Замер качества электроэнергии: «ЭлектроЗамер» — замеры параметров качества электроэнергии

«ЭлектроЗамер» — замеры параметров качества электроэнергии

Замеры качества электроэнергии — это комплекс измерений производимых для проверки соответствия параметров электрической энергии, которую мы покупаем у производителей и поставщиков электроэнергии (МОЭСК, ОЭК, Мосэнерго и т.д.) тем требованиям, которые предъявляются к этим параметрам ГОСТ 32144-2013 «Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения».

К сожалению, качество электроэнергии поставляемой потребителям не всегда соответствует требованиям ГОСТ, вследствие чего может некорректно работать или выходить из строя электрооборудование, что особенно чувствительно для промышленных объектов, где простой линии в течении часа может создавать миллионные убытки.

ГОСТ 32144-2013 регламентирует и нормирует следующие параметров качества электроэнергии (ПКЭ):
— отклонение частоты;
— отрицательное и положительное отклонения напряжения;
— кратковременная доза фликера;
— длительная доза фликера;
— коэффициенты гармонических составляющих напряжения до 50 порядка;
— суммарный коэффициент гармонических составляющих напряжения;
— коэффициент несимметрии напряжений по обратной последовательности;
— коэффициент несимметрии напряжений по нулевой последовательности.

Есть также параметры электроэнергии, не регламентированные и не нормированные ГОСТ 32144-2013, но используемые при анализе её качества:
— действующее значение тока;
— суммарный коэффициент гармонических составляющих тока;
— коэффициенты гармонических составляющих тока до 50 порядка;
— фазовый угол сдвига между напряжением и током основной частоты, нулевой, прямой и обратной последовательности;
— активная, реактивная и полная мощность;
— активная и реактивная энергия;
— cos φ (коэффициент мощности).

Как правило, замеры параметров качества электроэнергии проводятся, когда работники, отвечающие за эксплуатацию электроустановки отмечают какие-либо негативные явления (скачки или провалы напряжения, частый отказ или выход из строя оборудования или осветительных приборов и т. д.) или аварийные режимы работы электроустановки.

Измерение показателей качества электроэнергии (ПКЭ), замер нагрузок энергопотребления

Анализ качества электроэнергии

Контроль качества электроэнергии включает в себя оценку различных показателей и их соответствие принятым нормам. При дальнейшем анализе качества электрической энергии определяются источники вызывающие ухудшение этих показателей.

Определять показатели качества электроэнергии достаточно непросто, так как многие процессы, связанные с электрическими сетями происходят очень быстро. Все нормативные показатели качества электроэнергии важно рассчитывать. Окончательное заключение по ПКЭ делается на основании обработанных результатов. При этом выполняется большой объём измерений и одновременная статистическая и математическая обработка полученных значений.

Измерение качества электроэнергии проводится при определении синусоидальности напряжения. Для получения всех гармоник в пределах допустимых погрешностей выполняются измерения междуфазного напряжения. Всего такие измерения выполняются 256 раз за период или 38400 раз за секунду. Для определения величины помехи и ее направленности одновременно замеряются значения силы тока (мгновенные), фазовый сдвиг и напряжение.

После первичной обработки измеренного напряжения и тока выполняется быстрое преобразование Фурье. Затем производится усреднение рассчитанных значений в определённых интервалах времени. По госстандарту требуется вычисление среднеквадратичных значений. Это привело к необходимости использовать двухпроцессорные схемы при проектировании электроприборов.

Выездная лаборатория

Наиболее сложные вычисления применяются при оценке колебательных изменений напряжения. По ГОСТу 13109-97 такое явление нормируется для огибающей прямоугольной формы, а в электрической сети такие колебания носят случайный характер. Форму огибающей определяют по указанным в госстандарте коэффициентам приведения, затем заново рассчитывают кривую и определяют показатели. Доза фликера, а также изменения напряжения считаются с помощью специального прибора — фликерометра. Анализ качества электроэнергии выполняют с использованием сертифицированных приборов, которые обеспечивают измерение всех необходимых параметров.

Контроль качества электроэнергии выполняют в местах присоединения потребителей к электрическим сетям общего назначения. Такой контроль и измерения выполняют энергоснабжающие организации. Сами же потребители могут также проводить измерения в собственных сетях (мест соединений электросетей).

Госстандартом устанавливается периодичность контроля качества электрической энергии. Необходимая регистрация показателей качества электроэнергии (ПКЭ) проводится один раз за два года, а измерение отклонения напряжения — два раза за текущий год.

При решении задач мониторинга качества электроэнергии, требуется задействовать измерительные приборы в АСКУЭ. Одновременно существуют приборы, позволяющие выполнять функции счетчика электроэнергии и биллинговой системы, рассчитывать сумму оплаты с учётом скидок и надбавок, Это упрощает процесс составления отчета о качестве электроэнергии.

Измерение значений показателей качества электроэнергии

Лаборатория проводит следующие виды измерений значений показателей качества электрической энергии:

• сертификационные – проводимые в целях сертификации электрической энергии;
• 
  инспекционные – проводимые с целью подтверждения соответствия требованиям, которые были установлены при сертификации;
• 
  контрольные – проверка соответствия показателей качества электрической энергии установленным требованиям;
• 
  арбитражные (претензионные) — проводимые при рассмотрении претензий, участвующих в споре сторон, к качеству электрической энергии.

Измерения значений показателей качества электрической энергии проводятся современными анализаторами «Ресурс» и «Прорыв»  по утвержденным методикам. Определяемые показатели, диапазоны и нормативная база приведены в таблице:

Стоимость проведения измерений приведена в разделе Тарифы

По вопросам проведения испытаний технических средств на электромагнитную совместимость, качества электрической энергии, просьба обращаться по тел. /факс: (3452) 20-10-36 (доб. 4-14) или по электронной почте [email protected]

Контактное лицо – Заместитель начальника испытательно-аналитической лаборатории «Тюмень-Тест»:

Нестеров Андрей Алексеевич 

Анализ качества электроэнергии | SATEC

Анализ качества электроэнергии

Как и для любого другого продукта, качество, для электрической энергии, имеет большое значение. Особенно в настоящее время, учитывая мировую тенденцию по качественному изменению нагрузки. Поэтому за последнее время появился ряд документов, которые описывают требования к приборам контроля качества электрической энергии.

Требования к регистраторам ПКЭ (показателей качества электрической энергии) изложены в следующих документах:

• ГОСТ 32144-2013. Межгосударственный стандарт. Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения» (введен в действие Приказом Росстандарта от 22.07.2013)
• ГОСТ 33073-2014 Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Контроль и мониторинг качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения. Введен в действие 1.01.2015
• ГОСТ 30804.4.30-2013 (IEC 61000-4-30:2008) Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Методы измерений показателей качества электрической энергии. Введен в действие 1.01.2014

Приборы SATEC PM175, EM720, PM180 производят измерение и регистрацию всех параметров качества электрической энергии определенных в ГОСТ 32144-2013, а именно:

• Установившееся отклонение напряжения
• Коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения
• Коэффициент несимметрии напряжений по обратной последовательности
• Коэффициент несимметрии напряжений по нулевой последовательности
• Отклонение частоты
• Коэффициент n-ой гармонической составляющей (до 40-ой гармоники)
• Размах изменения напряжения
• Длительность провала напряжения
• Доза фликера
• Импульс напряжения
• Временное перенапряжение

Важной особенностью приборов SATEC является идентификация событий и их запись в отдельный журнал. Таким образом, потребитель электроэнергии имеет полное представление, обо всех отклонениях которые происходили в сети с указанием точной даты и времени.

