Введение
18 декабря 2025 года компания «Хомов электро» провела технический аудит качества электроснабжения спортивного клуба. Аудит осуществлялся с использованием специализированного измерительного оборудования, а именно анализатора качества электроэнергии HIOKI PQ3100-10. Данный прибор обладает расширенным функционалом и предназначен для комплексного мониторинга параметров электрической сети, включая анализ напряжения, частоты, формы сигнала и других ключевых характеристик.
В процессе измерений анализатор HIOKI PQ3100-10 зарегистрировал 256 различных параметров, включая среднеквадратичные значения напряжения и тока, коэффициент мощности, показатели гармонических искажений, а также минимальные и максимальные значения отклонений от номинальных характеристик. Это позволило 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.
Графики линейных напряжений приведены на рисунке 1.
Рисунок 1 – Графики напряжений
Таблица 1 – Зафиксированные значения напряжения.
| Установившееся значение напряжения, В | UA | UB | UC | Предельно допустимые значения отклонений по ГОСТ 32144–2013 |
text
| нижнее | верхнее |
| Максимальное значение | 406,58 | 408,45 | 409,13 | 360 | 440 |
| Среднее значение | 404,41 | 406,37 | 407,01 |
| Минимальное значение | 400,40 | 402,29 | 402,79 |
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 фазных токов.
Рисунок 2 – Графики фазных токов
Таблица 2 – Зафиксированные значения токов.
| Ток, А | IA | IB | IC |
text
| Максимальное значение | 85,03 | 81,74 | 86,53 |
| Среднее значение | 84,02 | 80,72 | 85,51 |
| Минимальное значение | 82,76 | 79,57 | 84,46 |
Анализ данных, полученных в результате выполненных измерений, выявил неравномерное распределение нагрузки по фазам. Статистический анализ показал, что характер нагрузки остается стабильным в диапазоне (от 82,76 А до 85,03 А). Однако, несмотря на эту стабильность, наблюдается дисбаланс фаз, что свидетельствует о наличии асимметрии в распределении энергетических потоков между фазами системы.
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 |
text
| 110 (154) | 0,5 |
| 35 (60) | 0,4 |
| 1–20 | 0,4 |
| ниже 1 | 0,35 |
Рисунок 3 – Графики изменения мощностей
Рисунок 4 – Графики изменения коэффициентов мощности
Таблица 4 – Зафиксированные значения мощностей и коэффициента реактивной мощности.
| P, кВт | S, кВА | Q, квар | соsφ |
text
| Максимальное значение | 45,23 | 59,19 | 38,19 | 0,78 |
| Среднее значение | 45,10 | 58,65 | 37,49 | 0,77 |
| Минимальное значение | 45,06 | 57,46 | 35,65 | 0,76 |
В результате проведенных измерений было выявлено, что величина суммарного коэффициента мощности колеблется от 0,76 до 0,78 и имеет среднее значение 0,77 характер нагрузки – активно-индуктивный, значения коэффициентов мощности по фазам преимущественно не совпадают. В целом усредненный суммарный коэффициент мощности свидетельствует о том, что компенсация реактивной мощности требуется.
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 5 и 6 соответственно.
Рисунок 5 – Графики суммарных коэффициентов гармонических составляющих напряжения
Из графика, изображенного на рисунке 5 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 6 – Графики суммарных коэффициентов гармонических составляющих тока
Из графика, изображенного на рисунке 6 следует, что уровни гармонических искажений тока превышают критические значения для безопасной эксплуатации конденсаторов обычной конструкции без использования антирезонансных дросселей (25 %).
Таблица 5 – Значения суммарных коэффициентов гармонических составляющих напряжения.
| THDU, % | Фаза A | Фаза B | Фаза C | Допустимые значения по ГОСТ 32144–2013 |
text
| Максимальное значение | 3,91 | 4,01 | 3,60 | 8 |
| Среднее значение | 3,56 | 3,74 | 3,37 |
| Минимальное значение | 3,39 | 3,59 | 3,20 |
Таблица 6 – Значения суммарных коэффициентов гармонических составляющих тока.
| THDI, % | Фаза A | Фаза B | Фаза C |
text
| Максимальное значение | 78,72 | 83,53 | 81,26 |
| Среднее значение | 77,29 | 81,83 | 79,88 |
| Минимальное значение | 73,40 | 77,78 | 76,43 |
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 и 13-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, 11-я, 13-я и 17-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 (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-0,4-50, 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.
