Сроки проверки электросчетчика
Периодичность поверки зависит от типа электросчетчика и рекомендаций в паспорте прибора. Она составляет от 6 лет для дисковых до 16 лет для электронных счетчиков. Собственно проверка может быть произведена в течение недели, если счётчик будут снимать, и одного дня, если она будет сделана на месте.
Потребитель после завершения процедуры получает акт проверки электросчетчика, и подаёт его в территориальный Энергосбыт, где ему даётся допуск на эксплуатацию. Современные электросчетчики имеют весьма большую точность, и с ними меньше проблем. Однако остались ещё приборы с классом точности 2,5 – это максимально допустимая погрешность. Они в ходе поверки должны быть заменены, поскольку уже не соответствуют современным требованиям.
Медленные изменения напряжения
Медленными называют изменения, длительность которых происходят на время, более 1 минуты. Это как раз вписывается в концепцию включенного чайника. Закипел, отключился – возмущение прекратилось, свет снова горит ярко. Знакомая картина?
При измерениях определяется количество времени, в которое напряжение было выше или ниже 10% от стандартного номинального. Для бытовых сетей это 220 или 380 В. Данные усредняются с дискретностью в 10 минут, а измерения производят в течение недели.
Колебания напряжения
Этот параметр тоже характеризует изменения величины напряжения, но только те, которые происходят за интервал менее 1 минуты.
Для оценки качества напряжения по этому параметру используют понятие фликера. Физический смысл в его в том, что он характеризует зрительные ощущения человека от восприятия мерцания источника света.
Различают кратковременную (измеренную в интервале времени 10 минут) и длительную (в интервале 2 часов) дозу фликера. Их величины, наблюдаемые в интервале в 1 неделю, не должны быть соответственно больше 1,38 и 1,0. Расчет ведется по довольно сложным формулам.
Как отклонения напряжения влияют на работу техники
Не вся техника одинаково реагирует на перепады и несоответствие напряжения номинальным параметрам. Условно приборы можно разделить на 3 группы:
- Преимущественно аналоговые. К этой группе относятся электронагревательные приборы, кухонная техника, микроволновки с механическим управлением, водонагреватели и т. д. На перепады и изменения напряжения они реагируют практически безболезненно. Зачастую в техпаспорте указан номинал 230 В, поэтому приборы способны выдерживать повышение даже до 253 В. При понижении напряжения до 198 В они продолжают работать, но со снижением эффективности.
- Цифровые и преимущественно цифровые. Это компьютеры, блоки питания, видео- и аудиотехника, а также любая техника, имеющая в основе электронные микросхемы и преобразователи. Такую технику называют «нежной» — она очень чувствительна к резким перепадам и изменениям напряжения в сети питания. Допустимый предел повышения составляет не более 240 В. Поэтому рекомендуется подключать их через стабилизаторы и ИБП для предотвращения поломок.
- С наличием компрессора или электрического двигателя. Это холодильники, стиральные машины, центрифуги, мясорубки, посудомойки и прочие. Для этой техники более опасно пониженное напряжение, чем повышенное. В результате падения напряжения в обмотках возрастает нагрузочный ток, что приводит к перегреву и преждевременному пробою изоляции. Поэтому насосы, охладители и моторы выходят из строя гораздо раньше указанного в паспорте эксплуатационного срока.
Ключевым параметром являются указанные в паспорте прибора допустимые нормы отклонения и рекомендации производителя по эксплуатации. Наиболее травматичными для бытовой и цифровой техники являются даже не конкретные цифры отклонений, а наличие резких скачков напряжения — чем чаще они происходят, тем более вероятен выход приборов из строя.
Ощутимые перепады
Измерения качества электроэнергии предусматривают замеры такой составляющей, как импульсы питающего напряжения. Он объясняется резкими спадами и подъемами электричества в пределах выбранного интервала. Причинами такого явления может быть одновременная коммутация большого числа потребителей, влияние электромагнитных помех из-за грозы.
Установлены периоды восстановления напряжения, не влияющие на работу потребителей:
- Причины перепадов — это гроза и другие природные электромагнитные помехи. Период восстановления равен не более 15 мкс.
- Если импульсы появились из-за неравномерной коммутации потребителей, то период намного больше и равен 15 мс.
