Kakovost električne energije igra pomembno vlogo pri učinkovitem oskrbi potrošnikov z električno energijo. Ker postaja električna energija pomembnejši in dragocenejši vir za ves svet, je za njeno zanesljivo delovanje opreme pomembno ohranjati njeno kakovost na vseh ravneh uporabe.
Zaradi uporabe nelinearnih obremenitev in močnostne elektronske opreme v sektorjih prenosa, distribucije in uporabe elektroenergetskih sistemov pride do izkrivljanja napetostnih in tokovnih valovnih oblik. Že se zavedamo popolno harmonično popačenje s faznim nadzorom in integriranim nadzorom izmenične moči.
Zdaj podjetja za distribucijo električne energije za en dan kažejo konkurenčno naravo za izboljšanje kakovosti električne energije s povečanjem zaskrbljenosti zaradi dobičkonosnosti in zadovoljstva kupcev.
Kaj je kakovost električne energije?
Če je napajanje naprav ali opreme pomanjkljivo, to povzroči slabo delovanje. Zaradi dobre kakovosti električne energije oprema pravilno deluje, ne da bi to vplivalo na zmogljivost ali pričakovano življenjsko dobo.
Kakovost električne energije
Standard IEEE kakovost električne energije opredeljuje kot 'koncept napajanja in ozemljitve občutljive elektronske opreme na način, primeren za opremo z natančnim ožičenjem in drugo povezano opremo'. Gre za odstopanje napetosti in tokov od idealne ali dejanske valovne oblike.
Odstopanje valovnih oblik od dejanskih
Na sliki je napajanje omrežja čisti sinusni valovi toka in napetosti. Medtem ko moč doseže obremenitev, zaradi nelinearnih preklopnih naprav ne ohranja več svoje oblike.
Kot smo opazili, je oblika odstopala od idealne nekdanje. To odstopanje povzroča resne težave v električni opremi, kot so utripanje svetlobe, okvare različnih naprav, nizko število vrtljajev motorja itd.
Z uporabo analizatorjev kakovosti električne energije lahko ocenimo ali analiziramo popačeno valovno obliko.
Vprašanja glede kakovosti napajanja
O kakovosti moči odločajo končni uporabniki. Če napajalna oprema pri dani napajalni napravi deluje zadovoljivo, je napajanje kakovostno. Če ne deluje dobro ali ne deluje, je kakovost električne energije slaba. V nadaljevanju so opisani razlogi za slabo kakovost ali težave s kakovostjo električne energije.
1. Motnje frekvence moči
a.Napetost se poveša in nabrekne
Napetostni padci
Napetost upada ali pada je znižanje ravni napetosti od nominalnih vrednosti pri frekvenci moči. Traja od približno polovice cikla do nekaj sekund. Nizke napetosti so posledica več dejavnikov, kot so električni motorji, obločne peči, težave z uporabnostjo, utripanje itd.
Motorji so radi drugačni vrste indukcije motorji med zagonom vzamejo zelo velik tok, kar povzroči drastičen padec napetosti.
Tudi obločne peči sprva potrebujejo velike ampere za proizvodnjo visokih temperatur. Komunale znižujejo napetost zaradi nekaterih dejavnikov, kot so strele, stik dreves, ptic in živali z električnimi vodi, preklopni postopki, okvare izolacije itd.
napetost nabrekne
Napetosti nabreknejo zaradi prenosa obremenitve z enega vira na drugega, nenadne zavrnitve in obremenitve aplikacije. Utripanje je nizkofrekvenčna težava, ki se pojavlja predvsem pri zagonskih ali nizkonapetostnih pogojih.
Utripanje je posledica nizkih napetosti ali frekvence, ki jih lahko opazi človeško oko.
Zaradi napetostnih upadov in oteklin pride do okvare opreme, izgube učinkovitosti motorjev, okvare izolacije, nihanja svetlobne osvetlitve, sproženja relejev in izvajalcev itd.
Motnje frekvence moči ni težko odpraviti, če se pojavijo na ravni vira, ker gre za velike moči. Te pa je mogoče zmanjšati, če se pojavijo znotraj zaradi obremenitev, tako da se končne obremenitve ločijo od občutljivih obremenitev.
b. Električni prehodniki
Električni prehodniki
Prehodne so motnje podcikla, ki trajajo manj kot en cikel AC valovne oblike . Zaradi omejenega frekvenčnega odziva ali hitrosti vzorčenja je zaznavanje in merjenje prehodnih razmer zelo težko.
Ti se včasih imenujejo tudi konice, prenapetosti, impulzi moči itd. Ti se pojavijo zaradi atmosferskih motenj, kot so razsvetljava in sončne žarnice, prekinitve tokovnih napak, preklapljanje bremen, preklapljanje kondenzatorskih baterij, preklapljanje daljnovodov itd.
