Предприятие, занимающееся плавкой металла с использованием индукционных печей ИПП-250/150Ч/250А, получило предписание от сетевой организации, касающееся качества электроэнергии. 04.02.2025 г. специалист компании «Хомов электро» выезжал на объект для проведения измерений качества электроэнергии. Замеры были произведены с помощью анализатора качество электроэнергии HIOKIPQ3100-10. Прибором HiokiPQ3100-10 проводилось одновременное измерение 256 параметров сети для определения среднего, минимального и максимального значений показателей сети. Кроме этого производилось запоминание осциллограмм токов, напряжений, мощностей и гистограмм распределения гармоник.
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.
Рисунок 1 – Графики напряжений
Таблица 1– Зафиксированные значения напряжения.
|
Установившееся значение напряжения, В
|
UA
|
UB
|
UC
|
Предельно допустимые значения отклонений по ГОСТ 32144–2013
|
|
нижнее
|
верхнее
|
|
Максимальное значение
|
416,77
|
417,20
|
417,55
|
360
|
440
|
|
Среднее значение
|
402,07
|
403,54
|
404,30
|
|
Минимальное значение
|
391,18
|
393,38
|
394,41
|
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.
Рисунок 2 – Графики фазных токов
Таблица 2 – Зафиксированные значения токов.
|
Ток, А
|
IA
|
IB
|
IC
|
|
Максимальное значение
|
295,70
|
298,30
|
299,80
|
|
Среднее значение
|
125,88
|
126,20
|
126,45
|
|
Минимальное значение
|
0
|
0
|
0
|
Из полученных в ходе измерения данных следует, что распределение нагрузки по фазам равномерное, характер нагрузки характеризуется резкими перепадами (от 0 до 295,7).
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
|
194,10
|
203,4
|
103,3
|
0,96
|
|
Среднее значение
|
72,71
|
86,45
|
39,13
|
0,76
|
|
Минимальное значение
|
0
|
0
|
0
|
0
|
В результате проведенных измерений было выявлено, что величина суммарного коэффициента мощности колеблется от 0 до 0,96 и имеет среднее значение 0,76 характер нагрузки – активно-индуктивный, значения коэффициентов мощности по фазам совпадают. В целом усредненный суммарный коэффициент мощности свидетельствует о том,что компенсация реактивной мощноститребуется.
Рисунок 5 – Графики суммарных коэффициентов гармонических составляющих напряжения
Из графика, изображенного на рисунке 5 следует, что уровни гармонических искажений напряжения превышают нормально допустимые значения ГОСТ 32144-2013.
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 (25 %).
Таблица 5 – Значения суммарных коэффициентов гармонических составляющих напряжения.
|
THDU, %
|
Фаза A
|
Фаза B
|
Фаза C
|
Допустимые значения по ГОСТ 32144–2013
|
|
Максимальное значение
|
10,17
|
9,74
|
9,87
|
8
|
|
Среднее значение
|
5,78
|
5,68
|
5,66
|
|
Минимальное значение
|
2,15
|
2,11
|
2,10
|
Таблица 6 – Значения суммарных коэффициентов гармонических составляющих тока.
|
THDI, %
|
Фаза A
|
Фаза B
|
Фаза C
|
|
Максимальное значение
|
31,07
|
31,15
|
31,05
|
|
Среднее значение
|
28,33
|
28,00
|
28,19
|
|
Минимальное значение
|
25,75
|
25,35
|
25,36
|
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 5-я, 7-я, 11-я, 13-я, 17-я, 19-я, 23-я, 25-я, 29-я, 31-я, 35-я, 37-я~40-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 2-я, 3-я, 4-я, 5-я, 7-я, 11-я, 13-я, 17-я и 19-я гармоники тока.
Рекомендации по внедрению установок
На точке проведения замеров максимальные параметры коэффициента гармонических искажений напряжения (THDU) не соответствуют ГОСТ 32144-2013 и коэффициент мощности (cosφ) за основной период измерений изменялся от 0 до 0,96 что свидетельствует об минимальной необходимости компенсации реактивной мощности.
Рекомендуется использовать активный фильтр гармоник АФГ-0,4-350А для уменьшения гармонических составляющих и обеспечения требуемого коэффициента мощности cosφ=0,98.