Все события КЭ, которые были зарегистрированы прибором могут быть оценены с точки зрения их влияния на различное электронное оборудование (CBEMA).

Программное обеспечение PAS, поставляемое вместе с приборами позволяет, как получать готовые отчеты на соответствие электрической энергии различным стандартам, так и самостоятельно проводить полный анализ зарегистрированных событий, благодаря тому, что к зарегистрированному событию можно «привязать» его осциллограмму.

Стандарты качества электрической энергии далеко не всегда способны защитить чувствительное оборудование от порчи и поэтому наличие программируемых уставок и реле значительно повышает возможности приборов по защите оборудования.

Замеры качества электроэнергии и другие работы

ЗАМЕРЫ КАЧЕСТВА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

Замеры производятся с целью подбора оборудования для улучшения качества электроэнергии в сети предприятия и включают в себя:

• Выезд инженера с прибором измерения параметров электросети, нетбуком и всеми необходимыми компьютерными программами;
• Измерения длительностью от 1 до 10 суток. Частота выборки от секундной  до нескольких раз в секунду;
• Обработка результатов: приведение полученных цифровых данных в графический вид, построение диаграмм,

формирование отчета с выводами и рекомендациями;

ИЗМЕРЯЕМЫЕ ПАРАМЕТРЫ

— линейные и фазные напряжения (просадки, перенапряжения)

— фазные токи, косинус и тангенс φ

— активная потребляемая и генерируемая мощность по фазам (кВт*ч)

— реактивная потребляемая и генерируемая мощность по фазам (квар*ч)

— суммарная потребляемая и генерируемая мощность по фазам (кВА*ч)

— активная мгновенная потребляемая и генерируемая мощность по фазам (кВт)

— реактивная мгновенная мощность потребляемая и генерируемая по фазам (квар)

— суммарная мгновенная потребляемая и генерируемая по фазам (кВА)

— гармоники тока и напряжения по фазам

— асимметрия фаз

— неравномерность загрузки электросети

— частота электросети

— нелинейные искажения кривой тока THDI

— нелинейные искажения кривой напряжения THDU

ШЕФМОНТАЖНЫЕ РАБОТЫ

Шефмонтаж выполняется специалистами СлавЭнерго как отдельная услуга, либо он может быть включен в стоимость поставляемого оборудования по согласованию.

Точный перечень подразумевающихся под шефмонтажными работами действий оговаривается индивидуально в каждом конкретном случае.

Обычно в состав шефмонтажных работ включается технический и технологический надзор над установкой и наладкой оборудования.

Данные работы могут включать в себя:

• Координационные действия при осуществлении монтажных работ;
• Контроль за правильностью, полнотой и качеством выполняемых работ;
• Надзор над работами по вводу объекта в эксплуатацию;
• Помощь специалистам в подготовке к эксплуатации объекта, технические консультации;
• Обучение персонала заказчика.

МОНТАЖНЫЕ РАБОТЫ

Наша компания предлагает обширный спектр работ в сетях низкого и высокого напряжений:

• монтаж аппаратуры низкого и высокого напряжений;
• прокладка электроцепей производственных и складских помещений;
• проектирование и монтаж заземляющих систем;
• проектирование и поставка комплектных трансформаторных подстанций и распределительных пунктов.

Для профессионального проведения работ и анализа результатов компания СлавЭнерго использует собственную электролабораторию,имеющую свидетельство Ростехнадзора.

Оборудование лаборатории производит:

• идентификацию наличия цепи, замеры сопротивления различных проводников и обмоток;
• проверку защит на срабатывание, испытание и проверка коммуникационных устройств;
• испытание повышенным напряжением электромагистралей и электрических устройств;
• проверку параметров электросети на предмет соответствия ГОСТам и другим стандартам;
• оценку электромагнитной активности на объекте для подбора устройств, предназначенных для повышения стабильности работы оборудования.

СОБСТВЕННОЕ ПРОИЗВОДСТВО

Измерение качества электроэнергии, низкая цена.

Измерение качества электроэнергии подразумевает профессиональную оценку соответствия ее параметров установленным нормам, а последующий детальный анализ полученных показателей позволяет определить причины их ухудшения. При проведении данной процедуры можно столкнуться с некоторыми затруднениями, поскольку большинство протекающих в сетях процессов являются быстротекущими, и рассчитать определенные значения зачастую бывает очень проблематично. Во избежание подобных трудностей, обращайтесь в электролабораторию «ТехПромЭлектро».

Специалисты компании осуществляют профессиональное измерение качества электроэнергии, выполняя при этом большой объем высокоточных замеров и дальнейшую статистическую обработку полученных данных. Как правило, процедура проводится в тех местах, где потребители присоединяются к сетям общего назначения. Периодичность подобных измерений установлена ГОСТ, согласно которому они должны осуществляться не реже, чем каждые два года.

Процедура измерения качества электроэнергии регламентирована ГОСТ-32144, который с 2014 года заменил прежний ГОСТ-54149. При обследовании сетей, специалисты нашей лаборатории используют переносные приборы. В ходе работы фиксируются следующие параметры и показатели:

• минимальные, средние и максимальные значения напряжения и тока;
• отклонения частоты;
• коэффициенты несимметрии напряжения обратной и нулевой последовательности;
• напряжение сигналов;
• значения гармонических составляющих напряжения и тока;
• коэффициенты мощности.

Сотрудники электротехнической лаборатории осуществят все необходимые работы, по окончании которых составят и выдадут экспертное заключение. После проведения процедуры по замеру качества энергии, конкретным результатом будет:

1. Протокол о состоянии сети, заключенный в соответствии с ГОСТ-32144.
2. Рекомендации и указания для приведения показателей в норму в соответствии с ГОСТ-32144.

Во избежание проблем с электричеством, рекомендуем доверить работы по профилактике и выявлению проблем профессионалам. Для того чтобы воспользоваться услугами лаборатории «ТехПромЭлектро», вы можете отправить онлайн-заявку с помощью формы обратной связи, либо позвонить нам по телефонам, указанным в разделе Контакты. На все работы, которые мы выполняем, в обязательном порядке предоставляется гарантия.

Контроль качества электроэнергии | Перестройка МСК

Контроль качества электроэнергии позволяет определить основные параметры электроэнергии в сети, которая поступает на объект от энергоснабжающей организации и проверить соответствие установленным нормативно-техническим документам.

Очень важно знать характеристики питающей электросети, ведь все величины играют важную роль в работе подключенных приборов. Например, пониженное или повышенное напряжение может привести к выходу из строя чувствительного и дорогостоящего оборудования.

Важную роль при контроле качества электроэнергии играет анализ полученных показателей.  А для того, чтобы  он был точным и достоверным следует обращаться за подобными услугами только к профессионалам и специалистам своего дела.

«Перестройка МСК» – это именно такая компания. Инженеры электролаборатории быстро и эффективно произведут все замеры и выявят соответствие данных значениям, которые прописаны в нормативной документации (параметры регламентируются государственным стандартом Р 54149-2010, в котором подробно прописаны нормы качества электроэнергии для сетей общего предназначения). По результатам замеров и анализа полученных данных мы предоставляем протокол выполненных работ с указанием всех необходимых значений.

Измерение параметров электроэнергии проводится электротехнической лабораторий компании «Перестройка МСК», имеющей все необходимые разрешения и опыт для измерений и анализа качества электроэнергии.

При измерении показателей качества электроэнергии мы, в частности, определяем:

• Напряжение;
• Частоту;
• Мощность;
• Силу тока;
• Фактический расход электроэнергии.