Наибольшее число аварий на подстанциях происходит по причине удара молнии в установку. Сразу страдает изоляция проводников. Величина перенапряжения может достигать сотен киловольт. Для этого предусмотрены защитные приспособления, но иногда они не выдерживают, и наблюдается остаточный потенциал. В эти моменты неисправность не возникает благодаря прочности изоляции.
Проблема № 2. Наличие высших гармоник в сети
Качество электроэнергии определяется амплитудой, частотой и наличием искажения формы сигнала, идущего от системы электроснабжения. «В то время как первые две характеристики в значительной мере зависят от электроснабжающей компании, форма волны (напряжения или тока) искажается потребителями. Ведь в настоящее время большинство типовых нагрузок на предприятиях являются нелинейными, например, работа частотно-регулируемых приводов, выпрямителей, ИБП, компьютеров, энергосберегающих ламп и т.д. Вышеперечисленные устройства потребляют ток источника, не соответствующий форме волны напряжения, в итоге она искажается высшими гармониками», — поясняет Виталий Побокин, главный инженер проектов . Высшие гармоники являются растущей проблемой для поставщиков и потребителей электроэнергии, так как ведут к:
- снижению эффективности и увеличению энергопотребления;
- перегреву кабелей, электродвигателей и трансформаторов;
- повреждению чувствительного оборудования;
- срабатыванию автоматических выключателей;
- выгоранию предохранителей;
- преждевременному износу оборудования;
- перегреву и выходу из строя конденсаторов;
- появлению сильных токов в нейтральных проводах;
- возникновению резонанса в сети;
- отказу в подключении к электроснабжающим сетям в случае слишком высокого уровня гармоник.
На сегодняшний день самым современным и эффективным решением по компенсации высших гармонических составляющих является использование активных фильтров (АФГ). Они строятся, например, на модулях IGBT (биполярный транзистор с изолированным затвором) и цифровых сигнальных процессорах (ЦСП).
Принцип применения АФГ прост: силовая электроника используется для генерирования гармонических токов, в противофазе тока гармоник, вызванных работой нелинейных нагрузок, таким образом, чтобы синусоида сохраняла максимально правильную форму.
Рис. 3. Схема подключения активного фильтра гармоник
При помощи трансформаторов тока измеряется ток нагрузки, который анализируется ЦСП для определения картины спектра гармоник. Полученные данные используются генератором тока для производства и инжекции в сеть именно такой гармонической величины (по амплитуде, форме и фазе), которая необходима для компенсации искажений нагрузки в следующем цикле синусоиды тока.
Так как активный фильтр работает на основе данных, получаемых от трансформатора, оборудование динамически адаптируется к изменениям в гармониках нагрузки. В связи с тем, что процессы анализа и генерирования контролируются программным обеспечением, устройство легко программируется на компенсацию только отдельных гармоник.
Рис. 4. Активные фильтры гармоник
Колебание напряжения
Одним из параметров качества электроэнергии является колебание напряжения.
Колебания напряжения характеризуются следующими показателями:
- размахом изменения напряжения;
- дозой фликера.
Значения колебания напряжения имеют те же самые нормы, что и отклонение напряжения с единственным отличием: длительность процесса менее одной минуты. Нормально допустимым колебанием
напряжения считается диапазон в 5%, то есть: +/-5% (от 209 В до 231 В).Предельно допустимым колебанием напряжения считается диапазон в 10%, то есть: +/-10% (от 198 В до 242 В).
Замечание:
не следует путать требования ГОСТа к качеству электроэнергии в сети (ГОСТ Р 54149-2010 «Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная») и ГОСТов, описывающих качество электропитания для электрических приборов (напр. ГОСТ Р 52161.2.17-2009 «Безопасность бытовых и аналогичных электрических приборов»). ГОСТ качества электроэнергии предъявляет требования по сути к поставщику электрической энергии, и именно на этот ГОСТ можно опереться, если нужно предъявить требования к поставщику при плохом электроснабжении. А требования к качеству электропитания в паспортах приборов определяют требование к приборам работать нормально в более широком диапазоне значений параметров тока. Для приборов, как правило, закладывается диапазон по напряжению от -15% до +10% от номинального.
