Зачем и как проверять качество электрической энергии

Зачем и как проверять качество электрической энергии

Покупателю нужен продукт, приобретая который за определённую цену, он выигрывает в качестве. Например, каменный уголь для сжигания в печах, топках. Важно, чтобы при минимальных зольности и содержании различных примесей на основе серы, фосфора, азота теплотворная способность была повыше. Поэтому добытый уголь сортируют, очищают, обогащают.

Запасов электрической энергии в природе не существует. Этот энергоресурс вырабатывается на электростанциях различного типа и через распределительные сети доводится до потребителей. Системой стандартизации предъявляются требования, которым он должен соответствовать. Их соблюдение продлевает срок службы электроэнергетического хозяйства, позволяет вести его рационально, безопасно и комфортно для потребителей и персонала.

Риски от низкого качества

Все электроустановки общего назначения, электроника, компьютеры, офисная и домашняя техника, электромеханические счётчики (а их десятки миллионов) спроектированы для работы в конкретно обозначенных условиях. Так, напряжению в сети переменного тока полагается изменяться по закону синусоиды с периодом 0,02 с. В противном случае резко возрастают абсолютные значения погрешностей индукционных счётчиков. Настолько, что их применение становится бесполезным. Кроме того, появляются дополнительные потери мощности в обмотках электродвигателей, трансформаторов, линиях электропередачи. Это вызывает местные перегревы и повышает риск аварийности. 

Существует ряд факторов, ухудшающих качество электроэнергии (КЭЭ) при работе:

      • реверсивных прокатных станов с вентильными преобразователями;

      • электролитических ванн;

      • электровозов;

      • дуговых сталеплавильных печей;

      • мощного электросварочного оборудования;

      • силовых трансформаторов на нелинейном участке кривой

        намагничивания.

К этому перечню следует добавить наличие условий для резонансов напряжения в системе электроснабжения и недостаток мощности в центре нагрузок.

О правилах и нормах

Правила и нормы предписывают обнаруживать и отслеживать в комплексе:

      • изменения частоты колебаний тока;

      • несинусоидальные режимы работы электросети;

      • асимметрию в трёхфазных электрических сетях.      

В отношении напряжения сети дополнительно необходимо проводить мониторинг:

      • продолжительных понижений или повышений;

      • часто повторяющихся бросков;

      • перерывов в подаче;

      • недопустимых резких спадов и подъёмов;

      • непрогнозируемых всплесков.

Цели проверок

Проверки КЭЭ проводятся в силу необходимости:     

      1) постоянного наблюдения за отклонениями КЭЭ от установленных

          нормативов;

      2) диагностирования первопричин ухудшения КЭЭ;

      3) определения экономического ущерба;

      4) подготовки проектного решения с целью нормализации КЭЭ;

      5) выполнения экспертных исследований по программе

          сертификации;

      6) проведения судебных разбирательств в спорных случаях;

      7) контроля и анализа характеристик сертифицированной

          электрической энергии в надзорном порядке;

      8) производства уполномоченными государственными органами

          проверочных процедур за соблюдением разрешённых значений

          показателей КЭЭ.

План проверки

Условия, объём и порядок получения измерительной информации определяют в следующей последовательности:

      1) на схеме сети фиксируют контрольные точки;

      2) устанавливают периоды времени выполнения и количество промеров;

      3) уточняют требования к программе обучения людей;

      4) разрабатывают подробный план исследований;

      5) подбирают наиболее удобные способы работы с базами данных, их

          анализа и оценки;  

      6) готовят техническое задание на проект стационарной системы

          мониторинга КЭЭ.    

Проведение тестовых замеров

В любом случае предварительно надлежит провести комплекс натурных тестовых замеров с применением мобильных приборов и регистрирующих устройств. Для этой цели оказываются полезными компактные цифровые мультиметры с функцией «захвата тренда». Данный сервис даёт возможность автомониторинга текущих значений контролируемых величин.

Приборы такого уровня предназначены для профессионального контроля и оценки параметров и характеристик электрических цепей, устройств, электрооборудования. Они снабжаются цифровыми дисплеями с высокой разрядностью и подсветкой. Имеются возможности выбора режима яркости, одновременного наблюдения за значениями нескольких измеряемых показателей в цифровой и графической визуализации.

