電力ネットワークにおける電力品質の指標

GOST 13109-87に従って、基本的な電力品質インジケーターと追加の電力品質インジケーターが区別されます。

電気の品質の主な指標の中で、その品質を特徴付ける電気エネルギーの特性の決定には次のものが含まれます。

1) 電圧偏差 (δU、%);

2) 電圧変化範囲 (δUT,%);

３）電圧変動の量（ψ、％）。

4) 電圧曲線の非正弦係数 (kNSU、%)。

５）奇数（偶数）次の高調波電圧のｎ次成分の係数（ｋＵ（ｎ）、％）。

6) 電圧の負のシーケンスの係数 (k2U、%)。

7) ゼロシーケンス電圧比 (k0U、%);

8) 電圧降下の持続時間 (ΔTpr, s)。

9) インパルス電圧 (Uimp、V、kV);

10) 周波数偏差 (Δe、Hz)。

追加の電力品質インジケーター。これは主な電力品質インジケーターを記録する形式であり、他の規制文書や技術文書で使用されます。

1) 電圧の振幅変調係数 (kMod)。

2) 相電圧間の不平衡係数 (kneb.m)。

3) 相電圧の不平衡係数 (kneb.f)。

電気の品質に関する指定された指標の許容値、その定義と範囲の表現に注意してください。 1 日の 95% (22.8 時間) の間、電力品質インジケーターは通常の許容値を超えてはならず、緊急モードを含む常に最大許容値の範囲内にある必要があります。

電力網の特徴点における電力の品質の制御は、電力網企業の担当者によって実行されます。この場合、電力品質インジケーターの測定期間は少なくとも 1 日である必要があります。

電圧偏差

電圧偏差は、電力品質の最も重要な指標の 1 つです。電圧偏差は次の式で求められます。

δUt = ((U (t) — Un) / Un) x 100%

ここで、U (t) — 瞬間 T、kV における基本周波数の正相の電圧の実効値、または単に電圧の実効値 (5% 以下の非正弦波係数を含む) ;非公称電圧、kV。

数量 Ut = 1/3 (UAB (1) + UPBC (1) + UAC (1))、ここで UAB (1),UPBC (1)、UAC (1)-基本周波数における相間電圧の実効値。

時間の経過に伴う負荷の変化、電圧レベルの変化、およびその他の要因により、ネットワーク要素の電圧降下の大きさが変化し、それに応じて電圧レベル UT も変化します。その結果、ネットワークの異なる点での同じ瞬間と、異なる時間のある瞬間では、電圧偏差が異なることがわかります。

入力電圧偏差が ± 5% (通常値) および ± 10% (最大値) に等しい場合、最大 1 kV の電圧での受電器の正常な動作が保証されます。電圧が 6 ～ 20 kV のネットワークでは、最大電圧偏差は ± 10% に設定されます。

白熱灯の消費電力は供給電圧の1.58乗、ランプの光量は2.0乗、光束は3.61乗、ランプの寿命は13.57の累乗。蛍光灯の動作は電圧偏差にはあまり依存しません。したがって、電圧偏差が 1% あると耐用年数は 4% 変化します。

職場の照明の低下は緊張の低下とともに起こり、労働者の生産性の低下や視力の低下につながります。電圧降下が大きいと蛍光灯が点灯しなくなったり、点滅したりして寿命が短くなります。電圧が高くなると、白熱灯の寿命は大幅に短くなります。

非同期電気モーターの回転速度、それに伴う動作、および消費される無効電力は、電圧レベルに依存します。後者は、ネットワークセクションでの電圧損失と電力損失の量に反映されます。

電圧の低下は、電熱プラントや電気分解プラントの技術プロセスの延長につながるだけでなく、公共ネットワークでのテレビ放送の安定した受信が不可能になることにつながります。 2 番目のケースでは、いわゆる電圧安定装置が使用されますが、これ自体が大量の無効電力を消費し、鋼材内で電力損失が発生します。生産には希少な変圧器鋼が使用されています。

すべての TP の低圧バスの必要な電圧を確保するために、食品センターではいわゆる逆流規制が行われます。ここで、最大負荷モードではプロセッサバスの最大許容電圧が維持され、最小負荷モードでは最小電圧が維持される。

この場合、配電変圧器のスイッチを適切な位置に配置することによって、各変電所の電圧をいわゆるローカル調整します。集中型 (プロセッサ内) で定義されたローカル電圧調整と組み合わせて、ローカル電圧レギュレータとも呼ばれる調整済みおよび未調整のコンデンサ バンクが使用されます。