Осуществляем измерения показателей качества электроэнергии при помощи специализированного прибора, который устанавливается на промежутке между поставщиком электроэнергии и потребителем. В зависимости от преследуемых целей прибор устанавливается от 3 до 7 суток.

По результатам анализа качества электроэнергии мы выдаем протокол о качестве электроэнергии, содержащий все подробные изменения параметров и окончательный вывод о соответствии нормативным документам.

Контроль и анализ качества электроэнергии только на первый взгляд кажется простой процедурой. Многие процессы в электросети происходят за доли секунды. Параметры, которые следует учесть при анализе качества, требуют не только профессионального оборудования. Нужны специалисты, которые могут правильно провести диагностику, статистическую и математическую обработку данных, обобщить полученные результаты и выдать окончательное заключение.

Измерение качества электроэнергии | Схемы измерения переменного тока

Раньше для больших систем питания переменного тока понятие «качество электроэнергии» было неслыханным, если не считать коэффициента мощности.

Практически все нагрузки были «линейными», то есть они не искажали форму синусоидальной волны напряжения и не вызывали несинусоидальные токи в цепи. Это уже не так.

Нагрузки, управляемые «нелинейными» электронными компонентами, становятся все более распространенными как в быту, так и в промышленности, а это означает, что напряжения и токи в энергосистеме (ах), питающей эти нагрузки, богаты гармониками: какими должны быть хорошие, чистые синусоидальные напряжения. и токи становятся сильно искаженными, что эквивалентно наличию бесконечной серии высокочастотных синусоидальных волн, кратных основной частоте линии электропередачи.

Эффекты чрезмерных гармоник

Избыточные гармоники в энергосистеме переменного тока могут перегревать трансформаторы, вызывать чрезвычайно высокие токи нейтрального проводника в трехфазных системах, создавать электромагнитный «шум» в виде радиоизлучений, которые могут мешать работе чувствительного электронного оборудования, снижать выходную мощность электродвигателя в лошадиных силах и бывает трудно точно определить.

При таких проблемах, как эти проблемы с энергосистемами, инженерам и техническим специалистам требуются способы точного обнаружения и измерения этих условий.

Качество электроэнергии

Качество электроэнергии — это общий термин, обозначающий отсутствие в системе питания переменного тока гармоник. Измеритель «качества электроэнергии» — это измеритель, который дает некоторую форму индикации содержания гармоник.

Измерение качества электроэнергии

Простой способ для техника определить качество электроэнергии в своей системе без сложного оборудования — это сравнить показания напряжения двух точных вольтметров, измеряющих одно и то же напряжение системы: один измеритель является устройством «усредняющего» типа (например, электромеханический измеритель перемещений). а другой — тип единицы измерения «истинное среднеквадратичное значение» (например, высококачественный цифровой измеритель).

Помните, что измерители «усредняющего» типа откалиброваны так, что их шкалы показывают среднеквадратичное значение в вольтах, , исходя из предположения, что измеряемое напряжение переменного тока является синусоидальным . Если напряжение не имеет формы синусоиды, усредняющий измеритель , а не будет регистрировать правильное значение, тогда как измеритель истинного среднеквадратичного значения всегда будет, независимо от формы волны.

Эмпирическое правило здесь следующее: чем больше разница между двумя измерителями, тем хуже качество электроэнергии и тем выше содержание гармоник.

Энергосистема с хорошим качеством электроэнергии должна генерировать одинаковые показания напряжения на двух счетчиках с точностью до номинальной погрешности двух приборов.

Еще одно качественное измерение качества электроэнергии — это проверка осциллографа: подключите осциллограф (ЭЛТ) к источнику переменного напряжения и наблюдайте за формой волны. Все, что угодно, кроме чистой синусоиды, может указывать на проблему:

Это умеренно уродливая «синусоида». Здесь определенная гармоническая составляющая!

Тем не менее, если необходим количественный анализ (точные числовые значения), ничто не может заменить инструмент, специально разработанный для этой цели.

Такой прибор называется измерителем качества электроэнергии и иногда более известен в электронных кругах как низкочастотный анализатор спектра . Этот прибор обеспечивает графическое представление частотного спектра переменного напряжения на экране ЭЛТ или цифрового дисплея.”

Подобно тому, как призма разделяет луч белого света на составляющие его цветовые компоненты (сколько красного, оранжевого, желтого, зеленого и синего в этом свете), анализатор спектра разделяет сигнал со смешанной частотой на составляющие его частоты, и отображает результат в виде гистограммы: (рисунок ниже)

Измеритель качества электроэнергии — это низкочастотный анализатор спектра.

Каждое число на горизонтальной шкале этого измерителя представляет собой гармонику основной частоты.Для американских энергосистем «1» представляет 60 Гц (1-я гармоника или основная гармоника ), «3» — 180 Гц (3-я гармоника), «5» — 300 Гц (5-я гармоника) и скоро.

Черные прямоугольники представляют относительные величины каждой из этих гармонических составляющих в измеренном переменном напряжении.

Чистая синусоида с частотой 60 Гц будет показывать только высокую черную полосу над цифрой «1» без черных полос, показываемых на всех других частотных маркерах на шкале, потому что чистая синусоида не имеет гармонического содержания.

Измерители качества электроэнергии

, такие как этот, можно было бы лучше назвать обертонными измерителями, потому что они предназначены для отображения только тех частот, которые, как известно, генерируются энергосистемой.

В трехфазных энергосистемах переменного тока (преобладающих для приложений большой мощности) четные гармоники имеют тенденцию подавляться, поэтому только гармоники, существующие в значительной мере, имеют нечетные номера.

Основы измерения и анализа качества электроэнергии

Анализ электрических параметров, связанных с распределением электроэнергии, многими рассматривается как сложная инженерная работа.Тем не менее, для инженеров, электриков и техников, устраняющих проблемы с оборудованием в наши дни — и для подрядчиков, обслуживающих электрические системы, которые они, возможно, когда-то были установлены — измерение качества электроэнергии становится такой же необходимостью, как использование токоизмерительных клещей, чтобы выяснить, почему перегруженные цепи продолжают работать. отключение.

Когда какая-либо электрическая система не соответствует своему назначению, пора исследовать проблему, найти причину и предпринять корректирующие действия. Назначение системы распределения электроэнергии — поддерживать правильную работу нагрузок.Когда нагрузка не работает должным образом, качество электроэнергии в системе следует подозревать как одну из возможных причин. Независимо от того, используется ли он для поиска и устранения неисправностей или для получения исходных данных, измерение / анализ параметров электрической системы называется анализом качества электроэнергии.

Установка и использование оборудования для контроля качества электроэнергии, а также получение и интерпретация полезных данных могут быть пугающими для тех, кто не знаком с процессом. Ключ к успеху — это знать, где и как измерять, а также как интерпретировать результаты.

Измерительные инструменты

Для измерения качества электроэнергии доступно несколько инструментов. Анализаторы качества электроэнергии — это наиболее часто используемые инструменты для наблюдения за показаниями в реальном времени, а также для сбора данных для загрузки в компьютеры для анализа. Хотя некоторые из них постоянно установлены в системе распределения, портативные анализаторы необходимы для многих приложений, особенно для устранения неполадок.

Переносные анализаторы качества электроэнергии

довольно легкие (обычно от 4 до 5 фунтов) и позволяют измерять различные параметры. Наиболее типичными являются напряжение, сила тока, частота, провалы (провалы) и скачки значений напряжения, коэффициент мощности, токи гармоник и результирующие искажения и пик-фактор, мощность и энергия, дисбаланс напряжения и тока, значения пускового тока и мерцание света. . Если анализатор измеряет и записывает такие основные параметры, вы можете успешно решить большинство проблем с качеством электроэнергии.

