По всем вопросам звоните:

+7 495 274-22-22

УДК: 621.31

Анализ и решения по смягчению отрицательных последствий низкого качества электроэнергии

Руди Д. Ю. ст. преподаватель кафедры электротехники и электрооборудования, Омский институт водного транспорта, г. Омск, РФ

В настоящее время электроэнергетические компании и потребители уделяют большое внимание повышению качества вырабатываемой и распределяемой электроэнергии. Главная цель — производить чистую электроэнергию и распределять ее конечным потребителям с приемлемыми характеристиками качества электроэнергии экономически эффективным способом. В настоящее время важность аспектов качества электроэнергии возросла из-за бурного развития силовых электронных устройств и возобновляемых источников энергии под эгидой интеллектуальных сетей. Кроме того, дерегулирование рынка электроэнергии привело к появлению конкурентного рынка, на котором многочисленные коммунальные компании пытаются поставлять лучшие продукты (вырабатываемую электроэнергию) для клиентов, поставляя им электроэнергию с наивысшим уровнем качества. В результате качество электроэнергии будет играть существенную роль в современных электроэнергетических системах. Однако существуют также трудности, прежде чем станет возможным более широкое применение пределов показателей качества электроэнергии. Одна из трудностей заключается в том, что на сегодняшний день не существует единого общепринятого определения качества электроэнергии из-за различных перспектив и явлений качества электроэнергии. Кроме того, качество электроэнергии имеет разные толкования для людей в различных электрических организациях. Некоторые определяют качество электроэнергии как качество напряжения, другие — как качество тока, а некоторые практикуют качество электроэнергии как надежность системы.

Литература:

1. Проблемы качества электроэнергии в системах электроснабжения / К. В. Хацевский, Ю. М. Денчик, В. И. Клеутин [и др.] // Омский научный вестник. — 2012. — № 2 (110). — С. 212–214.

2. ГОСТ 32144–2013. Межгосударственный стандарт. Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения. — М.: Стандартинформ, 2014. — 15 с.

3. Девянин А. А. Анализ перенапряжений в электрических сетях и устройствах / А. А. Девянин / В сборнике: Наука и молодежь. Материалы XX Всероссийской научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. — Барнаул, 2023. — С. 277–279.

4. Исследование электрооборудования главной понизительной подстанции по ограничению коммутационных перенапряжений и обеспечению качества электроэнергии / Р. Г. Вильданов, Р. А. Медведь, Д. А. Заболотный [и др.] / Кузнечно-штамповочное производство. Обработка материалов давлением. — 2023. — № 4. — С. 67–72.

5. Ковальчук В. М. Проблема оценки электромагнитной совместимости по дозе фликера / В. М. Ковальчук // В книге: Материалы, оборудование и ресурсосберегающие технологии. Материалы Международной научно-технической конференции. Редколлегия: М. Е. Лустенков (гл. ред.) [и др.]. — Могилев, 2021. — С. 326–327.

6. Новосёлов Н. А. Методика расчета кратковременной дозы фликера в сетях с дуговыми сталеплавильными печами / Н. А. Новосёлов, А. А. Николаев, Г. П. Корнилов // Промышленная энергетика. — 2014. — № 1. — С. 27–31.

7. Руди Д. Ю. Исследование коэффициента несимметрии напряжений по обратной последовательности в распределительных сетях низкого напряжения / Д. Ю. Руди, Д. А. Коровин // В сборнике: Технические науки: проблемы и перспективы. — Материалы VI Международной научной конференции. — 2018. — С. 38–44.

8. Несимметрия линейных напряжений в замкнутых электрических сетях с распределенной генерацией как источник электромагнитных помех / А. И. Антонов, Ю. М. Денчик, Е. В. Иванова [и др.] // В сборнике: Транспорт. Горизонты развития. — Труды II Международного научно-промышленного форума. — Нижний Новгород, 2022. — С. 29–37.

9. Антонов А. И. Несимметрия напряжения по обратной последовательности в электрических сетях общего назначения как вид искажения / А. И. Антонов, Д. Ю. Руди, А. А. Руппель // В сборнике: Научные достижения и открытия современной молодежи. Сборник статей III Международной научно-практической конференции. — 2018. — С. 22–26.

10. Антонов А. И. Влияние провала напряжения на нормальное функционирование электроэнергетической системы / А. И. Антонов, В. И. Клеутин, А. А. Руппель, А. А. Сидоренко // В сборнике: Сборник научных трудов. Новосибирская государственная академия водного транспорта. Иртышский филиал (Омск). — Омск, 2012. — С. 82–89.

11. Смыков Ю. Н. Влияние кондуктивной низкочастотной ЭМП по провалу напряжения на энергоэффективность САЭЭС / Ю. Н. Смыков, С. В. Горелов, Т. А. Толашко // Научные проблемы транспорта Сибири и Дальнего Востока. — 2023. — № 2. — С. 135–140.

