Введение
24 июля 2026 года инженер компании «Хомов электро», обладающий глубокими знаниями в области электроэнергетики и обладающий опытом проведения комплексных исследований, осуществил выезд на объект с целью проведения детального анализа параметров качества электрической энергии. Для выполнения этой задачи был задействован анализатор HIOKI PQ3100-10, который представляет собой высокотехнологичное устройство, оснащенное расширенными функциональными возможностями для мониторинга и оценки множества характеристик электросети.
Используя данное оборудование, было проведено одновременное измерение 256 параметров электрической сети, что позволило получить исчерпывающую картину средних, минимальных и максимальных значений ключевых показателей качества электроэнергии. В процессе проведения измерений также осуществлялась регистрация осциллограмм токов, напряжений и мощностей, а также гистограмм распределения гармонических составляющих. Эти данные имеют первостепенное значение для детального анализа и оценки качества электроснабжения, обеспечивая глубокий и всесторонний анализ эксплуатационных характеристик электрической сети.
Цель
Целью проведенных измерений являлось комплексное определение параметров качества электрической энергии с последующей оценкой их соответствия нормативным требованиям, регламентированным ГОСТ 32144–2013 и иными соответствующими стандартами. В рамках данной задачи был осуществлен детальный анализ полученных данных, направленный на выявление потенциальных отклонений и несоответствий установленным нормам.
Замеры
В результате проведения замеров получены динамические данные, отражающие изменение соответствующих величин по времени.
Оценка напряжения производится согласно информации, указанной в пункте 3 ГОСТ–21128 «Системы электроснабжения, сети, источники, преобразователи и приемники электрической энергии. Номинальные напряжения до 1000 В».
Графики линейных напряжений, зафиксированных за период измерений, а также допустимые отклонения по ГОСТ приведены на рисунке 1.
Рисунок 1 – Графики напряжений
Предельные и средние за период измерений значения зафиксированных величин линейных напряжений приведены в таблице 1.
|
Установившееся значение напряжения, В
|
UA
|
UB
|
UC
|
Предельно допустимые значения отклонений по ГОСТ 32144–2013
|
|
нижнее
|
верхнее
|
|
Максимальное значение
|
405,66
|
408,95
|
403,52
|
360
|
440
|
|
Среднее значение
|
403,17
|
404,94
|
400,99
|
|
Минимальное значение
|
399,72
|
402,42
|
396,26
|
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 приведены графики измеренных фазных токов нагрузки.
Рисунок 2 – Графики фазных токов
Таблица 2 – Зафиксированные значения токов.
|
Ток, А
|
IA
|
IB
|
IC
|
|
Максимальное значение
|
69,06
|
61,93
|
79,09
|
|
Среднее значение
|
58,46
|
57,81
|
56,26
|
|
Минимальное значение
|
53,97
|
51,33
|
49,69
|
Из полученных в ходе измерения данных следует, что распределение нагрузки по фазам неравномерно, характер нагрузки резкопеременный (от 53,97 до 69,06).
Рисунок 3 – Графики изменения мощностей
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 3).
Таблица 3 – 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 коэффициентов мощности
Таблица 4 – Зафиксированные значения мощностей и коэффициента реактивной мощности.
|
P, кВт
|
S, кВА
|
Q, квар
|
соsφ
|
|
Максимальное значение
|
36,58
|
46,66
|
29,34
|
0,79
|
|
Среднее значение
|
27,96
|
40,13
|
28,73
|
0,70
|
|
Минимальное значение
|
23,71
|
36,73
|
27,89
|
0,64
|
В результате проведения комплексного анализа электрических параметров было установлено, что величина суммарного коэффициента мощности варьирует в диапазоне от 0,64 до 0,79, при этом среднее значение составляет 0,70. Характер нагрузки классифицируется как активно-индуктивный, что подтверждается существенным расхождением значений коэффициентов мощности по отдельным фазам. Данные наблюдения свидетельствуют о наличии существенной необходимости в компенсации реактивной мощности для оптимизации функционирования системы. Следует подчеркнуть, что применение методов автоматического регулирования реактивной мощности, основанных исключительно на измерении коэффициента мощности по одной из фаз, является некорректным ввиду существующего дисбаланса фазных коэффициентов мощности.