Портативные регистраторы данных

обычно контролируют многие из тех же параметров, что и анализатор качества электроэнергии; однако они предназначены для долговременной записи (от нескольких дней до нескольких недель).Кроме того, регистратор данных обычно не выводит на экран значения в реальном времени, которые может предоставить анализатор. Дополнительное испытательное оборудование, такое как осциллографы и записывающие цифровые мультиметры, также находит применение в особых целях.

Процесс

Проведение обследования качества электроэнергии начинается с планирования. Просто определите цель опроса и запишите ее в блокнот или подшивку, которая будет использоваться на протяжении всего процесса для организации и хранения данных. Начните с хорошей однолинейной схемы системы распределения электроэнергии на объекте.Если таковой не существует, то сейчас отличное время обновить его.

При проведении общего обследования качества электроэнергии для получения исходных данных для будущих сравнений или для выявления любых непосредственных скрытых проблем с распределением электроэнергии, которые могут существовать, начните мониторинг как можно ближе к месту обслуживания. Однако будьте осторожны, измерение рядом с местом обслуживания обычно означает наличие большого количества тока повреждения. Поэтому будьте осторожны при подключении анализатора к точке распределительной системы после главного выключателя, которая ограничивает уровни падающей энергии до приемлемых значений.Поскольку проблемы с качеством электроэнергии могут исходить либо от электросети, либо на предприятии, обязательно свяжитесь с коммунальным предприятием, чтобы выявить любые возможные проблемы на этой стороне счетчика.

Внутри предприятия продолжайте «углубляться» в систему распределения, следуя однолинейной схеме. Получите данные в источнике каждой отдельно производной системы. Например, сделайте записи на первом щитке или коммутаторе после трансформатора 480V на 208Y / 120V.Обязательно делайте пометки на рисунках и делайте много заметок для использования в будущем.

Цифровые камеры

отлично подходят для быстрого получения данных с паспортной таблички и последующего определения точных мест подключения. Запишите условия на заводе и все работающее оборудование. Распечатайте цифровые фотографии и сохраните все данные для опроса в папке с записной книжкой. Эти заметки станут ценными при анализе данных и проведении дальнейших исследований.

Следуйте инструкциям производителя по подключению и настройке анализатора.Из-за количества необходимого испытательного оборудования и сопроводительной документации часто лучше иметь тележку для оборудования, предназначенную для работы с качеством электроэнергии. Помимо технических знаний, основным ключом к успешному обследованию является планирование и организация. Три типичных ошибки при подключении анализаторов качества электроэнергии:

1. Несоблюдение полярности тока. Убедитесь, что стрелка на токовых зажимах указывает на нагрузку. Если стрелка указывает в неправильном направлении, на анализаторе будет получено отрицательное значение тока для этой фазы.
2. Не подходят датчики тока / напряжения. Если входная фаза анализатора «A» ограничена фазой «B», очевидно, что показания будут ошибочными. Цветовой код отдельных проводов так, чтобы провода напряжения и тока для каждой фазы были одного цвета, и подключайте их осторожно, чтобы предотвратить такие ошибки.
3. Полагаться на заряд батареи для завершения длительного сеанса мониторинга. Хотя полностью заряженные батареи анализатора рассчитаны на несколько часов работы, нет ничего более неприятного, чем обнаружить, что ключевые события, связанные с качеством электроэнергии, не были записаны из-за выключения анализатора. Убедитесь, что анализатор подключен к источнику переменного тока для записи параметров, когда вы будете вдали от оборудования.

Анализ данных

Независимо от того, наблюдаете ли вы значения в реальном времени на цветном экране анализатора или анализируете загруженные данные на портативном компьютере обратно в магазине, необходимо понимать параметры качества электроэнергии и их характеристики. Стандарты качества электроэнергии IEEE и NFPA 70B — отличные ресурсы, помогающие разобраться в терминологии, проблемах и корректирующих действиях по качеству электроэнергии.Чтобы помочь в анализе данных, каждый производитель предоставляет программное обеспечение для своего конкретного испытательного оборудования. Вот на что обращать внимание при анализе данных:

При перегреве нейтрали, перегреве трансформаторов или двигателей, ложном срабатывании автоматических выключателей, перегоревших предохранителях, необычном звуковом шуме в распределительном оборудовании большего размера или при обнаружении искаженных синусоидальных волн напряжения следует подозревать гармоники. Величина различных частот гармоник и величина общего гармонического искажения, создаваемого гармониками, являются критическими факторами для определения серьезности и методов коррекции любой гармонической проблемы.Измерьте гармоники в их источнике (например, частотно-регулируемом приводе, ИБП) и ожидайте, что они будут уменьшаться дальше перед оборудованием. Искажение синусоидальной волны является хорошим индикатором того, что вам следует анализировать значения гармоник ( рисунки 1, 2, и 3 ).

Переходные процессы — это чрезвычайно кратковременные скачки напряжения, иногда неправильно называемые «скачками». Уровни напряжения, достигаемые во время переходного процесса, могут вызвать проблемы с оборудованием, начиная от неисправности и заканчивая разрушением. Если вы испытываете необычные нарушения изоляции, записывайте данные в течение длительного времени на оборудовании. Наиболее серьезные переходные процессы часто вызываются ударами молнии поблизости. Однако они также могут быть результатом переключения нагрузок.

Скачки и скачки напряжения являются наиболее частыми причинами качества электроэнергии. В то время как определения предоставляют конкретные числа для величины и продолжительности изменений значений напряжения вверх или вниз, суть в том, что изменения на 10% или более в любом направлении от нормального напряжения могут вызвать проблемы. Эти условия должны длиться от ½ цикла до 1 мин. Слишком высокое напряжение (выброс) может возникнуть при отключении от линии больших нагрузок.Провалы, снижение напряжения, как правило, вызывают больше беспокойства и могут вызвать дребезг или полное отключение контакторов и реле. Такое оборудование, как ПЛК и приводы с регулируемой скоростью, может работать со сбоями, и компьютеры могут зависнуть. Наблюдайте за записями напряжения на наличие провалов и выбросов и попытайтесь связать эти изменения с изменениями в условиях или работе установки (например, включение или выключение чиллера или другой большой нагрузки).

Неуравновешенность напряжений между фазами на трехфазном двигателе может привести к тому, что значения тока в 6-10 раз превышают значение несимметрии напряжений.Поскольку ток вызывает нагрев, а перегрев является одной из основных причин выхода из строя двигателя, следует контролировать разбалансировку распределительных систем. Дисбаланс часто является результатом циклического включения и выключения однофазных нагрузок, поэтому следите за дисбалансом на щитах и ​​распределительных щитах в течение типичного производственного цикла.

Ключ к успеху в измерении и анализе качества электроэнергии можно отнести к успеху в трех ключевых областях. Установите цели и спланируйте опрос, просмотрев однолинейные диаграммы, чтобы определить точки для мониторинга.Узнайте о функциях и характеристиках испытательного оборудования и о том, как его использовать для получения необходимых значений. Наконец, знайте, на что обращать внимание при наблюдении за данными в полевых условиях или после их загрузки на компьютер. Очевидно, что изучение того, как успешно измерять электрические параметры, связанные с правильной работой оборудования, является ключевым шагом в решении проблем качества электроэнергии.