緊張を和らげる

電圧スイングは、電圧変化の前後のピーク電圧値または実効値電圧値の差であり、次の式で求められます。

δUt = ((Ui — Уi + 1) / √2Un) x 100%

ここで、Ui および Ui + 1 - 次の極値または極値の値、および振幅電圧値の包絡線の水平部分。

電圧スイング範囲には、1 分あたり 2 回 (1/30 Hz) から 1 時間あたり 1 回の繰り返し率によるあらゆる形式の単一の電圧変化が含まれ、平均電圧変化率は 1 秒あたり 0.1% 以上 (白熱灯の場合) および 0.2% 以上です。他の受信機の場合は %/秒。

電圧の急激な変化は、鉄道の牽引設備の冶金ローラーミル、鉄鋼生産用の牧草炉、溶接装置のモーターのショックモード動作、およびリスによる強力な非同期電気モーターの頻繁な起動によって引き起こされます。無効電力は短絡電力の数パーセントになります。

単位時間当たりの電圧変化の数、つまり電圧変化の周波数は式 F = m / T で求められます。ここで、m は時間 T 中の電圧変化の数、T は電圧スイングを観察する合計時間です。

電圧変動に対する主な要件は、人間の目の保護を考慮したものです。光のちらつきに対する目の最も高い感度は、8.7 Hz に等しい周波数範囲にあることがわかりました。したがって、視覚的に重要な電圧を使用して作業用照明を提供する白熱灯の場合、電圧変化は 0.3% 以下、日常生活のポンプ ランプの場合は 0.4%、蛍光灯やその他の受電器の場合は 0.6% まで許容されます。

許容スイング範囲を図に示します。 1.

米。 1. 電圧変動の許容範囲: 1 — 可視電圧の高い白熱灯を使用した作業用照明、2 — 家庭用白熱灯、3 — 蛍光灯

領域 I はポンプおよび家庭用電化製品の操作、II はクレーン、ホイスト、III はアーク炉、手動抵抗溶接、IV は往復コンプレッサーおよび自動抵抗溶接の操作に対応します。

照明ネットワークの電圧変化の範囲を減らすには、照明ネットワークの受信機の電源と異なる電力変圧器からの電力負荷を分離し、電力ネットワークの縦方向の容量補償、同期電動機および人工無効源を使用します。電力（必要な無効電力を得るために制御されたバルブを使用して電流が生成されるリアクトルまたはコンデンサバンク）。

電圧変動量

電圧変動の量は電圧変化の範囲と同じであり、適切なデバイスが装備されるとすぐに既存の電気ネットワークに導入されます。 「電圧変動の量」という指標を使用する場合、考慮される指標は互換性があるため、電圧変化の範囲の許容性の評価が行われない可能性があります。

電圧変動の量も、0.5 ～ 0.25 Hz の周波数範囲の点滅光により、一定期間にわたって人に蓄積される刺激を引き起こす電圧変動の不可欠な特性です。

照明設備が接続されている電気ネットワークにおける電圧変動による線量の最大許容値 (ψ、(%)2) は、次の値を超えてはなりません。 0.018 — かなりの視覚電圧が必要な部屋の白熱灯の場合。 0.034 — 他のすべての部屋に白熱灯を使用した場合。 0.079 — 蛍光灯使用時。

電圧曲線の非正弦波係数

強力な整流器やコンバータ設備、アーク炉や溶接設備、つまり非線形要素のネットワークで作業すると、電流と電圧の曲線が歪みます。非正弦波の電流および電圧曲線は、さまざまな周波数の高調波振動です (工業用周波数が最も低い高調波であり、これに関連する他のすべての高調波は高調波です)。

電源システム内の高調波は追加のエネルギー損失を引き起こし、コサインコンデンサバッテリー、電気モーター、変圧器の耐用年数を短縮し、リレー保護や信号伝達の設定、サイリスタなどによって制御される電気ドライブの動作の困難につながります。 。 。

電気ネットワーク内の高調波の内容は、次の式で決定される電圧曲線 kNSU の非正弦波係数によって特徴付けられます。

ここで、N は考慮される高調波成分の最後の次数、Uн — 高調波電圧の n 番目 (н = 2, ... Н) 成分の実効値 kV です。

通常および最大許容値 kNSU はそれぞれ超えてはなりません: 最大 1 kV の電圧の電気ネットワークでは - 5 および 10%、電気ネットワークでは 6 - 20 kV - 4 および 8%、電気ネットワークでは 35 kV — 3 および 6%、110 kV 以上の電力網では 2 および 4%。