Нормально допустимые и предельно допустимые значения суммарного коэффициента гармонических искажений 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 5 и 6 соответственно.
Рисунок 5 – Графики суммарных коэффициентов гармонических составляющих напряжения
Таблица 5 – Значения суммарных коэффициентов гармонических составляющих напряжения.
|
THDU, %
|
Фаза A
|
Фаза B
|
Фаза C
|
Допустимые значения по ГОСТ 32144–2013
|
|
Максимальное значение
|
3,63
|
3,12
|
3,41
|
8
|
|
Среднее значение
|
2,95
|
2,77
|
2,76
|
|
Минимальное значение
|
2,66
|
2,55
|
2,44
|
На основании анализа графика, представленного на рисунке 5, можно констатировать, что уровни гармонических искажений напряжения находятся в пределах, регламентированных ГОСТ. Однако, эти показатели превышают критические значения, установленные для обеспечения безопасной эксплуатации конденсаторов стандартной конструкции без дополнительных фильтров, которые составляют 2%.
Рисунок 6 – Графики суммарных коэффициентов гармонических составляющих тока
Таблица 6 – Значения суммарных коэффициентов гармонических составляющих тока.
|
THDI, %
|
Фаза A
|
Фаза B
|
Фаза C
|
|
Максимальное значение
|
31,56
|
27,40
|
32,51
|
|
Среднее значение
|
25,15
|
24,42
|
25,40
|
|
Минимальное значение
|
19,28
|
20,29
|
18,49
|
Из графика, изображенного на рисунке 6 следует, что уровни гармонических искажений тока превышают критические значения для безопасной эксплуатации конденсаторов (25 %).
Значения коэффициентов n-й гармонической составляющей напряжения и тока в сравнение с допустимыми значениями приведены на рисунках 7 и 8 соответственно.
Рисунок 7 – Коэффициенты n-й гармонической составляющей напряжения
Из гистограммы распределения коэффициентов гармоник напряжения (рис. 7) следует, что преобладающими гармониками напряжения являются 3-я, 5-я, 7-я, 9-я, 11-я, 13-я, 15-я, 17-я, 19-я, 21-я, 25-я, 27-я, 29-я и 31-я гармоники напряжения.
Рисунок 8 – Коэффициенты n-й гармонической составляющей тока
Из гистограммы распределения коэффициентов гармоник тока (рис. 8) следует, что преобладающими гармониками тока является 3-я, 5-я, 7-я, 9-я, 11-я, 13-я, 15-я, 17-я и 19-я гармоники тока.
Рекомендации по внедрению установок
На основе детального анализа текущего состояния электроэнергетических систем и их комплексного оценивания, можно сформулировать обоснованное предложение о внедрении устройств активных фильтров гармоник (АФГ/AHF). Эти высокотехнологичные устройства демонстрируют высокую эффективность в подавлении высших гармоник тока, что значительно улучшает параметры качества электроэнергии и способствует более равномерному распределению нагрузки между фазами.
Для практической реализации данной системы целесообразно рассмотреть применение устройства AHF-0,4-150 в настенном исполнении, обладающего оптимальными технико-эксплуатационными характеристиками. Активный фильтр гармоник обеспечивает высокую точность и эффективность управления процессом переключения, что позволяет минимизировать энергетические потери и существенно повысить общую энергоэффективность системы. В результате достигается снижение тока небаланса и суммарного коэффициента гармонических составляющих по току (THD и TDD) до уровня ниже 5%, что соответствует современным требованиям к качеству электроэнергии и надежности функционирования электроэнергетических систем.