Бернетт — сертифицированный энергоаудитор и инструктор NTT, Centennial, штат Колорадо. С ним можно связаться по адресу randy @ randybarnett.сеть.

Анализатор качества электроэнергии | Измерение и аудит качества электроэнергии — MachineSense

Затраты на электроэнергию растут и часто являются одной из наиболее значимых контролируемых затрат на производственном предприятии. Помимо определения штрафов за коэффициент мощности, MachineSense может регистрировать энергопотребление, чтобы вы могли эффективно понять энергопотребление компонентов или цепей на вашем предприятии, а затем предпринять меры по энергосбережению в соответствии с гарантией.

Одним из самых больших преимуществ анализаторов мощности MachineSense является то, что их легко установить и легко понять показания.Кроме того, анализатор мощности может регистрировать потребление энергии и другие условия в течение длительного периода времени, поскольку многие колебания мощности являются случайными событиями, которые невозможно адекватно отобразить в течение дня или двух периодов.

Твердотельные накопители

В современной энергосистеме очень широко используются преобразователи мощности из-за их высокого КПД. Твердотельные накопители широко используются в современной промышленности (текстильная промышленность, экструзия пластмасс) для гибкого управления мощностью и уменьшения потерь мощности.К сожалению, твердотельные накопители создают различные проблемы с качеством электроэнергии (PQ). Искажение формы сигнала, в частности гармоники, генерируемые преобразователем мощности, является одной из проблем PQ, влияющих на работу энергосистемы. Эти системы преобразователей генерируют не только характеристические гармоники, но и нехарактерные гармоники, такие как интергармоники. Electrosense измеряет все виды гармоник и токовый дисбаланс, и если гармоники превышают пороговое значение, он отправляет оповещения по SMS / электронной почте заинтересованным лицам.

Подавление коэффициента мощности и компенсация гармоник с использованием конденсаторных батарей

Компенсация коэффициента мощности и подавление гармоник — две важные проблемы на промышленных предприятиях из-за установки огромного количества индуктивных нагрузок, таких как электродвигатели и нелинейные силовые электронные устройства, которые создают гармонические помехи. Гармоники на промышленных предприятиях могут сократить срок службы оборудования и вызвать перегрев трансформатора, отказы электродвигателя, перегорание предохранителей, отказы конденсаторов и неисправности систем управления.На предприятиях с большой нагрузкой низкий коэффициент мощности обычно компенсируется установкой конденсаторных батарей среднего и низкого напряжения, которые также помогают клиентам избежать штрафов для энергокомпании, уменьшая дополнительные потери в трансформаторах, воздушных линиях и кабелях. Однако батареи конденсаторов и промышленные катушки индуктивности при размещении вместе могут создавать множество нежелательных частот из-за резонанса, которые, как известно, вредны. Вот почему оптимизация конфигурации и номиналов конденсаторных батарей имеет первостепенное значение, чтобы результирующая конфигурация катушек индуктивности и емкости не приводила к возникновению нежелательных частот.Это может быть автоматически обнаружено по уровням гармоник, и Electrosense автоматически предоставляет информацию об общих гармонических искажениях с помощью системы оповещения по SMS / электронной почте.

Измеритель качества электроэнергии

| Регистратор данных качества электроэнергии

Следующие события в энергетическом секторе сыграли огромную роль в качестве электроэнергии:

1. Energy Improvement / Efficiency Measures, генерирующие больше гармоник в линиях, чем раньше (https: // ieeexplore. ieee.org/document/7853241). Меры по энергосбережению, такие как замена светодиодов, приводы переменного тока являются основным источником гармонических искажений в линии.
2. Рост микросетей и возобновляемых источников энергии (например, солнечной), добавляющих некачественную электроэнергию в сети (https://ieeexplore.ieee.org/document/7738432). Солнечные электростанции и их инверторы — один из крупнейших источников гармонического загрязнения.
3. Увеличение количества аккумуляторов для мобильных зарядных устройств, зарядных устройств для электромобилей и инверторов привело к дальнейшему увеличению нелинейных нагрузок, которые добавляют много гармоник (https: // ieeexplore.ieee.org/stamp/stamp.jsp?arnumber=8378374)

Общие потери ВВП США из-за 1,2,3 составляют более 45,7 млрд долларов в год (https://energycollection.us/Energy-Reliability/Cost-Power-Disturbances.pdf). Однако проблема качества электроэнергии очень часто игнорируется, поскольку не контролируется. В большинстве случаев конечные пользователи узнают об этом только тогда, когда видят частые поломки машин или возгорание из проводов. Долгое ожидание, чтобы узнать, что в здании низкое качество электроэнергии, опасно для безопасности жителей здания, а также коммунальных машин.

Решение проблем качества электроэнергии, возникших в результате 1,2,3, хорошо зарегистрировано и рекомендовано в ISA (Международное общество автоматизации: https://www.isa.org/about-isa/). Однако, чтобы обеспечить чистую электроэнергию в соответствии с требованиями ISA для каждого здания и завода, которые уже страдают от низкого качества электроэнергии (1-3), необходима система, которая:

1. Собирает данные о качестве электроэнергии (например, дисбаланс напряжения и тока) из каждой важной точки распределения (которая питает очень важные и дорогостоящие машины, такие как HVAC или компрессоры, после входящего трансформатора и т. Д.))
2. Анализирует данные статистически (поскольку данные о качестве электроэнергии будут меняться в зависимости от дня — будни или выходные, день или ночь, время в офисе или время отпуска) и эксперт по качеству электроэнергии, который хорошо разбирается в разработке решений и может спроектировать подходящий ИБП, гармонический фильтр и т. д., необходимые для соответствия стандарту ISA по качеству электроэнергии.

Коммерческая задача для 1 включает рентабельное оборудование и облачную платформу (IoT или Cyber-Physical System), доступную для управления зданием и производством.Эта проблема была решена MachineSense LLC с помощью современной системы на чипах (SoC), одноплатного компьютера, такого как Raspberry Pi, и программного обеспечения с открытым исходным кодом.

Однако коммерческая задача для 2 намного сложнее и критичнее. Как показано в документе (https://cdn.selinc.com/assets/Literature/Publications/Technical%20Papers/6303_TodaysEngineeringShortage_JP_20071026_Web.pdf?v=20151202-215825), в настоящее время в США ежегодно производится только 500 инженеров (по сравнению с 2000 годом). кто способен на такую ​​силовую диагностику.В США работает едва ли 50 000 энергетиков. 50 000 инженеров не могут решить проблемы качества электроэнергии в 13 млн зданий в США (офисы, больницы, заводы и т. Д.), Даже если доступны все данные для решения проблем.

Новое поколение технологий мониторинга качества электроэнергии — помощь промышленному оборудованию в исправном состоянии

Согласно недавнему исследованию, опубликованному Исследовательским институтом электроэнергетики (EPRI), крупные промышленные предприятия в США.S. теряет более 100 миллиардов долларов каждый год из-за проблем с электроснабжением, включая колебания в электроснабжении и нарушения напряжения. Когда дома мигает свет, это раздражает. Но когда на заводе происходит сбой питания, это может вызвать неисправность и преждевременный выход из строя дорогостоящего оборудования. Незначительные события, связанные с качеством электроэнергии, часто проходят через традиционные сети защиты незамеченными и со временем способствуют ухудшению характеристик оборудования. Кроме того, источником многих нарушений качества электроэнергии являются нагрузки, подключенные к одной и той же сети, вызывая распространение помех по соседним объектам и зданиям.Чтобы преодолеть проблемы с качеством электроэнергии, необходимо отслеживать входные сигналы и помехи, создаваемые нагрузкой. Мониторинг качества электроэнергии может обеспечить соответствующую защиту оборудования и может помочь определить подходящие методы смягчения, которые улучшают качество электроэнергии.