高調波を低減するには、特定の高調波での共振に調整された誘導性抵抗と容量性抵抗の直列接続であるパワー フィルタが使用されます。低周波数の高調波を除去するために、多数の位相を備えたコンバータ設備が使用されます。

奇数（偶数）次の高調波電圧の係数n次成分

係数 n 奇数（偶数）次の電圧のこの高調波成分は、電圧の n 次高調波成分の実効値と基本周波数の電圧の実効値の比です。 kU (n) = (Un/Un) x 100%

係数 kU (n) の値によって、スペクトルは n-x 高調波成分によって決定され、その高調波成分を抑制するには、対応するパワー フィルターを設計する必要があります。

通常および最大許容値はそれぞれ、最大1 kVの電圧の電気ネットワークでは3および6％、電気ネットワークでは6 - 20 kV 2.5および5％、電気ネットワークでは35 kVを超えてはなりません。 2 および 4%、110 kV を超える電気ネットワークでは 1 および 2%。

電圧の不均衡

電圧の不均衡は、単相受電器の負荷によって発生します。 1 kV を超える電圧の配電ネットワークは絶縁または補償された中性線で動作するため、 電圧の非対称性 逆相電圧の出現によるものです。非対称性は不平等という形で現れる 線間電圧と相電圧 負の連続因子は次のように特徴付けられます。

k2U = (U2(1)/Un) x 100%、

ここで、U2(1) は、三相電圧システムの基本周波数 kV における逆相電圧の実効値です。 U value2(1) は、基本周波数で 3 つの電圧を測定することによって取得できます。 UA(1)、UB(1)、UB(1)...その後

ここで、 yA、yB、および y° C — 相導電率 A、B、および °C レシーバー。

電圧が 1 kV を超えるネットワークでは、電圧の非対称性は主に単相電熱設備 (間接アーク炉、抵抗炉、誘導チャネル付き炉、エレクトロスラグ溶解設備など) が原因で発生します。

逆相電圧の存在により、同期発電機の励磁巻線がさらに加熱されて振動が増加しますか、電気モーターがさらに加熱され、絶縁体の耐用年数が急激に減少し、無効電力の発生が減少しますか?電力コンデンサ、ラインや変圧器の追加加熱による影響はありますか?リレー保護などの誤警報の増加。

対称電気受信機の端子では、通常許容される不平衡率は 2% で、最大許容値は 4% です。

不平衡の影響は、単相電力消費者が別個の変圧器によって供給される場合、および単相負荷によって消費される逆相等価電流を補償する制御および非制御平衡装置が使用される場合に大幅に低減されます。

最大 1 kV の電圧の 4 線ネットワークでは、相電圧に関連する単相受信機によって引き起こされる不均衡は、中性線内の電流の通過を伴うため、ゼロ相電圧が発生します。 。

ゼロシーケンス電圧係数 k0U = (U0(1)/Un.f.) x 100%、

ここで、U0 (1) — 基本周波数の実効ゼロシーケンス電圧値、kV。国連— 相電圧の公称値、kV。

量 U0(1) は、基本周波数、つまり 3 相電圧を測定することによって決定されます。

ここで、tiA、vB、c°C、yO - 受信機の相A、B、Cの導電率および中性線の導電率。 UA(1)、UB(1)、UVB(1) - 相電圧の RMS 値。

許容値 U0(1) は電圧許容要件によって制限され、通常レベルの 2% と最大レベルの 4% のゼロシーケンス係数によって満たされます。

この値の低減は、単相負荷を相間で合理的に分散すること、中性線の断面積を相線の断面積まで増加させること、および配電ネットワークで変圧器を使用することによって達成できます。星型ジグザグ接続グループ付き。

電圧低下と電圧低下の強度

電圧ディップ — これは、電気ネットワークのある点での電圧の突然の大幅な低下であり、その後、数周期から数十秒の時間間隔の後に電圧が初期レベルまたはその近くに回復します。

電圧降下の持続時間ΔTprは、電圧降下の最初の瞬間と、電圧が初期レベルまたはそれに近いレベルに回復する瞬間との間の時間間隔です（図2）。 ΔTpr = トヴォス — トラノ

米。 2. 電圧降下の期間と深さ

意味 ΔTpr は数周期から数十秒まで変化します。電圧降下は、ディップδUprの強さと深さによって特徴付けられます。これは、電圧の公称値と電圧降下中の電圧の最小実効値Uminとの差であり、公称値のパーセンテージとして表されます。電圧または絶対単位で。

