает, как, например, при пуске двигателя либо при коротком замыкании, то увеличится ток IL. Согласно закону Ома, соответственно увеличится падение напряжения UZ. Если напряжение источника USостанется на прежнем уровне (нет перегрузки), то сумма напряжений по всей цепи покажет уменьшение напряжения, приходящегося на нагрузку (UL — US= UZ). Обратное будет верно, если ток будет уменьшаться, что приведет к росту напряжения на нагрузке.

Это является базовым источником широкого класса явлений, связанных с качеством энергии, включающего провалы, всплески, флуктуации напряжения (фликер) и переходные процессы.

Рассмотрение основных показателей

Качество электроэнергии определяют соответствием параметров электрической сети, установленным значениям определенных показателей. Все параметры электрической энергии большую часть времени в сутках (95%) должны соответствовать нормальным установленным значениям и не превышать данный предел.

ГОСТ 32144-2013 разделяет показатели и нормы качества на два категории: основные и дополнительные. Основные определяют свойства электроэнергии. В данную подгруппу входит 9 характеристик напряжения и 1 характеристика частоты. Рассмотрим ряд основных показателей более подробно.

Отклонение напряжения. Оказывает наибольшее влияние на работу потребителей. Нагрузки, уровни напряжения и другие параметры способны изменяться во времени. Исходя из этого, значение падения напряжения также является переменным. При этом, значительное снижение напряжения на промышленных предприятиях оказывает негативное воздействие на общую производительность труда, отрицательно сказывается на зрении рабочего персонала. Также, снижение напряжения оказывает влияние на продолжительность большинства технологических процессов в электротермической и электролизной установках. Помимо этого, несоответствие уровня напряжения необходимым значениям приводит к потере напряжения и мощности.

В сетях до 1 кВ допустимое отклонение напряжения ±5 %, максимальное ±10 %. В сетях 6-20 кВ принята величина максимального отклонения ±10 %.

Размах изменения напряжения. Этот параметр качества электроэнергии представляет собой разницу между амплитудным или действующим значением перед и после его изменения. Частота повторения данных изменений может быть от 2 раз/мин. до 1 раза/ч. Столь резкие изменения в трехфазной сети могут быть вызваны, к примеру, работой дуговой сталеплавильной печи либо сварочного аппарата. Нормирование колебаний напряжения основывается на необходимости защиты зрения людей. Для каждого вида ламп устанавливается свое отдельное значение размаха. Чтобы обеспечить соблюдение данного показателя качества рекомендуется применять отдельное питание для электроприемников сети освещения и силовых нагрузок.

Доза колебаний напряжения, которая является аналогом предыдущего показателя качества электрической энергии, они взаимозаменяемы. Нормирование дозы колебаний в электросетях проводится только при наличии в них определенных приборов.

Длительность провала напряжения. Провалом является резкое уменьшение напряжения, после чего оно обратно восстанавливается до своей изначальной, либо приближенной величины спустя определенный временной промежуток. Длительность провала отражает время от начального момента провала до момента его восстановления. Продолжительность провала может быть как в один период, так и в десятки секунд. Согласно ГОСТ этот параметр может достигать 30 секунд в сетях до 20 000 Вольт.

Импульсное напряжение схоже по описанию провалу, однако его продолжительность иная, и составляет от нескольких микросекунд до десяти миллисекунд. Допустимые значения данного показателя качества электроэнергии стандартом не нормируется.

Характеристиками напряжения также являются четыре коэффициента: гармонической составляющей, несинусоидальности кривой, нулевой и обратной последовательности.

Характеристикой частоты выступает отклонение. Наибольшее отклонение частоты возникает, если нагрузки изменяются медленным темпом, а резерв мощности невелик. Нормальная допустимая величина отклонения ± 0,2 Герц, максимальная ± 0,4 Герц. В послеаварийных режимах допустим интервал отклонения от + 0,5 до — 1 Герц (не более девяноста часов в году).

Дополнительные показатели качества электроэнергии являются формой записи основных. Сюда входят 3 следующих коэффициента, характеризующих напряжение: амплитудной модуляции, а также небаланса фазных и междуфазных напряжений.

Из чего сделана электроэнергия?

Электроэнергия, которой питается потребитель, имеет несколько параметров, которые мы сейчас рассмотрим. Параметры эти существуют не просто так, сами по себе. Питающая сеть – это система, состоящая из нескольких частей, которые взаимосвязаны и влияют друг на друга. Основные составляющие системы электропитания:

  • Генератор (источник) электроэнергии,
  • Линия электропередачи,
  • Нагрузка.

Нас, конечно же, интересует питание нагрузки. Итак, посмотрим, что мы можем измерить и посмотреть реально в питающей сети:

Напряжение

Это – самый важный параметр, определяющий в основном качество и характеристики всей энергосистемы. Будем рассматривать трехфазную систему, не смотря на то, что в быту мы привыкли к одной фазе.