12. Charyyeva G. Power surge: A threat to modern grids / G. Charyyeva // Cognitio Rerum. — 2024. — N 6. — P. 22–23.

13. Васюхно Н. С. Электроэнергетические системы и сети электроснабжения электрических приводов / Н. С. Васюхно, Я. В. Максимов, М. С. Липатов // Оригинальные исследования. — 2023. — Т. 13. — № 3. — С. 50–54.

14. Руди Д. Ю. Проблемы и последствия ухудшения качества электроэнергии и их влияние на электрооборудование промышленных предприятий / Д. Ю. Руди, А. И. Антонов, В. И. Клеутин // В сборнике: Актуальные проблемы науки. Сборник статей по материалам ХVII Международной научно-практической конференции. — Пенза, 2021. — С. 147–153.

15. Ягодницын А. В. Влияние импульсных перепадов напряжения и переходных процессов на резервный источник питания электрической сети / А. В. Ягодницын // В сборнике: Новые технологии — нефтегазовому региону. — Материалы Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых, посвященной 50-летию ТИИ-ТюмГНГУ, 2013. — С. 261–264.

16. Лернер И. М. Переходные процессы в колебательном контуре при скачкообразных изменениях фазы / И. М. Лернер, Г. И. Ильин // Радиотехника и электроника. — 2010. — Т. 55. — № 12. — С. 1482–1487.

17. Вагин Г. Я. О необходимости учета провалов и кратковременных прерываний напряжения при проектировании и эксплуатации систем электроснабжения / Г. Я. Вагин, А. А. Севостьянов, С. Н. Юртаев // Энергобезопасность и энергосбережение. — 2021. — № 2. — С. 12–20.

18. Севостьянов А. А. О влиянии провалов и прерываний напряжения на режимы функционирования промышленных систем электроснабжения / А. А. Севостьянов // Электроэнергия. Передача и распределение. — 2023. — № 6 (81). — С. 50–56.

19. Кондуктивные низкочастотные электромагнитные помехи по отклонению частоты в электрической сети 10 кВ при различных источниках питания / В. Г. Сальников, Е. В. Иванова, Ю. Н. Смыков [и др.] // Научные проблемы транспорта Сибири и Дальнего Востока. — 2014. — № 1–2. — С. 331–334.

20. Смыков Ю. Н. Частота питающего напряжения как фактор энергоэффективности и электропожаробезопасности САЭЭС / Ю. Н. Смыков, С. В. Горелов, Т. А. Толашко // Научные проблемы транспорта Сибири и Дальнего Востока. — 2024. — № 1. — С. 178–181.

21. Смыков Ю. Н. Анализ влияния частоты питающего напряжения при формировании и передачи ЭМП / Ю. Н. Смыков, С. В. Горелов, Т. А. Толашко // Научные проблемы транспорта Сибири и Дальнего Востока. — 2024. — № 2. — С. 112–117.

22. Зубков А. А. Проблемы кондуктивных низкочастотных электромагнитных помех по суммарному коэффициенту гармонических составляющих напряжения и коэффициенту n-й коэффициентов гармонических составляющих напряжения в электрических сетях общего напряжения / А. А. Зубков, Д. Ю. Руди, А. И. Антонов, Т. В. Шитик // В сборнике: XXIV Всероссийская студенческая научно-практическая конференция Нижневартовского государственного университета. — Материалы конференции. Под общей ред. Д. А. Погонышева. — Нижневартовск, 2022. — С. 187–195.

23. Руди Д. Ю. Оборудование, искажающее качество электроэнергии в системах электроснабжения предприятий / Д. Ю. Руди // В сборнике: Молодежь и XXI век — 2019. — Материалы IX Международной молодежной научной конференции. — 2019. — С. 241–244.

24. Шарипов Л. А. Основные источники высших гармоник тока в электрической сети / Л. А. Шарипов // В сборнике: Поколение будущего: Взгляд молодых ученых — 2022. — Сборник научных статей XI Международной молодежной научной конференции. — Курск, 2022. — С. 170–173.

25. Аррилага Дж. Гармоники в электрических системах / Дж. Аррилага, Д. Брэдли, П. Бодер: пер. с англ. Е. А. Васильченко. — М.: Энергоатомиздат, 1990. — 320 с.

26. Жежеленко И. В. Высшие гармоники в системах электроснабжения промпредприятий [Текст] / И. В. Жежеленко. — 4-е изд., перераб. и доп. — М.: Энергоатомиздат, 2000. — 331 с., ил. — ISBN 5-283-0319-8.

27. Шидловский А. К. Высшие гармоники в низковольтных электрических сетях [Текст] / А. К. Шидловский, А. Ф. Жаркин; Нац. акад. наук Украины, Ин-т электродинамики. — Киев: Наукова думка, 2005. — 209 с.