Мультитестеры удобны своей портативностью. При массе менее одного килограмма обладают большим объёмом встроенной памяти, высокими точностью и надёжностью.

Возможности энерготестеров

Функция измерения «истинного среднеквадратичного значения» с фиксацией пиковых значений также является важным преимуществом мультиметра. В цифровых тестерах нового поколения деформации синусоиды на частотах до 100 кГц не сказываются на погрешности измерений.

Полифункциональность и интеллект мобильного измерительного средства можно многократно усиливать за счёт программного обеспечения, позволяющего перекачивать и обрабатывать массивы данных на ПЭВМ. Этим достигается повышение корректности расчётов характеристик оборудования, моделирования и прогнозирования электромагнитной совместимости в электроустановках и КЭЭ в электросетях.

В ходе работ востребован также ряд дополнительных и весьма полезных «фишек»:

      • подача звукового сигнала при определении «обрывов» в цепи;

      • «горячая» клавиша» на лицевой панели корпуса, с помощью которой в

        любой момент времени можно воспользоваться опцией «справка»;

      • контроль текущего и затраченного времени;

      • обнуление индуцированного (наведённого) потенциала помех, что

       крайне необходимо при измерениях в электропомещениях с сильными

       электромагнитными полями;

      • определение и сохранение в памяти экстремальных (событийных)

        значений при регистрации процессов изменения контролируемых

        величин;

      • оптронная развязка USB интерфейса;

      • использование клавиатуры для расширения функционала прибора.

Функционал и задачи приборного анализа

Всестороннее изучение процессов в сетевом хозяйстве проводится с применением переносного многопараметрического измерительного устройства. Оно должно обладать собственным запоминающим модулем повышенной ёмкости. Масса такого прибора не превышает двух килограммов.

К регистратору-анализатору предъявляются требования по обеспечению функций:

      • осциллографирования;   

      • регистрации одиночных и повторяющихся событий, процессов и данных

        в динамике;

      • табличной визуализации текущих значений измеряемых величин;

      • анализа показателей КЭЭ и параметров режимов в трёхфазной системе;

      • контроля количества электрической энергии;

• дистанционного управления;

      • передачи данных и сообщений по каналам связи;

      • поддержки программного обеспечения.

Возможности регистраторов-анализаторов

В полевых условиях выполняют: 

      • измерение линейных и фазных токов и напряжений, полной мощности и

        её составляющих, коэффициента мощности;

      • определение коэффициента несинусоидальности, оперативный анализ

        гармонических составляющих искажений;

      • комплексный анализ КЭЭ по всей совокупности показателей;

      • анализ данных на заданных интервалах времени;

      • обработку результатов методами математической статистики.

Мобильность и удобство микропроцессорных измерительных комплексов при их использовании на натурных испытаниях могут быть обеспечены в различных конструктивных решениях:

      • ручного энерготестера с ЖК-дисплеем в прорезиненном хольстере;

      • моноблока в герметизированном жёстком корпусе с индикацией

        показаний;

      • кейса с базовым комплектом опций и встроенным монитором;

      • аппаратного средства, в состав которого входит планшетный ПК.

Дальнейшие действия

По результатам исследований КЭЭ принимают решение о конфигурации и комплектации средствами контроля стационарной системы мониторинга показателей КЭЭ. Полученная при этом база данных даёт возможность установить:

      1) особенности рабочих режимов сетевого хозяйства;

      2) степень влияния последствий ухудшения КЭЭ на электрооборудование,

          релейную защиту, автоматику, электронику, вычислительную технику,

          устройства измерения;      

      3) фактические убытки, обусловленные снижением коэффициента

           полезного действия и надёжности оборудования, уровней безопасности

           и комфортности;  

      4) порядок действий по реализации мер повышения КЭЭ.

Для непрерывного наблюдения за показателями КЭЭ на действующих электроподстанциях могут устанавливаться:

      • универсальные средства контроля с функциями индикации и сохранения

        данных;

      • измерительные комплексы с дистанционной передачей данных.

Весьма эффективным решением является создание многофункциональной комбинированной системы контроля параметров режимов работы сети и коммерческого учёта электроэнергии.

Улучшить характеристики режимов работы сетевого комплекса возможно различными путями. Все они являются капиталоёмкими, требуют вложений. Поэтому нужна объективная оценка экономического ущерба в сопоставлении с выгодами от инвестпроекта.