От чего зависит качество электроэнергии
Качество электроэнергии зависит не только от ее производителей. В регламентирующем ГОСТе не зря упоминается некая электромагнитная совместимость.
На самом деле ток никуда и ниоткуда не «течет». Это фигура речи. В электросетях создается единое электромагнитное поле, пульсирующее с частотой 50 Гц. Каждый элемент сети оказывает на него то или иное влияние. И необязательно, что это промышленный генератор или трансформатор. Исказить ЭМ поле может мощный электромотор с большим пусковым током, импульсный источник питания, сварочный инвертор, компьютер… Поэтому в низком качестве электроэнергии не всегда виноват поставщик.
Тем не менее, в том, что электроэнергия рассматривается как некий продукт, качество которого должно соответствовать определенным нормам, есть доля истины. Нестабильность напряжения, «плавающая» частота и другие нарушения приводят к выходу из строя дорогостоящего оборудования, снижают производительность труда. Поэтому потребитель вправе требовать от поставщика надлежащего качества продукта. А для этого его надо измерять.
Виды защиты от непредсказуемых изменений параметров сети
Приборы для защиты от перепадов напряжения
Энергопоставляющая компания должна заботиться о надлежащем качестве поставляемых услуг, которые соответствуют установленным нормативным документам. Но при этом каждый домовладелец в личном порядке может обезопасить свои бытовые приборы от скачков напряжения специальными видами оборудования:
- Источники бесперебойной электроэнергии способны поддерживать рабочее состояние некоторых видов бытовой техники в течение заданного времени. Например, подключение к компьютеру такого устройства позволяет корректно завершить его работу и сохранить все требуемые файлы.
- Оборудование, предназначенное для защиты от перепадов напряжения. Принцип действия подобен работе реле. Если один из параметров электрической цепи достигает критических отметок, помещение автоматически обесточивается.
- Стабилизатор напряжения контролирует, чтобы величина напряжения не выходила за пределы заданных параметров. Обеспечивает надлежащее качество электроэнергии, но при условии, что отклонения не превышают 35%.
https://youtube.com/watch?v=8Zt8B45-T9k
Критерии оценки качества электроснабжения
На оценку качества электроэнергии влияет большое количество различных показателей.
- отклонение напряжения;
- колебания напряжения;
- импульсное напряжение;
- отклонение частоты;
- провал напряжения;
- доза фликера;
- коэффициент временного перенапряжения.
Отклонение напряжения
Величина рассчитывается специальным коэффициентом, который характеризует установившееся отклонение по отношению к номинальным. Убедиться в надлежащем качестве можно с помощью специального измерительного приемника электричества.
Колебания напряжения
Величина характеризует отклонения амплитуды колебания электрического тока в проводах. Колебание напряжения – это составной параметр качества. Чтобы его вычислить потребуется предварительно рассчитать:
- продолжительность и частоту отклонений;
- дозу колебаний;
- размах изменений.
Для вычисления параметров также потребуется специальное измерительное оборудование высокой точности.
Импульсное напряжение
Величина проявляется в виде непродолжительного увеличения амплитуды электричества. Как правило, причиной таких скачков становятся коммутационные процессы или непогода за окном. Подобные состояния сети характеризуются непредсказуемостью, следовательно, нормирование импульсов не предусмотрено.
Отклонение частоты
Для этого параметра в сетях общего использования установлено значение 50 Гц. Нормативные стандарты допускают уменьшение или увеличение частоты на 2-4%. Если допустимые отклонения превышены, наблюдается выход из строя электротехнического оборудования, электрогенераторы дают сбои.
Провал напряжения
Понятие характеризуется как значительное снижение амплитуды с последующим восстановлением за короткий промежуток времени. Основные провоцирующие факторы – резкое увеличение нагрузки или КЗ.
Данный показатель описывается следующими характеристическими особенностями:
- частота отклонений за единицу времени;
- сила проседания напряжения — в некоторых случаях она может стремиться к нулю;
- продолжительность.
Доза фликера
Параметр показывает, какое воздействие на организм человека оказывает мерцание осветительных приборов в результате изменения параметров электричества. Вычисляется значение при помощи специального измерительного оборудования.
