전기 네트워크의 전기 품질 지표

GOST 13109-87에 따라 기본 및 추가 전력 품질 표시기가 구별됩니다.

전기 품질의 주요 지표 중 품질을 특징 짓는 전기 에너지의 특성 결정에는 다음이 포함됩니다.

1) 전압 편차(δU, %);

2) 전압 변화 범위(δUT,%);

3) 전압 변동량(ψ, %);

4) 전압 곡선의 비정현파 계수(kNSU, %);

5) 홀수(짝수)차의 고조파 전압의 n번째 성분의 계수(kU(n), %);

6) 전압의 음의 시퀀스 계수(k2U, %);

7) 제로 시퀀스 전압 비율(k0U, %);

8) 전압 강하 기간(ΔTpr, s)

9) 임펄스 전압(Uimp, V, kV);

10) 주파수 편차(Δe, Hz).

주요 전원 품질 표시기를 기록하는 형식이며 다른 규정 및 기술 문서에서 사용되는 추가 전원 품질 표시기:

1) 전압 진폭 변조 계수(kMod)

2) 위상 전압 간의 불평형 계수(kneb.m)

3) 위상 전압의 불균형 계수(kneb.f).

전기 품질, 정의 및 범위에 대한 표현에 대한 지정된 지표의 허용 값에 ​​유의하십시오. 하루 중 95%의 시간(22.8시간) 동안 전력 품질 표시기는 정상 허용값을 초과하지 않아야 하며 비상 모드를 포함하여 항상 최대 허용값 내에 있어야 합니다.

전기 네트워크의 특성 지점에서 전기 품질 제어는 전기 네트워크 기업의 직원이 수행합니다. 이 경우 전력품질지표의 측정시간은 최소 1일 이상이어야 한다.

전압 편차

전압 편차는 전력 품질의 가장 중요한 지표 중 하나입니다. 전압 편차는 공식에 의해 발견됩니다

δUt = ((U(t) — Un) / Un) x 100%

여기서 U (t) - 순간 T, kV에서 기본 주파수의 양의 시퀀스 전압의 유효 값 또는 단순히 전압의 유효 값(5% 이하의 비정현파 계수 사용) ; 비공칭 전압, kV.

수량 Ut = 1/3(UAB(1) + UPBC(1) + UAC(1)), 여기서 UAB(1),UPBC (1), UAC (1)-기본 주파수에서 상간 전압의 RMS 값.

시간 경과에 따른 부하 변화, 전압 레벨 및 기타 요인의 변화로 인해 네트워크 요소의 전압 강하 크기가 변경되고 그에 따라 전압 레벨 UT가 변경됩니다.결과적으로 네트워크의 다른 지점에서 같은 시간에 다른 시간에 한 순간에 전압 편차가 다른 것으로 나타났습니다.

입력 전압 편차가 ± 5%(정상 값) 및 ± 10%(최대 값)인 경우 최대 1kV 전압의 전기 수신기의 정상 작동이 보장됩니다. 전압이 6 - 20kV인 네트워크에서 최대 전압 편차는 ± 10%로 설정됩니다.

백열 램프가 소비하는 전력은 공급 전압의 1.58승에 정비례하고, 램프의 광도는 2.0의 승, 광속은 3.61의 승, 램프의 수명은 13.57의 힘. 형광등의 작동은 전압 편차에 덜 의존합니다. 따라서 전압 편차가 1%일 때 서비스 수명이 4% 변경됩니다.

작업장의 조명 감소는 장력 감소와 함께 발생하여 작업자의 생산성 저하와 시력 저하로 이어집니다. 전압 강하가 크면 형광등이 켜지거나 깜박이지 않아 수명이 단축됩니다. 전압이 높아지면 백열 램프의 수명이 크게 줄어듭니다.

비동기 전기 모터의 회전 속도와 이에 따른 작동 및 무효 전력 소비는 전압 수준에 따라 다릅니다. 후자는 네트워크 섹션의 전압 및 전력 손실량에 반영됩니다.