Если заинтересованные стороны в полной мере воспользуются этой технологией, их дорогостоящая инфраструктура выиграет от чистой энергии и продленного срока службы.

Под качеством электроэнергии понимается широкий спектр вариантов электроэнергии, поставляемой потребителям коммунальных услуг.Он может охватывать проблемы с проводкой, проблемы с заземлением, переходные процессы переключения, изменения нагрузки и генерации гармоник. В некоторых случаях низкое качество электроэнергии может остаться незамеченным, но при этом повредить дорогое оборудование. В Европе качество электроэнергии, предоставляемой сетевым оператором, определяется эталонными параметрами, установленными в национальных сетевых правилах и европейских стандартах (EN 50160). Когда напряжение питания искажается, устройство потребляет несинусоидальные токи и может вызвать множество технических проблем, таких как перегрев, неисправность и преждевременное старение.Несинусоидальный ток также вызывает тепловую нагрузку и нагрузку на изоляцию сетевых устройств, таких как трансформаторы и фидерные кабели. Низкое качество электроэнергии в конечном итоге приводит к финансовым потерям, вызванным простоем оборудования, увеличением объема работ по техническому обслуживанию и сокращением срока службы. В этой статье влияние низкого качества электроэнергии будет проанализировано с точки зрения промышленного оборудования и того, как максимально улучшить его работоспособность.

Откуда возникают нарушения качества электроэнергии?

На рис. 1а приведено исследование, проведенное Исследовательским институтом электроэнергетики для оценки качества электроэнергии при распределении электроэнергии между 24 коммунальными предприятиями по всей территории США.S. Большинство (85%) инцидентов, связанных с качеством электроэнергии, происходят из-за провалов или выбросов напряжения, гармоник и проблем с проводкой, а также проблем с заземлением. На рисунке 1b показаны результаты другого исследования качества электроэнергии в Европе, согласно которому проблемы с качеством электроэнергии в странах ЕС-25 приводят к финансовым потерям в размере более 156 миллиардов долларов в год (150 миллиардов евро). В промышленных условиях запуск и остановка тяжелых нагрузок может привести к провалам и скачкам напряжения, которые выводят сетевое напряжение за пределы стандартных рабочих условий.Поскольку большая часть оборудования рассчитана на работу в определенных рабочих условиях, продолжительные провалы и всплески напряжения приводят к остановкам и остановам технологического процесса. В сегодняшнем деловом климате многие компании рассматривают или уже устанавливают местные возобновляемые источники энергии, такие как солнечная и ветровая. Во многих случаях источники распределенной генерации создают потребность в импульсных источниках питания в электрических установках. С расширением применения силовой электроники и импульсных источников питания гармоники станут более частым источником проблем с качеством электроэнергии в промышленном оборудовании.Эти типы источников питания могут создавать гармоники в электрических линиях и ухудшать качество электроэнергии, так что это влияет на все, что связано с электросетью, включая трансформаторы и кабели. Менеджеры объектов часто могут наблюдать воздействие больших гармонических токов при перегрузке сетевых компонентов. В некоторых случаях увеличение общих потерь на компонентах сети от 0,1% до 0,5% может вызвать срабатывание защитных устройств. Некоторые другие причины, которые могут способствовать низкому качеству электроэнергии, включают дифференциальную нагрузку фаз, неправильные схемы подключения и заземления, взаимодействия нагрузок, EMI / EMC и переключение больших реактивных сетей.

Рисунок 1. Различные источники проблем с качеством электроэнергии в а) США б) Европе.

Рисунок 2. Визуализация сетевых напряжений и токов при различных эффектах искажения.

Стандарты качества электроэнергии

Чтобы справиться с качеством электроэнергии и управлять им, необходимо найти надежный метод мониторинга и отчетности. Некоторые из ключевых стандартов, разработанных в отрасли, — это IEC 61000-4-30, класс A и класс S, IEC61000-4-7 для измерения гармоник и IEC61000-4-15 для мерцания.Большинство коммунальных предприятий приняли эти стандарты качества электроэнергии для разработки и обеспечения соблюдения нормативных требований. В некоторых случаях коммунальные предприятия могут наказать клиента, если стандарты качества электроэнергии не соответствуют нормативным требованиям. Отраслевые стандарты не только устанавливают общее понимание качества электроэнергии в реальных приложениях, но также дают пользователям уверенность в том, что у них будут точные данные для решения проблем и проблем, связанных с событиями. В электрических сетях провалы, всплески, мерцания напряжения, колебания номинальных значений и искажения из-за гармоник — все это содержит ключевую информацию об электрическом состоянии сети.Точность измерения — ключ к получению надежных и повторяемых результатов.

Применение мониторинга качества электроэнергии для улучшения состояния сети и оборудования

Современные устройства контроля качества электроэнергии предоставляют информацию, которая позволяет оценить общую производительность системы, помочь в профилактическом обслуживании, отслеживать тенденции и условия, оценивать производительность сети и чувствительность к технологическому оборудованию, а также улучшать тарифы на электроэнергию. В системах электроснабжения может быть установлена ​​сеть мониторов качества электроэнергии, и их необработанные данные измерений могут быть агрегированы для корреляции и помощи в выявлении источников помех.Мониторы качества электроэнергии также могут быть частью конструкции встроенного оборудования для более тесной интеграции и контроля. Уникальная электрическая сигнатура машины может быть записана, чтобы понять общее состояние здоровья. Выводы из анализа данных и диагностики могут обеспечить надежные исходные данные для разработки алгоритмов защиты следующего поколения и продуктов для улучшения качества электроэнергии.

Если оборудование уже было развернуто в заводской среде, профиль качества электроэнергии можно использовать для определения наилучших методов смягчения последствий.Например, профилирование качества электроэнергии на промышленном предприятии в Индии выявило значительные искажения форм сигналов напряжения и тока. После тщательного анализа на заводе была установлена ​​гибридная система коррекции коэффициента мощности. С новой системой коррекции коэффициент мощности изменился с –0,5 до +0,9, а коэффициент нелинейных искажений улучшился на 50%.

Современный анализатор качества электроэнергии

В прошлом разработка высокоточного анализатора качества электроэнергии требовала значительных технических навыков и часто требовала использования дискретных компонентов и разработки индивидуальных алгоритмов измерения качества электроэнергии.Новый класс аналоговых интерфейсов качества электроэнергии (AFE) объединяет высокопроизводительные АЦП с малым дрейфом общего усиления и ядро ​​DSP. Этот интегрированный AFE снижает сложность и стоимость, связанные с дискретным подходом к проектированию и написанием собственных алгоритмов.

Интегрированный AFE рассчитывает и предоставляет параметры качества электроэнергии, такие как провал, выброс, среднеквадратичное значение, ошибка последовательности фаз и значения коэффициента мощности. Он также получает содержание гармоник линейной частоты из входного сигнала. Компания Analog Devices разработала интерфейсный модуль для контроля качества электроэнергии мирового класса под названием ADE9000.Он поглощает большую часть сложностей в расчетах и ​​упрощает время и усилия по внедрению системы мониторинга качества электроэнергии.

Рисунок 3. Информация и отчеты мониторов качества электроэнергии.

Рисунок 4. Функциональная блок-схема ADE9000. Высокоинтегрированная многофазная ИС для контроля энергии и качества электроэнергии.