Коэффициент временного перенапряжения
Этот термин обозначает, насколько фактическая амплитуда выше допустимых значений. Основные провоцирующие факторы – коммутационные процессы и КЗ.
Полные нормы напряжение в электросети: ГОСТ
Несмотря на то, что большинство обывателей и людей, не относящихся к категории осведомленных в области напряжения в их электросети, утвердительно скажет о том, что стандартным напряжением является показатель в 220 В. К их удивлению, даже несмотря на старые и привычные всем наклейки, на котором указан общепринятый стандарт, уже не актуальны.
Такие акты приняты также в Украине и странах Балтии, в том числе Беларуси.
К чему привело изменение стандарта:
- Изменилось рабочее напряжение на кабеле электросети;
- Колебания стали чуть более значимыми, нежели ранее, но все также в допустимых нормах 5% и максимальных – 10%;
- Потенциальная оплата услуг поставки электроэнергии выросла не совершенно символическую сумму;
- Частота подачи напряжения – 50 Гц.
Таким образом, напряжение в сети должно считаться несколько возросшим в бытовой практике. Но на деле же все иначе и это сулит наличие подводных камней в сфере поставки организациями электроэнергии. Несмотря на общепринятый стандарт, организации, поставляющие напряжение в квартиры домов, подают все по тем же меркам, принятым еще в советское время и равным 220 В. Все это происходит официально по ГОСТу 32144-2013, которым и руководствуются поставщики.
Показатели качества электрической энергии
Стандартом устанавливаются следующие показатели качества электроэнергии (ПКЭ):
При определении значений некоторых ПКЭ стандартом вводятся следующие вспомогательные параметры электрической энергии:
Часть ПКЭ характеризует установившиеся режимы работы электрооборудования энергоснабжающей организации и потребителей ЭЭ и дает количественную оценку по КЭ особенностям технологического процесса производства, передачи, распределения и потребления ЭЭ. К этим ПКЭ относятся: установившееся отклонение напряжения, коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения, коэффициент n-ой гармонической составляющей напряжения, коэффициент несимметрии напряжений по обратной последовательности, коэффициент несимметрии напряжений по нулевой последовательности, отклонение частоты, размах изменения напряжения.
Оценка всех ПКЭ, относящихся к напряжению, производится по действующим его значениям.
Для характеристики вышеперечисленных показателей стандартом установлены численные нормально и предельно допустимые значения ПКЭ или нормы.
Другая часть ПКЭ характеризует кратковременные помехи, возникающие в электрической сети в результате коммутационных процессов, грозовых атмосферных явлений, работы средств защиты и автоматики и в после аварийных режимах. К ним относятся провалы и импульсы напряжения, кратковременные перенапряжения. Для этих ПКЭ стандарт не устанавливает допустимых численных значений. Для количественной оценки этих ПКЭ должны измеряться амплитуда, длительность, частота их появления и другие характеристики, установленные, но не нормируемые стандартом. Статистическая обработка этих данных позволяет рассчитать обобщенные показатели, характеризующие конкретную электрическую сеть с точки зрения вероятности появления кратковременных помех.
Для оценки соответствия ПКЭ указанным нормам (за исключением длительности провала напряжения, импульсного напряжения и коэффициента временного перенапряжения) стандартом устанавливается минимальный расчетный период, равный 24 ч.
В связи со случайным характером изменения электрических нагрузок требование соблюдения норм КЭ в течение всего этого времени практически нереально, поэтому в стандарте устанавливается вероятность превышения норм КЭ. Измеренные ПКЭ не должны выходить за нормально допустимые значения с вероятностью 0,95 за установленный стандартом расчетный период времени (это означает, что можно не считаться с отдельными превышениями нормируемых значений, если ожидаемая общая их продолжительность составит менее 5% за установленный период времени).
Другими словами, КЭ по измеренному показателю соответствует требованиям стандарта, если суммарная продолжительность времени выхода за нормально допустимые значения составляет не более 5% от установленного периода времени, т.е. 1 ч 12 мин, а за предельно допустимые значения – 0 % от этого периода времени.
Рекомендуемая общая продолжительность измерений ПКЭ должна выбираться с учетом обязательного включения рабочих и выходных дней и составляет 7 суток .
