Введение
13 февраля 2026 года компания «Хомов электро» провела технический аудит качества электроснабжения на предприятии по производству детской сухой смеси. Аудит был осуществлен с использованием специализированного измерительного оборудования — анализатора качества электроэнергии HIOKI PQ3100-10, который обладает расширенным функционалом и предназначен для комплексного мониторинга параметров электрической сети, включая всестороннее исследование напряжения, частоты, формы сигнала и других ключевых характеристик.
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.
| Вид тока | Номинальное напряжение, В |
| источников и преобразователей | систем электроснабжения, сетей и приемников |
| Постоянный | 6; 12; 28,5; 48; 62; 115; 230; 460 | 6; 12; 27; 48; 60; 110, 220; 440 |
| Переменный: | | |
| однофазный | 6; 12; 28,5; 42; 62; 115; 230 | 6; 12; 27; 40; 60; 110; 220 |
| трехфазный | 42, 62; 230, 400; 690 | 40; 60; 220; 380; 660 |
Графики линейных напряжений приведены на рисунке 1.
Рисунок 1 – Графики напряжений
Таблица 2 – Зафиксированные значения напряжения.
| Установившееся значение напряжения, В | UA | UB | UC | Предельно допустимые значения отклонений по ГОСТ 32144–2013 |
| нижнее | верхнее |
| Максимальное значение | 396,74 | 396,86 | 398,67 | 360 | 440 |
| Среднее значение | 393,61 | 393,68 | 395,50 |
| Минимальное значение | 391,67 | 391,58 | 393,37 |
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.
| Ток, А | IA | IB | IC | IN |
|
| Максимальное значение | 1041,90 | 1043,10 | 1055,30 | 81,70 |
| Среднее значение | 900,29 | 889,48 | 910,84 | 60,20 |
| Минимальное значение | 818,90 | 803,50 | 819,60 | 40,40 |
На основании данных, полученных в ходе измерений, можно констатировать, что распределение нагрузки по фазам демонстрирует выраженную неравномерность, при этом характер нагрузки характеризуется резкими колебаниями в диапазоне от 818,9 А до 1041,9 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.
| Уровень напряжения, кВ | Максимальное значение коэффициента реактивной мощности, потребляемой в часы больших суточных нагрузок электрической сети |
|
| 110 (154) | 0,5 |
| 35 (60) | 0,4 |
| 1–20 | 0,4 |
| ниже 1 | 0,35 |
Рисунок 4 – Графики изменения мощностей
Рисунок 5 – Графики изменения коэффициентов мощности
Таблица 5 – Зафиксированные значения мощностей и коэффициента реактивной мощности.
| P, кВт | S, кВА | Q, квар | соsφ |
|
| Максимальное значение | 653,70 | 711,4 | 295,4 | 0,94 |
| Среднее значение | 564,97 | 614,67 | 241,48 | 0,92 |
| Минимальное значение | 512,90 | 557,9 | 208,7 | 0,89 |
В результате проведенных измерений было выявлено, что величина суммарного коэффициента мощности колеблется от 0,89 до 0,94 и имеет среднее значение 0,92. Характер нагрузки определен как активно-индуктивный, значения коэффициентов мощности по фазам преимущественно не совпадают. В целом зафиксированный суммарный коэффициент мощности свидетельствует о том, что существует потребность в компенсации реактивной мощности. Автоматическое регулирование реактивной мощности с использованием измерения коэффициента мощности по одной из фаз недопустимо, так как существует дисбаланс по фазам.
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, но превышают критические значения для безопасной эксплуатации конденсаторов обычной конструкции без использования антирезонансных дросселей (2 %).
Рисунок 7 – Графики суммарных коэффициентов гармонических составляющих тока
Таблица 6 – Значения суммарных коэффициентов гармонических составляющих напряжения.
| THDU, % | Фаза A | Фаза B | Фаза C | Допустимые значения по ГОСТ 32144–2013 |
|
| Максимальное значение | 3,06 | 3,13 | 3,13 | 8 |
| Среднее значение | 2,60 | 2,61 | 2,64 |
| Минимальное значение | 2,30 | 2,32 | 2,39 |
Таблица 7 – Значения суммарных коэффициентов гармонических составляющих тока.
| THDI, % | Фаза A | Фаза B | Фаза C |
|
| Максимальное значение | 17,43 | 18,14 | 17,93 |
| Среднее значение | 14,89 | 15,02 | 15,19 |
| Минимальное значение | 12,06 | 11,87 | 12,35 |
Из графика, изображенного на рисунке 7 следует, что уровни гармонических искажений тока не превышают критические значения для безопасной эксплуатации конденсаторов обычной конструкции без использования антирезонансных дросселей (25 %).
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 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 2-я, 3-я, 5-я, 7-я и 11-я гармоники тока.
Рекомендации по внедрению установок
На основании тщательного анализа и всесторонней оценки текущей ситуации в электроэнергетических системах представляется целесообразным предложить внедрение устройства статического генератора реактивной мощности (СГРМ/SVG). Данное устройство обладает высокой эффективностью при использовании в сетях, где наблюдаются дисбаланс токов и значительные гармонические составляющие по току, что подтверждается суммарным коэффициентом искажений.
Для практической реализации данной системы рекомендуется рассмотреть применение устройства SVG-0,4-300, 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.