전압이 감소하면 전열 및 전기 분해 설비의 기술 프로세스 기간이 길어지고 유틸리티 네트워크에서 텔레비전 방송을 안정적으로 수신할 수 없게 됩니다. 두 번째 경우에는 자체적으로 상당한 무효 전력을 소비하고 강철에서 전력 손실이 발생하는 소위 전압 안정기가 사용됩니다. 희소한 변압기 강철이 생산에 사용됩니다.

모든 TP의 저전압 버스에 필요한 전압을 보장하기 위해 식품 센터의 소위 역류 규제. 여기서, 최대 부하 모드에서는 프로세서 버스의 최대 허용 전압을 유지하고, 최소 부하 모드에서는 최소 전압을 유지한다.

이 경우 배전 변압기의 스위치를 적절한 위치에 배치하여 소위 각 변전소의 전압을 로컬로 조정합니다. 중앙 집중식(프로세서 내) 및 정의된 로컬 전압 조정과 함께 로컬 전압 조정기라고도 하는 조정 및 조정되지 않은 커패시터 뱅크가 사용됩니다.

긴장 감소

전압 스윙은 전압 변경 전후의 피크 또는 rms 전압 값의 차이이며 공식에 의해 결정됩니다.

δUt = ((Ui — Уi + 1) / √2Un) x 100%

여기서 Ui 및 Ui + 1- 다음 극한 값 또는 극한 값과 진폭 전압 값의 포락선의 수평 부분.

전압 스윙 범위에는 분당 2회(1/30Hz)에서 시간당 1회의 반복률로 모든 형태의 단일 전압 변화가 포함되며 평균 전압 변화율은 초당 0.1%(백열등의 경우) 및 0.2% 이상입니다. 다른 수신자의 경우 초당 %입니다.

전압의 급격한 변화는 철도 견인 설비의 야금 롤러 밀, 강철 생산을위한 초원 용광로, 용접 장비의 모터 작동 충격 모드와 다람쥐가있는 강력한 비동기 전기 모터의 빈번한 시작으로 인해 발생합니다. 무효 전력은 단락 전력의 몇 퍼센트입니다.

단위 시간당 전압 변화의 수, 즉 전압 변화의 빈도는 공식 F = m / T로 구합니다. 여기서 m은 시간 T 동안의 전압 변화 횟수이고, T는 전압 스윙을 관찰한 총 시간입니다.

전압 변동에 대한 주요 요구 사항은 육안 보호 고려 사항 때문입니다. 빛 깜박임에 대한 눈의 가장 높은 감도는 8.7Hz와 같은 주파수 범위에 있는 것으로 나타났습니다. 따라서 상당한 시각적 전압으로 작업 조명을 제공하는 백열등의 경우 전압 변화는 일상 생활에서 램프를 펌핑하는 경우 0.4 %, 형광등 및 기타 전기 수신기의 경우 0.6까지 허용됩니다.

허용되는 스윙 범위는 그림에 나와 있습니다. 1.

쌀. 1. 전압 변동의 허용 범위: 1 — 높은 가시 전압의 백열등 작업 조명, 2 — 가정용 백열등, 3 — 형광등

영역 I은 펌프 및 가전 제품의 작동, II - 크레인, 호이스트, III - 아크로, 수동 저항 용접, IV - 왕복 압축기 작동 및 자동 저항 용접에 해당합니다.

조명 네트워크의 전압 변화 범위를 줄이기 위해 조명 네트워크 수신기의 별도 전원 공급 장치와 다른 전원 변압기의 전원 부하, 전원 네트워크의 세로 용량 보상, 동기식 전기 모터 및 인공 반응 소스 전력(필요한 무효 전력을 얻기 위해 제어 밸브를 사용하여 전류가 생성되는 리액터 또는 커패시터 뱅크).

전압 변동량

전압 변동량은 전압 변동 범위와 동일하며 적절한 장치가 장착되는 즉시 기존 전기 네트워크에 도입됩니다. "전압 변동량"지표를 사용할 때 고려되는 지표가 상호 교환 가능하기 때문에 전압 변화 범위의 허용 가능성에 대한 평가가 이루어지지 않을 수 있습니다.

전압 변동의 선량은 또한 0.5 ~ 0.25Hz의 주파수 범위에서 깜박이는 빛으로 인해 일정 시간 동안 사람에게 자극을 유발하는 전압 변동의 필수 특성입니다.