В стандарте указаны вероятные виновники ухудшения КЭ. Отклонение частоты регулируется питающей энергосистемой и зависит только от нее. Отдельные ЭП на промышленных предприятиях (а тем более в быту) не могут оказать влияния на этот показатель, так как мощность их несоизмеримо мала по сравнению с суммарной мощностью генераторов электростанций энергосистемы. Колебания напряжения, несимметрия и несинусоидальность напряжения вызываются, в основном, работой отдельных мощных ЭП на промышленных предприятиях, и только величина этих ПКЭ зависит от мощности питающей энергосистемы в рассматриваемой точке подключения потребителя. Отклонения напряжения зависят как от уровня напряжения, которое подается энергосистемой на промышленные предприятия, так и от работы отдельных промышленных ЭП, особенно с большим потреблением реактивной мощности. Поэтому вопросы КЭ следует рассматривать в непосредственной связи с вопросами компенсации реактивной мощности. Длительность провала напряжения, импульсное напряжение, коэффициент временного перенапряжения, как уже отмечалось, обуславливаются режимами работы энергосистемы.
В таблице 2.1. приведены свойства электрической энергии, показатели их характеризующие и наиболее вероятные виновники ухудшения КЭ .
Свойства электрической энергии
Показатель КЭ
Наиболее вероятные виновники ухудшения КЭ
Установившееся отклонение напряжения
Что происходит при отклонении от нормальных режимов питания
От качества поставляемого энергоресурса напрямую зависит мощность, производительность и срок службы электротехнических приборов, особенно в промышленных масштабах. Снижение эффективности магистралей приводит к повышению потребляемой электроэнергии. В двигателях приборов снижается момент вращения, осветительные приборы регулярно мерцают, все виды ламп достаточно быстро выходят из строя.
Исследования в области физики давно показали, что при постоянной нагрузке на двигатель уменьшение напряжения приводит к стремительному повышению силы тока, что отрицательно сказывается на работоспособности, производительности и сроках службы бытовой техники и прочих электротехнических приборов. Это приводит к сгоранию электронных плат, провода с изоляционным материалом могут расплавиться.
Сертификация
Поскольку, Федеральным законом «О стандартизации в Российской Федерации», установлена добровольность применения документов по стандартизации, защита прав потребителей на получение качественной и безопасной электроэнергии гарантирована законом «О защите прав потребителя»: «Если на товары (работы, услуги) законом или в установленном им порядке установлены обязательные требования, обеспечивающие их безопасность для жизни, здоровья потребителя, окружающей среды и предотвращение причинения вреда имуществу потребителя, соответствие товаров (работ, услуг) указанным требованиям подлежит обязательному подтверждению в порядке, предусмотренном законом и иными правовыми актами».
Законом «О техническом регулировании» определено: «Правительством Российской Федерации до дня вступления в силу соответствующих технических регламентов утверждаются и ежегодно уточняются единый перечень продукции, подлежащей обязательной сертификации, и единый перечень продукции, подлежащей декларированию соответствия».
Единый перечень продукции, подлежащей обязательной сертификации, и единый перечень продукции, подтверждение соответствия которой осуществляется в форме принятия декларации о соответствии утвержден Постановлением Правительства РФ от 12.01.2009 № 982.
Согласно данного постановления:
- подлежит обязательной сертификации: электрическая энергия в электрических сетях общего назначения переменного трехфазного и однофазного тока частотой 50 Гц – (код 01 1000/35.11.10.110);
- публикацию информации о продукции, подлежащей обязательному подтверждению соответствия с указанием нормативных документов, устанавливающих обязательные требования обеспечивает Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии.
В соответствии с размещенной Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии информации о продукции, подлежащей обязательному подтверждению соответствия, установлены следующий определяющий нормативный документ и требования, в отношение электрической энергии в точках передачи электрической энергии пользователям электрических сетей низкого, среднего и высокого напряжения систем электроснабжения общего назначения переменного тока частотой 50 Гц:
- п. 4.2.1 ГОСТ 32144-2013 – «Отклонение не должно превышать ±0,2 Гц в течение 95% времени интервала в одну неделю и ±0,4 Гц в течение 100% времени интервала в одну неделю»;
- п.4.2.2 ГОСТ 32144-2013 – «Положительные и отрицательные отклонения напряжения в точке передачи электрической энергии не должны превышать 10% номинального или согласованного значения напряжения в течение 100% времени интервала в одну неделю».
Порядок подтверждения соответствия установлен Национальным стандартом Российской Федерации ГОСТ Р 58289-2018 «Оценка соответствия. Правила сертификации электрической энергии.» (утвержден Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 29.11.2018 г. № 1038-ст)
Разработка системы управления качеством электроэнергии с функциями диагностики качества электроэнергии
В последнее время развитие ИТ-технологий привело к распространению систем мониторинга качества электроэнергии, соединённых друг с другом по сети и обменивающихся данными, поскольку такие сети обеспечивают потребителям подробную информацию в отношении качества электроэнергии. Такие системы могут выдавать аварийные сигналы и показывать информацию о событиях качества электроэнергии. Однако при наступлении события качества электроэнергии потребителям трудно определить его причины и принять решение, потому что эти системы не обеспечивают возможность диагностики качества электроэнергии. Задачей системы управления качеством электроэнергии является предоставление потребителям различных функций диагностики качества электроэнергии, которые могли бы помочь принять необходимые меры в необходимом месте.
В последнее время качество электроэнергии стало серьёзной проблемой, как для поставщиков электроэнергии, так и для потребителей. Раньше от поставщиков требовалось только обеспечение электрической энергией без отключений. Но теперь потребители начали предъявлять более высокие требования к качеству электроэнергии, что связано с серьёзными изменениями в системах энергоснабжения, которые существенно затрагивают этот аспект. Во-первых, получили широкое распространение изделия силовой электроники. Так как эти устройства имеют нелинейную зависимость между напряжением и током, они ухудшают качество электроэнергии. Во-вторых, электрические нагрузки стали более требовательными к качеству питания. Например, известны своей чувствительностью к качеству электроэнергии высокотехнологичные ИТ-устройства, регулируемые приводы, оборудование для управления технологическими процессами и компьютеры. Даже незначительные «события качества электроэнергии» могут привести к их повреждению, сбоям в работе или выходу из строя аппаратной части.
Наконец, децентрализация рынка электроэнергии вносит значительные изменения во всю систему энергоснабжения. В традиционной системе энергоснабжения цены и условия обслуживания единообразны по причине монопольности поставщика. В децентрализованной энергосистеме монополия поставщика будет разделена на многие компании, такие как генерирующие компании, сетевые операторы, продавцы электроэнергии и энергосервисные компании. Каждая из этих компаний должна нести ответственность за ухудшение качества электроэнергии для других или поддерживать качество электроэнергии согласно контрактам. Поэтому при возникновении того или иного события качества электроэнергии могут возникать затруднения с определением его причин и поиском ответственного. В результате становится всё более и более важным точное измерение уровня качества электроэнергии и определение причин его ухудшения. Поэтому устройства точного мониторинга качества электроэнергии имеют хорошие перспективы.
В последнее время развитие ИТ-технологий привело к тому, что нормой стали системы мониторинга качества электроэнергии, соединённые друг с другом по сети и обменивающиеся данными, поскольку такая сеть дает потребителям доступ к подробной информации по качеству электроэнергии. Во многих случаях с целью локального управления качеством электроэнергии данные анализа нескольких систем мониторинга собираются через сетевое соединение на графическом интерфейсе пользователя (GUI). Системы GUI могут выдавать сигналы оповещения и показывать информацию о событиях качества электроэнергии в удобной для потребителей форме.
Однако при наступлении события качества электроэнергии потребителям трудно определить его причины и принять решение, т.к. рассматриваемые системы не обеспечивают диагностику качества электроэнергии. Была разработана система управления качеством электроэнергии с целью дать потребителям различные функции диагностики качества электроэнергии, которые могут помочь принять необходимые меры в необходимом месте.
Далее представлена подробная структура и функции системы управления качеством электроэнергии, которая состоит из системы мониторинга качества электроэнергии (СМКЭ), системы GUI и системы диагностики качества электроэнергии (СДКЭ). Также приведены некоторые результаты практического применения функций диагностики электроэнергии.