Что реально происходит в электросети, видно на экране анализатора качества электроэнергии Hioki 3197:

Линейные напряжения в трехфазной сети

Напряжение колеблется около среднего уровня 395 В с отклонением 2..3 В за период измерения около 12 минут. Судя по одинаковым провалам на всех фазах, где-то примерно каждые пол минуты на 5-10 секунд включается мощная трехфазная нагрузка. Что бы это могло быть?

Это линейные напряжения, фазные в солидных сетях не измеряются. Но если это нужно, можно легко перевести фазное в линейное напряжение и обратно, используя формулу:

Формула линейного напряжения, зависимость от фазного

Для понимания – Uл = 380 В, Uф = 220 В, а формула “наоборот” будет выглядеть так:

Формула зависимости фазного напряжения от линейного при отсутствии перекоса фаз

График, приведенный выше, может записываться в память прибора и длиться до нескольких дней. Таким образом можно проанализировать, как меняется напряжение в течение суток, и подобрать стабилизатор, либо вообще его не ставить.

Кроме того (что очень важно!), можно зафиксировать и посмотреть все “артефакты” на напряжении. Например, скачки напряжения, провалы, пусковые токи, и т.д

Пороги событий устанавливаются в настройках.

Пример экрана, на котором отображены события:

События и деталировка на экране анализатора качества

Коэффициенты

Для нормальной работы питающей сети введен контроль следующих коэффициентов:

Несинусоидальности кривой напряжения. Искажение синусоиды происходит за счет мощных потребителей: ТЭНов, конвекционных печей, сварочных аппаратов. При отклонениях этого параметра снижается срок службы обмоток двигателей, нарушается работа релейной автоматики, выходят из строя приводные системы на тиристорном управлении.
Временного перенапряжения является количественной оценкой импульсного изменения входной величины.
N-ой гармоники является характеристикой синусоидальности получаемой на входе характеристики напряжения

Расчетные значения получают из табличных данных для каждой гармоники.
Несимметрия входной величины по обратной или нулевой последовательности важно учитывать для исключения случаев неравномерного распределения фаз. Такие условия возникают чаще при обрыве питающей сети, подключенной по схеме звезды или треугольника.

Заключительные выводы

Все анализаторы качества электроэнергии, использовавшиеся в этих опытах, согласно утверждениям изготовителей соответствуют требованиям стандарта МЭК 61000-4-30. Первые 5 испытаний не выявили каких-либо противоречий этим утверждениям, то есть разброс результатов находился в пределах ±5% от измеряемой величины. Однако последние два испытания показали наличие некоторых неточностей при определении THD, несмотря на то, что абсолютные значения гармоник измерялись правильно.

Было определено, что причиной такой ситуации в первом случае является то, что в некоторых анализаторах качества электроэнергии для вычисления THD используются разные выражения. Такое положение противоречит стандарту, который чётко определяет только одну формулу. После исключения анализаторов, которые вычисляли THD по неправильной формуле, разброс результатов уменьшился с 9,9% до 1%, что соответствует стандарту. Чтобы избежать новых недоразумений, производителям измерительного оборудования нужно чётко показывать, какая формула используется для расчёта THD в данный момент. Для этого нужно ввести новый показатель для определения уровня искажений напряжения по отношению к действующему значению.

ТАБЛИЦА IX Сводная таблица основных результатов измерений

Испытание №Среднее значение THD, %Разброс относительно среднего значения, %
Испытание I11,47+0,74 % /-0,65 %
Испытание II4,27+0,70 % /-1,63 %
Испытание III12,09+0,76 % /-0,73 %
Испытание IV16,96+4,73 % /-1,76 %
Испытание V43,69+2,90 % /-6,84 %
45,00+0,40 % /-0,63 %

В последнем испытании причиной различий значений THD явилось то, что анализаторы использовали разные методы агрегирования по времени. Это очевидная ошибка в алгоритме измерений.

Анализ полученных результатов приводит к следующим выводам:

  1. приборы № 1, 2 и 5 определяют THD правильным способом. Значение около 30% было ожидаемым в каждом интервале;
  2. прибор № 3 вычисляет 10-минутные значения THD неправильно, то есть как среднее значение, тогда как согласно стандарту МЭК 61000-4-30 должен определяться квадратный корень из среднего арифметического квадратов входных значений:
  3. прибор № 4 не выполняет никакой агрегации и в качестве 10-минутного значения THD даёт, по всей видимости, значение за 200 мс, зарегистрированное в начале каждого 10-минутного интервала. Это было подтверждено другим измерением, в ходе которого подавался сигнал с прямоугольной формой почти весь 10-минутный интервал, за исключением первых нескольких секунд, когда сигнал был синусоидальным. При этом прибор показывал значение THD, равное 0,2%.
Оцените статью:
Оставить комментарий
Adblock
detector