28. Руди Д. Ю. Методы подавления высших гармоник в интеллектуальной распределительной сети / Д. Ю. Руди // Электрооборудование: эксплуатация и ремонт. — 2025. — № 3 (246). — С. 32–39.

29. Антонов А. И. Применение активных и пассивных фильтрокомпенсирующих устройств для снижения негативных воздействий гармонических искажений / А. И. Антонов, Д. Ю. Руди // Вестник Югорского государственного университета. — 2024. — Т. 20. — № 1. — С. 118–125.

30. Методы снижения несимметрии напряжения в электрических сетях 0,4–10 кВ / Д. Ю. Руди, А. И. Антонов, Т. В. Гоненко [и др.] // Омский научный вестник. — 2018. — № 2 (158). — С. 75–77.

31. Исследование высших гармоник в электрических сетях низкого напряжения / Д. Ю. Руди, А. И. Антонов, Вишнягов М. Г. [и др.] //Омский научный вестник. — 2018. — № 6 (162). — С. 119–125.

32. Руди Д. Ю. Исследование снижения коэффициента несимметрии напряжения по обратной последовательности с помощью симметрирующего устройства трансформаторного типа / Д. Ю. Руди, А. И. Антонов, А. А. Руппель, Е. Ю. Руппель // Омский научный вестник. — 2017. — № 5 (155). — С. 103–106.

33. Билалова А. И. Прогнозирование потребления и повышение качества электроэнергии / А. И. Билалова, В. И. Доманов, М. В. Петрова. — Ульяновск: УлГТУ, 2023. — 228 с.

34. Качество электрической энергии: современное состояние, проблемы и предложения по их решению / Л. И. Коверникова, В. В. Суднова, Р. Г. Шамонов и др.; отв. ред. Н. И. Воропай. — Новосибирск: Наука, 2017. — 219 с.

35. Повышение показателей качества электрической энергии и уровня электромагнитной совместимости в сельских электрических сетях: монография / В. Г. Сазыкин, В. В. Тропин. — Уфа: Аэтерна, 2023. — 242 с.

36. Бородин М. В. Повышение эффективности функционирования систем электроснабжения посредством мониторинга качества электроэнергии: монография / М. В. Бородин, А. В. Виноградов. — Орел: ОрелГАУ, 2014. — 160 с.

С одной стороны, качество напряжения фокусируется на отклонениях напряжения от его идеальной формы волны (которая характеризуется синусоидальной волной постоянной величины и частоты), в то время как качество тока касается отклонения тока от идеальной синусоидальной формы волны. С другой стороны, различение качества электроэнергии как качества напряжения или качества тока является неоднозначным способом мышления, поскольку отклонение напряжения может привести к отклонению тока и наоборот. Таким образом, для сохранения общности, и поскольку мощность математически является напряжением, умноженным на ток; качество электроэнергии должно быть комбинацией как качества напряжения, так и качества тока и обозначается набором электрических ограничений, которые позволяют оборудованию работать в запланированном режиме без значительных эксплуатационных потерь с максимально возможным сроком службы.

Все электрооборудование может выйти из строя или работать со сбоями при сбоях в качестве электроэнергии в зависимости от серьезности. Инженерам, техникам, производителям и операторам энергосистем важно хорошо понимать и справляться с различными сбоями в качестве электроэнергии.

Обобщая, проблемы качества электроэнергии охватывают множество проблем энергосистемы, таких как импульсные и колебательные переходные процессы, различные типы прерываний, провалы и скачки напряжения, дисбаланс, пониженное и повышенное напряжение, провалы, шум, гармоники и интергармоники, колебания и мерцания напряжения, а также изменения частоты сети [2].

Перенапряжение определяется как любое напряжение, превышающее номинальное рабочее напряжение оборудования, при котором оборудование должно работать в течение периода времени, превышающего 1 мин. В то время как пониженное напряжение может быть определено как любое напряжение ниже номинального рабочего напряжения оборудования в течение периода времени, превышающего 1 мин. [3].

Явление перенапряжения имеет много причин в сетях энергосистемы, таких как внезапные изменения в рабочих настройках системы, резкое отключение нагрузки, случаи последовательного или параллельного гармонического резонанса, внезапные замыкания линии на землю, неправильные схемы заземления, плохое регулирование напряжения во всей системе и чрезмерная компенсация поддержки реактивной мощности, обеспечиваемой конденсаторными батареями. Пониженное напряжение может быть результатом неправильного выбора размеров силовых кабелей, длинных фидерных линий с высокой нагрузочной способностью и больших условий запуска двигателя.

Для Цитирования:
Руди Д. Ю., Анализ и решения по смягчению отрицательных последствий низкого качества электроэнергии. Электроцех. 2025;9.
Полная версия статьи доступна подписчикам журнала
Язык статьи:
Действия с выбранными: