Анализ характеристик энергоснабжения для офисных и складских площадей

Введение

20 мая 2026 года компания «Хомов электро» провела технический аудит качества электроснабжения объекта, включающего офисные и складские помещения. В качестве основных потребителей электроэнергии выступают преимущественно однофазные устройства, такие как осветительные приборы и компьютерная техника, а также трехфазные агрегаты, в том числе, чиллеры и электродвигатели с небольшой номинальной мощностью. В рамках данного исследования был использован анализатор качества электроэнергии HIOKI PQ3100-10, обладающий расширенным функционалом для детального мониторинга параметров электрической сети. Данный прибор предоставляет возможность проведения комплексного анализа критически важных характеристик, таких как напряжение, частота, форма сигнала и другие параметры, что обеспечивает высокую точность и объективность оценок. Применение указанного оборудования в контексте аудита позволило получить данные, полностью соответствующие требованиям к качеству электроснабжения и обеспечивающие выявление потенциальных проблем в системе.

В ходе измерений анализатор HIOKI PQ3100-10 зарегистрировал 256 различных параметров. Среди них были среднеквадратичные значения напряжения и тока, коэффициент мощности, показатели гармонических искажений, а также минимальные и максимальные отклонения от номинальных характеристик. Эти данные позволили провести всесторонний анализ качества электроснабжения и выявить потенциальные источники нестабильности в системе.

Дополнительно были зафиксированы осциллограммы токов, напряжений и мощностей, что обеспечило возможность детального изучения динамических характеристик системы. Также осуществлялось построение гистограмм распределения гармонических составляющих, что позволило оценить уровень интерференции и выявить возможные проблемы, связанные с качеством электроэнергии.

Цель

Целью измерений являлось определение параметров качества электрической энергии и их соответствия требованиям ГОСТ 32144–2013 с последующим анализом полученных в ходе измерений данных.

Замеры

В результате проведения замеров получены динамические данные отражающий изменение соответствующих величин по времени.

Согласно пункту 3 ГОСТ–21128 «Системы электроснабжения, сети, источники, преобразователи и приемники электрической энергии. Номинальные напряжения до 1000 В» номинальные напряжения на выходе систем электроснабжения, источников и преобразователей электрической энергии, номинальные напряжения сетей и на выводах непосредственно присоединяемых к ним приемников электрической энергии должны соответствовать указанным в таблице 1.

Таблица 1 – Нормативные значения напряжения согласно ГОСТ–21128.

Графики линейных напряжений приведены на рисунке 1.

Рисунок 1 – Графики напряжений

Таблица 2 – Зафиксированные значения напряжения.

В соответствии с п. 4.2.2 ГОСТ 32144–2013 отклонение напряжения характеризуется показателем установившегося отклонения напряжения, для которого установлены следующие нормы:

- положительные и отрицательные отклонения напряжения на выводах приемников электрической энергии равны соответственно ±10 % от номинального напряжения электрической сети по ГОСТ 721 и ГОСТ 21128 (номинальное напряжение);

- допустимые значения положительного и отрицательного отклонения напряжения в точках общего присоединения должны быть установлены сетевой организацией с учетом необходимости выполнения норм настоящего стандарта в точках передачи электрической энергии.

Во время проведения измерений напряжение на данном участке распредсети не выходило за пределы диапазона, установленного ГОСТ 32144–2013.

На рисунке 2 и 3 приведены графики фазных токов и ток в нейтрали соответственно.

Рисунок 2 – Графики фазных токов

Рисунок 3 – Диаграмма тока в нейтрали

Таблица 3 – Зафиксированные значения токов.

На основании данных, полученных в результате проведенных измерений, можно констатировать, что распределение нагрузки по фазам демонстрирует явную асимметрию, что свидетельствует о резкопеременном характере нагрузки, варьирующейся в диапазоне от 67,86 А до 179,59 А.

Согласно приказу министерства промышленности и энергетики Российской Федерации от 23 июня 2015 г. № 380 «О порядке расчета значений соотношения потребления активной и реактивной мощности для отдельных энергопринимающих устройств (групп энергопринимающих устройств) потребителей электрической энергии, применяемых для определения обязательств сторон в договорах об оказании услуг по передаче электрической энергии (договорах энергоснабжения)», предельные значения коэффициента реактивной мощности имеют следующие значения (таблица 4).

Таблица 4 – Предельные значения коэффициента реактивной мощности.

Рисунок 4 – Графики изменения мощностей

Рисунок 5 – Графики изменения коэффициентов мощности

Таблица 5 – Зафиксированные значения мощностей и коэффициента реактивной мощности.

В результате проведенных измерений было выявлено, что величина суммарного коэффициента мощности колеблется от -0,95 до -0,99 и имеет среднее значение -0,97. Характер нагрузки определен как активно-ёмкостной, значения коэффициентов мощности по фазам преимущественно не совпадают. В целом зафиксированный суммарный коэффициент мощности свидетельствует о том, что существует потребность в компенсации реактивной (ёмкостной) мощности.

Нормально допустимые и предельно допустимые значения коэффициента искажения синусоидальности кривой напряжения согласно ГОСТ 32144–2013 при Uном = 0,4 кВ составляют 8,0 % и 12,0 % соответственно. По требованиям к эксплуатации конденсаторных установок без применения защитных дросселей искажения не должны превышать 2 % по напряжению и 25 % по току, а для конденсаторных установок с установленными защитными дросселями искажения не должны превышать 7 % по напряжению.

Графики суммарных коэффициентов гармонических составляющих напряжения и тока, полученные в процессе измерений, приведены на рисунках 6 и 7 соответственно.

Рисунок 6 – Графики суммарных коэффициентов гармонических составляющих напряжения

Из графика, изображенного на рисунке 6 следует, что уровни гармонических искажений напряжения не превышают значения ГОСТ 32144-2013.

Таблица 6 – Значения суммарных коэффициентов гармонических составляющих напряжения.

Рисунок 7 – Графики суммарных коэффициентов гармонических составляющих тока

Таблица 7 – Значения суммарных коэффициентов гармонических составляющих тока.

Значения коэффициентов n-й гармонической составляющей напряжения и тока в сравнение с допустимыми значениями приведены на рисунках 8 и 9 соответственно.

Рисунок 8 – Коэффициенты n-й гармонической составляющей напряжения

Из гистограммы распределения коэффициентов гармоник напряжения (рис. 8) следует, что преобладающими гармониками напряжения являются 3-я, 5-я, 7-я, 9-я, 11-я и 13-я гармоники напряжения.

Рисунок 9 – Коэффициенты n-й гармонической составляющей тока

Из гистограммы распределения коэффициентов гармоник тока (рис. 9) следует, что преобладающими гармониками тока является 3-я, 5-я, 7-я, 9-я, 11-я, 13-я, 17-я, 19-я, 23-я, 25-я, 28-я, 29-я, 31-я и 35-я гармоники тока.

Рекомендации по внедрению установок

На основе тщательного анализа и детальной оценки текущего состояния электроэнергетических систем можно сделать обоснованное предложение о внедрении устройства статического генератора реактивной мощности (СГРМ/SVG). Это устройство демонстрирует высокую эффективность в сетях с дисбалансом токов, недокомпенсацией или перекомпенсацией, а также значительными гармоническими составляющими по току, что подтверждается суммарным коэффициентом искажений.

Для практической реализации данной системы рекомендуется рассмотреть применение устройства SVG-0,4-50 настенного исполнения, обладающего оптимальными техническими характеристиками. Статический генератор реактивной мощности обеспечивает эффективное управление процессом переключения, что позволяет минимизировать потери и повысить общую энергоэффективность системы. В результате этого достигается снижение тока небаланса до уровня менее 5% и устранение тока в нейтрали, возникающих вследствие перекоса фаз.