조명 설비가 연결된 전기 네트워크의 전압 변동(ψ, (%)2)으로 인한 선량의 최대 허용 값은 다음을 초과해서는 안 됩니다. 0.018 - 상당한 시각적 전압이 필요한 실내의 백열 램프 0.034 — 다른 모든 방의 백열 램프 사용; 0.079 — 형광등 사용 시.

전압 곡선의 비정현파 계수

강력한 정류기 및 변환기 설치, 아크로 및 용접 설비, 즉 비선형 요소의 네트워크에서 작업할 때 전류 및 전압 곡선이 왜곡됩니다. 비정현파 전류 및 전압 곡선은 서로 다른 주파수의 고조파 진동입니다(산업용 주파수는 가장 낮은 고조파이고 그에 관련된 다른 모든 주파수는 더 높은 고조파입니다).

전원 공급 장치 시스템의 고조파는 추가 에너지 손실을 유발하고 코사인 커패시터 배터리, 전기 모터 및 변압기의 서비스 수명을 단축하고 릴레이 보호 및 신호 설정을 어렵게 만들고 사이리스터로 제어되는 전기 드라이브의 작동 등을 유발합니다. . .

전기 네트워크에서 더 높은 고조파의 내용은 식에 의해 결정되는 전압 곡선 kNSU의 비정현파 계수를 특징으로 합니다.

여기서 N은 고려된 고조파 구성 요소의 마지막 순서입니다. UNn — 고조파 전압의 n번째(н = 2, ... Н) 구성 요소의 유효 값 kV.

정상 및 최대 허용 값 kNSU는 각각 다음을 초과해서는 안됩니다. 전압이 최대 1kV - 5 및 10%인 전기 네트워크에서, 전기 네트워크에서 6 - 20kV - 4 및 8%, 전기 네트워크에서 35kV — 3% 및 6%, 전기 네트워크 110kV 이상에서 2% 및 4%.

더 높은 고조파를 줄이기 위해 특정 고조파에서 공진하도록 조정된 유도 및 용량 저항의 직렬 연결인 전력 필터가 사용됩니다. 저주파에서 고조파를 제거하기 위해 위상 수가 많은 변환기 설치가 사용됩니다.

홀수(짝수)차 고조파 전압의 계수 n차 성분

계수 n이 홀수(짝수)차 전압의 고조파 성분은 전압의 n차 고조파 성분의 유효값과 기본 주파수 전압의 유효값의 비율입니다. kU(n) = (Un/Un) x 100%

계수 kU(n)의 값에 따라 스펙트럼은 해당 전력 필터를 설계해야 하는 억제를 위해 n-x 고조파 구성 요소에 의해 결정됩니다.

정상 및 최대 허용 값은 각각 다음을 초과해서는 안됩니다. 전압이 최대 1kV - 3 및 6%인 전기 네트워크에서, 전기 네트워크에서 6 - 20kV 2.5 및 5%, 전기 네트워크에서 35kV - 2 및 4%, 전기 네트워크 110kV 및 1 및 2% 이상.

전압 불균형

단상 전기 수신기의 부하로 인해 전압 불균형이 발생합니다. 1kV 이상의 전압을 가진 배전망은 절연 또는 보상 중성선으로 작동하므로 전압 비대칭 음의 시퀀스 전압이 나타나기 때문입니다. 비대칭은 불평등의 형태로 나타납니다 라인 및 위상 전압 음의 연속 요인은 다음과 같이 특징지어집니다.

k2U = (U2(1)/Un) x 100%,

여기서 U2(1)은 3상 전압 시스템의 기본 주파수 kV에서 음의 시퀀스 전압의 rms 값입니다. U 값2(1)은 기본 주파수에서 3개의 전압을 측정하여 얻을 수 있습니다. UA(1), UB(1), UB(1)... 그러면

여기서 yA, yB 및 y° C — 위상 전도도 A, B 및 ° C 수신기.

전압이 1kV 이상인 네트워크에서 전압 비대칭은 주로 단상 전열 설비(간접 아크로, 저항로, 유도 채널이 있는로, 일렉트로슬래그 용융 설비 등)로 인해 발생합니다.

음의 시퀀스 전압이 존재하면 동기식 발전기의 여자 권선이 추가로 가열되고 진동이 증가하고 전기 모터가 추가로 가열되며 절연 수명이 급격히 감소하고 생성 된 무효 전력이 감소합니까? 전원 커패시터, 라인 및 변압기의 추가 가열로? 계전기 보호 등의 잘못된 경보 수 증가

대칭 전기 수신기의 단자에서 일반적으로 허용되는 불균형 비율은 2%이고 최대 허용은 4%입니다.

단상 전력 소비자가 별도의 변압기에 의해 공급될 때뿐만 아니라 단상 부하에서 소비되는 역상 등가 전류를 보상하는 제어 및 비제어 밸런싱 장치가 사용될 때 불균형의 영향이 크게 줄어듭니다.

최대 1kV의 전압을 갖는 4선식 네트워크에서 위상 전압과 관련된 단상 수신기로 인한 불균형은 중성선의 전류 통과를 동반하므로 제로 시퀀스 전압이 나타납니다. .

제로 시퀀스 전압 계수 k0U = (U0(1)/Un.f.) x 100%,

여기서 U0 (1) - 기본 주파수 kV의 유효 제로 시퀀스 전압 값 Un.f. - 위상 전압의 공칭 값, kV.

수량 U0(1)은 기본 주파수에서 3상 전압을 측정하여 결정됩니다.

여기서 tiA, vB, c° C, yO - 수신기의 위상 A, B, C의 전도도 및 중성선의 전도도; UA(1), UB (1), UVB (1) - 위상 전압의 RMS 값.

허용값 U0(1)은 정상 레벨의 2% 및 최대 레벨의 4%의 제로 시퀀스 계수로 충족되는 전압 허용 오차 요구 사항에 의해 제한됩니다.

값의 감소는 상간 단상 부하를 합리적으로 분배하고 중성선의 단면을 위상 전선의 단면으로 늘리고 분배 네트워크에서 변압기를 사용하여 달성할 수 있습니다. 별 지그재그 연결 그룹으로.

전압 강하 및 전압 강하 강도

전압 강하 - 이것은 전기 네트워크의 한 지점에서 전압이 갑자기 크게 감소한 다음 몇 기간에서 수십 초까지의 시간 간격 후에 전압을 초기 수준으로 또는 그 수준에 가깝게 회복하는 것입니다.

전압 강하 지속 시간 ΔTpr은 전압 강하 초기 순간과 전압이 초기 레벨 또는 그 근처로 회복되는 순간 사이의 시간 간격입니다(그림 2). ΔTpr = Tvos — 트라노

쌀. 2. 전압 강하 기간 및 깊이

의미 ΔTpr은 몇 주기에서 수십 초까지 다양합니다. 전압 강하는 전압 강하 동안 전압의 공칭 값과 전압 Umin의 최소 유효 값 사이의 차이인 강하 δUpr의 강도와 깊이를 특징으로 하며 공칭 값의 백분율로 표시됩니다. 전압 또는 절대 단위.

수량 δUpr은 다음과 같이 결정됩니다.

δUpr = ((Un — Umin)/Un) x 100% 또는 δUpr = Un — Umin

전압 강하 강도 m* 특정 깊이 및 지속 시간의 전압 강하 네트워크에서 발생 빈도를 나타냅니다. m* = (m(δUpr, ΔTNC)/М) NS 100%, 여기서 m(δUpr, ΔTNS) - T 동안의 전압 강하 깊이 δUpr 및 지속 시간 ΔTNS의 수; M — T 동안 총 전압 강하 수.

일부 유형의 전기 장치(컴퓨터, 전력 전자) 따라서 이러한 수신기의 전원 공급 장치 프로젝트는 전압 강하의 지속 시간, 강도 및 깊이를 줄이기 위한 조치를 제공해야 합니다. GOST는 전압 강하 기간 동안 허용되는 값을 나타내지 않습니다.

임펄스 전압

전압 서지는 수 마이크로초에서 10밀리초의 기간 동안 정상 수준으로 전압이 회복된 후 전압의 급격한 변화입니다. 임펄스 전압 Uimp의 최대 순간 값을 나타냅니다(그림 3).