Zatiranje električnega prehodnega stanja
Nekatere naprave so zasnovane tako, da imajo v mislih prehodne razmere, vendar je večina naprav sposobna obvladati le nekaj prehodnih razmer, odvisno od resnosti prehodnega stanja in življenjske dobe opreme. Te prehodne razmere omejujejo dušilniki prenapetostne zaščite, filtri in drugi prehodni dušilniki, kot je prikazano na sliki.
c. Harmoniki
Harmonična narava napetosti in tokov je odstopanje od prvotnega ali čistega sinusnega valovanja. Harmonske frekvence so večkratniki osnovne frekvence in so zelo pogoste v elektroenergetskih sistemih.
Vrstni red harmonikov razlikuje te med parne (2, 4, 6, 8, 10) in neparne (3, 5, 7, 9, 11). Večje nelinearne obremenitve ustvarjajo nenavadne harmonike in celo harmonike nastanejo zaradi neenakomernega delovanja električnih naprav, kot so magnetni tokovi transformatorja, ki imajo celo harmonične komponente.
Harmoniki
Frekvenca teh harmonikov je odvisna od njihovega vrstnega reda, saj je frekvenca 2. harmonike dvakrat večja od osnovne frekvence. Ti nastanejo zaradi nelinearnih obremenitev, obločnih peči, elektromotorjev, sistemov UPS, različnih vrste baterij , varilna oprema itd.
Osnovno valovno obliko prekrivajo nenavadni harmoniki, kar povzroči popačene valovne oblike. Ti harmoniki imajo resne učinke na različno električno opremo, kot so pregrevanje kablov in opreme, motnje v komunikacijskih linijah, napake pri prikazovanju električnih parametrov, verjetnost, da bodo nastale resonančne razmere itd.
Te je mogoče enostavno izmeriti s pomočjo harmonskih analizatorjev in zmanjšati z uporabo različnih harmonskih filtrov, kot so aktivni in pasivni tipi.
2. Faktor moči
Faktor moči je še en glavni dejavnik, ki vpliva na kakovost električne energije. Nizek faktor moči povzroča več težav, kot so pregrevanje motorjev in slaba osvetlitev. Prav tako vodi do kaznovanja uporabnikov zaradi izpolnjevanja električnih zahtev. Faktor moči je razmerje med aktivno in navidezno močjo in določa količino izkoriščene električne energije.
Recimo, če je faktor moči 0,8, to pove, da se porabi 80 odstotkov moči, preostala energija pa se zapravi kot izguba. Nizek faktor moči je posledica indukcijskih motorjev, navideznih močnostnih elementov v omrežju elektroenergetskega sistema itd.
Izboljšanje faktorja moči s kondenzatorjem
Faktor nizke moči se izboljša z uporabo naprav za korekcijo faktorjev moči, kot so kondenzatorske filtrirne banke, sinhroni kondenzatorji in druga kompenzacijska oprema.
Izboljšanje faktorja moči z uporabo kondenzatorjev povzroči zmanjšanje računov za elektriko. Tu se navidezna moč, ki se črpa iz napajanja, zmanjša s kondenzatorji, ki ponujajo vodilno moč v naravi.
3. Ozemljitev
Dobra kakovost električne energije vključuje varnost tako aparatov kot tudi operaterjev. Ozemljitev zagotavlja zaščito sistema in zaščito opreme. Zemlja služi kot stalni referenčni potencial z drugim potencialom, ki ga bomo izmerili.
Če ohišje opreme ni pravilno ozemljeno, povzroči hude šoke za posameznike. Ozemljitev sistema ščiti različno opremo pred okvarami in drugimi neobičajnimi razmerami, ki se pojavljajo v elektroenergetskih sistemih.
Ozemljitve opreme in sistema
Referenčna ozemljitev signala se popolnoma razlikuje od običajne ozemljitve, saj ne zagotavlja nobene zaščite opreme ali posameznikov. Vendar je za pravilno delovanje elektronskih komponent ali naprav nujno, da zagotavljajo pot ali referenco z nizko impedanco.
Upamo, da ste zdaj že jasno razumeli kakovost električne energije in njene vzroke. Zahvaljujemo se vam, da ste porabili svoj dragoceni čas za branje tega članka.Prosimo, napišite svoja mnenja in predloge o tem članku v spodnjem oddelku za komentarje.
Zasluge za fotografije:
Odstopanje valovnih oblik od dejanskih za električna oprema
Napetostni progi nabreknejo klub skladnosti
Električni prehodniki hersheyenergy
Harmoniki avtor hersheyenergy
Izboljšanje faktorja moči s kondenzatorjem do lesl
Oprema in sistem ozemljitve 2. bp