量 δUpr は次のように決定されます。

δUpr = ((Un — Umin)/Un) x 100% または δUpr = Un — Umin

電圧低下強度 m* は、特定の深さと期間、つまり電圧低下のネットワーク内での発生頻度を表します。 m* = (m (δUpr, ΔTNC)/М) NS 100%、ここで、m (δUpr, ΔTNS) — T 中の電圧降下の数、深さ δUpr および持続時間 ΔTNS。 M — T 中の電圧降下の総数。

一部の種類の電気機器（コンピュータ、 パワーエレクトロニクス) したがって、そのような受信機の電源プロジェクトでは、電圧低下の期間、強さ、深さを軽減するための措置を講じる必要があります。 GOSTは、電圧降下期間の許容値を示していません。

インパルス電圧

電圧サージとは、電圧の突然の変化の後に、数マイクロ秒から 10 ミリ秒の期間にわたって電圧が通常のレベルに回復することです。インパルス電圧Uimpの最大瞬時値を表します(図3)。

米。 3. インパルス電圧

インパルス電圧は、インパルス振幅 U'imp によって特徴付けられます。これは、電圧インパルスと、インパルスの開始の瞬間に対応する基本周波数の電圧の瞬時値との差です。パルス幅 Timp — 電圧パルスの最初の瞬間と、電圧の瞬時値が通常レベルに回復する瞬間との間の時間間隔。パルスの幅は、その振幅の 0.5 のレベルで Timp0.5 と計算できます (図 3 を参照)。

インパルス電圧は、式 ΔUimp = Uimp / (√2Un) によって相対単位で決定されます。

コンピュータ、パワーエレクトロニクスなどの電気受信機も電圧パルスに敏感です。インパルス電圧は、電気ネットワーク内のスイッチングの結果として発生します。特定の電源設計を設計する場合は、インパルス電圧の低減対策を考慮する必要があります。 GOSTはイ​​ンパルス電圧の許容値を指定していません。

周波数偏差

周波数の変化は、全体の負荷とタービン速度コントローラーの特性の変化によるものです。大きな周波数偏差は、有効電力予備量が不十分で、ゆっくりとした規則的な負荷変化によって発生します。

電気の品質を低下させる他の現象とは異なり、電圧周波数はシステム全体のパラメータです。1 つのシステムに接続されているすべての発電機は、同じ周波数 (50 Hz) の電圧で電気を生成します。

キルヒホッフの第一法則によれば、電気の生産と電気の生産の間には常に厳密なバランスが存在します。したがって、負荷の電力が変化すると周波数が変化し、それによって発電機の有効電力の生成が変化します。そのため、«タービン発電機» ブロックには流量を調整できる装置が装備されています。電気システムの周波数変化に応じたタービン内のエネルギーキャリアの変動。

負荷がある程度増加すると、「タービン発電機」ブロックの電力が枯渇することがわかります。負荷が増加し続けると、バランスはより低い周波数で安定し、周波数ドリフトが発生します。この場合、公称周波数を維持するための有効電力の不足について話しています。

公称値 en からの周波数偏差 Δf は、式 Δf = f — fn によって決定されます。ここで、 はシステム内の周波数の現在値です。

0.2 Hz を超える周波数の変化は、受信機の技術的および経済的特性に重大な影響を与えるため、周波数偏差の通常許容値は ± 0.2 Hz、周波数偏差の最大許容値は ± 0.4 Hz です。緊急モードでは、+0.5 Hz ～ - 1 Hz の周波数偏差が年間 90 時間以内許容されます。

周波数が公称値から逸脱すると、ネットワーク内のエネルギー損失が増加するだけでなく、技術機器の生産性も低下します。

電圧振幅変調率および相間電圧間の不平衡率

振幅変調電圧は電圧変動を特徴づけるもので、一定の時間間隔で取得した変調電圧の最大振幅と最小振幅の半値と電圧の公称値または基準値の比に等しくなります。

kmod = (Unb — Unm) / (2√2Un)、

ここで、Unb と Unm — それぞれ変調電圧の最大振幅と最小振幅。

相電圧間の不平衡係数 sne.mf は、相間電圧の不均衡を特徴付け、電圧の公称値に対する相間電圧の不均衡の振幅の比に等しくなります。

kne.mf = ((Unb — Unm) /Un) x 100%

ここで、Unb および Unm - 三相相電圧の最高および最低の実効値。

相電圧不均衡係数 kneb.f は相電圧の不均衡を特徴付け、相電圧の不均衡の振幅と相電圧の公称値の比に等しくなります。

kneb.ph = ((Unb.f — Unm.f) /Un.f) x 100%、

ここで、Unb および Unm — 三相電圧の最高および最低の実効値、Un.f — 相電圧の公称値。

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