쌀. 3. 임펄스 전압

임펄스 전압은 임펄스 진폭 U 'imp로 특징 지어지며, 이는 전압 임펄스와 임펄스 시작 순간에 해당하는 기본 주파수 전압의 순시 값 간의 차이입니다. 펄스 지속 시간 Timp - 전압 펄스의 초기 순간과 전압의 순시 값이 정상 수준으로 회복되는 순간 사이의 시간 간격. 펄스 폭은 진폭의 0.5 레벨에서 Timp0.5로 계산할 수 있습니다(그림 3 참조).

임펄스 전압은 공식 ΔUimp = Uimp / (√2Un)에 의해 상대 단위로 결정됩니다.

컴퓨터, 전력 전자 장치 등과 같은 전기 수신기도 전압 펄스에 민감합니다. 임펄스 전압은 전기 네트워크의 스위칭 결과로 나타납니다. 특정 전원 공급 장치 설계 시 임펄스 전압 감소 조치를 고려해야 합니다. GOST는 임펄스 전압의 허용 값을 지정하지 않습니다.

주파수 편차

주파수의 변화는 터빈 속도 제어기의 전체 부하 및 특성의 변화로 인해 발생합니다. 활성 전력 리저브가 불충분한 상태에서 느리고 규칙적인 부하 변경으로 인해 큰 주파수 편차가 발생합니다.

전압 주파수는 전기 품질을 저하시키는 다른 현상과 달리 시스템 전체의 매개변수입니다. 하나의 시스템에 연결된 모든 발전기는 동일한 주파수(50Hz)의 전압에서 전기를 생성합니다.

Kirchhoff의 첫 번째 법칙에 따르면 전기 생산과 전기 생산 사이에는 항상 엄격한 균형이 있습니다. 따라서 부하 전력이 변경되면 주파수가 변경되어 발전기의 유효 전력 생성이 변경됩니다. 이를 위해 «터빈 발전기» 블록에는 흐름을 조정할 수 있는 장치가 장착되어 있습니다. 전기 시스템의 주파수 변화에 따른 터빈의 에너지 운반체.

부하가 어느 정도 증가하면 "터빈 발전기" 블록의 전력이 소진되는 것으로 나타났습니다. 부하가 계속 증가하면 저울은 더 낮은 주파수에서 안착하여 주파수 드리프트가 발생합니다. 이 경우 공칭 주파수를 유지하기 위한 유효 전력 부족에 대해 이야기하고 있습니다.

공칭 값 en과의 주파수 편차 Δf는 공식 Δf = f — fn에 의해 결정됩니다. 여기서 는 시스템 주파수의 현재 값입니다.

0.2Hz 이상의 주파수 변화는 전기 수신기의 기술적, 경제적 특성에 상당한 영향을 미치므로 정상적인 허용 주파수 편차 값은 ± 0.2Hz이고 최대 허용 주파수 편차 값은 ± 0.4Hz입니다. 비상 모드에서 +0.5Hz ~ -1Hz의 주파수 편차는 연간 90시간 이상 허용되지 않습니다.

공칭 주파수에서 벗어나면 네트워크의 에너지 손실이 증가하고 기술 장비의 생산성이 저하됩니다.

전압진폭변조계수 및 상전압간 불균형계수

진폭 변조 전압은 전압 변동을 특성화하며 특정 시간 간격 동안 취해진 변조 전압의 최대 진폭과 최소 진폭의 반차와 전압의 공칭 또는 기본 값, 즉

kmod = (Unb — Unm) / (2√2Un),

여기서 Unb 및 Unm은 각각 변조된 전압의 최대 진폭과 최소 진폭입니다.

위상 전압 간의 불균형 계수ne.mf는 위상 전압 불균형을 특성화하며 전압의 공칭 값에 대한 위상 전압 불균형의 스윙 비율과 같습니다.

kne.mf = ((Unb — Unm) /Un) x 100%

여기서 Unb 및 Unm은 3상 전압의 최고 및 최저 유효 값입니다.

위상 전압 불균형 계수 kneb.f는 위상 전압 불균형을 특성화하며 위상 전압의 공칭 값에 대한 위상 전압 불균형의 스윙 비율과 같습니다.

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

여기서 Unb 및 Unm - 3상 전압의 최고 및 최저 유효 값 Un.f - 위상 전압의 공칭 값.

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