Рисунок 5. Типичная сигнальная цепь системы мониторинга качества электроэнергии.

Возможности для анализа больших данных, повышающие эффективность энергетического анализа

По мере того, как отдельные устройства в промышленных условиях становятся более подключенными, а развертывание Интернета вещей ускоряется, информация о качестве электроэнергии с распределенного оборудования будет собираться и использоваться новыми способами.Например, заинтересованные стороны могут анализировать исторические тенденции и обеспечивать раннее обнаружение возникающих проблем. В сети данные в реальном времени от нескольких узлов могут использоваться для идентификации и изоляции нарушения. Аналитика данных для диагностики машин, профилактического обслуживания и изоляции проблемных нагрузок — это новые способы сокращения простоев процесса, увеличения срока службы оборудования и увеличения времени безотказной работы.

Сводка

Ожидается, что общий мировой спрос на энергию будет расти примерно на 5% ежегодно.Объем и сложность оборудования, подключенного к сети, будут расти, и пропорционально увеличатся нарушения качества электроэнергии. Современные предприятия будут все больше зависеть от чистой, надежной и постоянно включенной электроэнергии. Используя технологию мониторинга качества электроэнергии следующего поколения, владельцы промышленного оборудования могут ожидать меньше случаев преждевременного выхода из строя или износа оборудования и извлекать выгоду из чистой энергии.

Выполните 6 шагов перед измерением качества электроэнергии

Вот шесть шагов, которые необходимо выполнить для измерения качества электроэнергии

1.Понять проблему / симптомы

Перед началом работ по техническому обслуживанию электрооборудования или проведением первоначальных измерений качества электроэнергии рекомендуется точно определить, что происходит, особенно если вы работаете в незнакомой среде. Если задействовано конкретное оборудование, разговор с оператором оборудования может помочь понять потенциальную причину проблемы. Журнал симптомов с указанием даты и времени их появления также может быть полезен для сравнения с данными измерений качества электроэнергии.

Соответствие маркировки на каждом разъеме соответствующей наклейке на приборе имеет решающее значение для правильной настройки питания. (Изображение любезно предоставлено Fluke)

2. Изучение окружающей среды

Однолинейные диаграммы, если они доступны, могут быть неоценимыми для понимания того, как запитываются все нагрузки. Иногда эти диаграммы показывают, что чувствительная нагрузка находится в цепи, питающей оборудование, которое, как известно, вызывает определенные типы аномалий качества электроэнергии.

Диаграммы

также помогают составить план, где лучше всего подключить устройство измерения качества электроэнергии, а также ответить на основные вопросы настройки, такие как тип питания и номинальное напряжение.Пройдитесь вокруг, чтобы ознакомиться с грузами и их использованием. Знание того, как они работают / цикл, поможет вам понять данные устройства измерения качества электроэнергии. Проверить электрическое соединение. Затем быстро осмотрите панели на предмет того, что выглядит незакрепленным или может перегреваться.

На этом этапе тепловизионная камера может быть полезна для быстрого обнаружения перегрева выключателей или соединений. Это также хорошее время, чтобы записать номиналы выключателя. Если во время исследования качества электроэнергии возникает проблема с предельной нагрузкой, номинальные характеристики выключателя можно сравнить с измеренными значениями силы тока, чтобы помочь определить источник проблемы.

3. Подключите прибор для измерения качества электроэнергии

Подключите выводы напряжения к измерительному прибору, следя за тем, чтобы маркировка на каждом разъеме соответствовала маркировке на приборе. Далее подключаем к цепи выводы напряжения, опять же обращая внимание на метки разъемов и фазы схемы. Убедитесь, что измерительный зажим типа «крокодил» надежно закреплен, а провода напряжения поддерживаются таким образом, чтобы они не выдергивали провод из цепи.

При подключении к клеммной колодке с помощью винтов с утопленной головкой рекомендуется использовать датчики с магнитным наконечником.Подключите токоизмерительные щупы к цепи, обращая внимание на стрелку, обозначающую направление тока, и совместите ту же фазу с выводом напряжения. При питании прибора от измерительных проводов подключите соединительные кабели от штабелируемых вилок на приборе к соответствующим входам источника питания. В противном случае подключите шнур питания переменного тока.

4. Проверьте соединения

Всегда рекомендуется проверять измерительные соединения перед началом регистрации.Некоторые устройства измерения качества электроэнергии позволяют проверять соединения с помощью интеллектуальной функции проверки. Использование этой функции позволяет цифровым способом подтвердить правильность подключения. В случае ошибки пользователи могут внести физические изменения или просто выбрать Автозамену, чтобы инструмент внес изменения. У вас также есть возможность использовать векторную диаграмму для дальнейшего исследования и вручную отменить любую сделанную конфигурацию.

5. Начать пробный прогон

Перед тем, как подвести итоги, рекомендуется запустить цикл, чтобы убедиться, что настройки соответствуют ожидаемым.Если вы осуществляете мониторинг с главной панели, обычно проверка заключается в том, чтобы убедиться, что показания напряжения и тока в режиме счетчика соответствуют вашим ожиданиям. Иногда вы обнаружите ошибку в настройках номинального напряжения или то, что ток выходит за пределы диапазона используемого токового пробника. Лучше остаться ненадолго, чтобы подтвердить правильность всех измерений, чем повторять измерения из-за недостаточных или неверных данных.

6. Зафиксируйте местоположение

Убедитесь, что устройство показывает, что оно работает от сети переменного тока и не работает от внутренней батареи.Убедитесь, что вся проводка надежно закреплена и не соприкасается с движущимися частями или источниками тепла. Закройте шкаф, чтобы все было в безопасности. В зависимости от места измерения, фиксирующий трос может использоваться с измерительным устройством в качестве средства защиты от кражи. Также никогда не помешает оставить метку, обозначающую, с кем связаться, если другие работают в том же месте. Это может предотвратить возможное нарушение работы или отключение измерительного устройства.

Смотрите другие статьи по обслуживанию здесь.

Разъяснение базовой теории и приложений

В этом руководстве рассматриваются основы теории и применения мониторинга и анализа качества электроэнергии. Фото: TestGuy.

Электроэнергия может быть некачественной по ряду причин. Неправильная проводка, неправильное заземление и несимметричная нагрузка — это лишь несколько примеров условий, которые могут создавать электрические помехи в электрической системе и снижать качество электроэнергии.

В реальном мире не бывает идеального качества электроэнергии.Перебои в обслуживании, неисправности оборудования и чрезмерное энергопотребление — все это общие симптомы низкого качества электроэнергии.

Чтобы свести к минимуму риск производственных потерь и повреждения электрооборудования, анализ качества электроэнергии используется для контроля системы на предмет проблем, поиска причины и инициирования корректирующих действий. После того, как системные данные будут собраны в полевых условиях, инженер по качеству электроэнергии будет искать необычные события и определять подходящее оборудование для регулирования мощности или другие шаги, необходимые для решения проблемы.

Условия идеальной мощности

Важно, чтобы питание электрических нагрузок было чистым, что означает, что формы сигналов напряжения и тока относительно синфазны, не имеют искажений и сбалансированы между собой. Низкое качество электроэнергии может увеличить счета за коммунальные услуги и вызвать повреждение критически важного энергетического оборудования, что приведет к увеличению производственных затрат и увеличению вероятности простоев.

Идеальная трехфазная система питания имеет следующие характеристики:

• Ток синфазен с напряжением для каждой фазы.Коэффициент мощности = 1.
• Фазное напряжение и токи разнесены точно на 120 градусов и равны друг другу. Никакого дисбаланса.
• Синусоидальные волны напряжения и тока никоим образом не искажаются и не прерываются.
• Импеданс источника равен нулю, поэтому события на нагрузке не влияют на напряжение источника.
• Фактическая частота равна номинальной частоте.

В идеальной трехфазной системе формы сигналов напряжения и тока относительно синфазны, не имеют искажений и сбалансированы между собой.Фото: Викимедиа.

Ни одна система питания не является идеальной в реальном мире, но понимание этих характеристик может помочь определить неидеальные характеристики мощности реальных систем. Существует некоторый допустимый диапазон отклонения от идеального для каждого приложения, который можно определить как допустимую мощность.

В Соединенных Штатах допустимые пределы рабочего напряжения и рабочего напряжения определены в ANSI C84.1. Мониторинг качества электроэнергии используется для того, чтобы гарантировать, что система электроснабжения работает в допустимых пределах, а также для регистрации искажения формы сигнала и других аномалий, которые могут вызвать перебои в подаче электроэнергии или другие системные явления.

Перебои в подаче электроэнергии

Самый простой тип проблемы качества электроэнергии возникает, когда мощность, подаваемая на электрическую нагрузку, исчезает, это называется прерыванием питания. Различные типы перебоев в электроснабжении классифицируются в зависимости от их продолжительности.

• Мгновенное прерывание — это полная потеря напряжения на одном или нескольких фазных проводниках в течение периода времени от 0,5 цикла до 3 секунд.
• Временное прерывание — это полная потеря напряжения на одном или нескольких фазных проводах в течение периода времени от 3 секунд до 1 минуты.
• Устойчивое прерывание — это полная потеря напряжения на одном или нескольких фазных проводах более чем на 1 минуту.

Прерывание питания происходит, когда мощность, подаваемая на электрическую нагрузку, пропадает. Фото: TestGuy.

Перебои в подаче электроэнергии вызваны множеством различных источников, например, ударами молнии при переключении электросети, физическим повреждением линий электропередач и человеческим фактором. Кратковременное отключение питания может иметь серьезные или даже опасные последствия в зависимости от подключенной нагрузки, например, микропроцессорного или больничного оборудования.

Пониженное напряжение, повышенное напряжение, провалы, выбросы

Второй по простоте тип возникает, когда напряжение на нагрузке падает ниже минимального номинального напряжения или поднимается выше максимального номинального напряжения в течение некоторого периода времени. В зависимости от того, как долго длятся эти условия, они могут называться пониженным или повышенным напряжением, а также провалами или выбросами.

• Пониженное напряжение возникает, когда действующее значение напряжения падает ниже 90% от номинального действующего напряжения и остается на этом уровне более одной минуты.Термин «падение напряжения» часто относится к преднамеренному или непреднамеренному падению напряжения в системе электроснабжения.
• Повышенное напряжение — это событие, при котором среднеквадратичное напряжение поднимается выше 110% от номинального действующего напряжения и остается на этом уровне более одной минуты.

Пониженное и повышенное напряжение возникают, когда напряжение на нагрузке падает ниже минимального номинального напряжения или поднимается выше максимального номинального напряжения в течение более одной минуты. Фото: TestGuy.

• Провалы возникают, когда среднеквадратичное значение напряжения снижается от 10% до 90% в течение периода от полупериода до одной минуты.В системе питания с частотой 60 Гц полная синусоида длится примерно 16 миллисекунд, полупериод — примерно 8 миллисекунд.
• Выбросы определяются как увеличение среднеквадратичного значения напряжения до более чем 110% в течение периода от полупериода до одной минуты.

Скачки и скачки напряжения возникают в энергосистеме, когда напряжение падает ниже или превышает номинальное напряжение на короткое время. Фото: TestGuy.

Снижение напряжения и провалы обычно происходят при значительном увеличении среднеквадратичного значения тока нагрузки.Выделяют 3 категории провалов и вздутий, в зависимости от их продолжительности:

• от 0,5 цикла до 30 циклов: мгновенно
• 30 циклов до 3 секунд: мгновенно
• от 3 секунд до 1 минуты: временно
• 1 минута +: устойчивое пониженное или повышенное напряжение

Мерцание, переходные процессы и шум

Повторяющееся снижение напряжения в цепях освещения может быть обнаружено человеческим глазом, явление, известное как мигание . Термин мерцание относится к очень специфической проблеме, связанной с восприятием человеком света, производимого лампами накаливания, не обязательно общих колебаний напряжения.

Некоторые распространенные источники мерцания включают: аппараты для дуговой сварки, электрические котлы, промышленные двигатели, лазеры, копировальные машины, пилорамы и рентгеновские аппараты.

Примеры мерцания, переходных процессов и шума. Фото: разные источники.

Переходные процессы возникают, когда всплески накладываются на синусоидальную волну напряжения или тока, амплитуда которых колеблется от нескольких вольт до нескольких тысяч вольт. Освещение и переключение между сетями обычно вызывают кратковременные импульсные переходные процессы с высокой энергией, в то время как электронные устройства, частотно-регулируемые приводы и переключение индуктивных нагрузок обычно вызывают переходные процессы с низкой энергией постоянно.

• Импульсные переходные процессы длятся от 50 наносекунд до> 1 миллисекунды
• Колебательные переходные процессы длятся от 0,3 миллисекунды до 5 микросекунд

Шум относится к нежелательным высокочастотным колебаниям, которые накладываются на синусоидальную волну переменного напряжения или тока. Это явление обычно усиливается из-за неправильного заземления и может вывести из строя электронные устройства, такие как компьютеры и программируемые контроллеры.

Коэффициент мощности, дисбаланс и гармоники

Электрические нагрузки часто состоят не только из чистого сопротивления, сочетание сопротивления и реактивного сопротивления в системе переменного тока называется импедансом. Реактивное сопротивление бывает двух видов: индуктивное и емкостное, оба из которых не влияют на полезную работу системы питания.

Коэффициент мощности — это способ охарактеризовать, сколько электроэнергии уходит на выполнение полезной работы, такой как освещение, отопление или оборудование.Низкий коэффициент мощности означает, что большое количество энергии теряется в системе в виде потерь тепла, что обычно приравнивается к более высоким счетам за электроэнергию и ухудшению характеристик оборудования.

Три типа мощности — истинная, реактивная и полная — связаны друг с другом в тригонометрической форме. Фото: TestGuy.

Двигатели, соленоиды и насосы обычно имеют полное сопротивление, которое представляет собой комбинацию сопротивления и индуктивного реактивного сопротивления, которые изменяются в зависимости от механической нагрузки на машину. Конденсаторы имеют импедансы, которые представляют собой комбинацию обычно небольшого сопротивления и большей составляющей емкостного реактивного сопротивления.

Когда в системе переменного тока присутствует реактивное сопротивление, синусоидальные волны напряжения и тока будут сдвинуты по фазе друг относительно друга. Напряжение выводит ток с индуктивным реактивным сопротивлением и напряжение выводов тока с емкостным сопротивлением, оба компенсируют друг друга.

Когда в системе переменного тока присутствует реактивное сопротивление, синусоидальные волны напряжения и тока будут сдвинуты по фазе друг относительно друга. Фото: Государственный университет Джорджии.

Низкий коэффициент мощности обычно наблюдается на промышленных объектах, содержащих большое количество двигателей или других индуктивных нагрузок.Коммунальные предприятия обычно взимают с крупных промышленных и коммерческих потребителей более высокую плату за низкий коэффициент мощности.

Дисбаланс возникает в трехфазных энергосистемах, когда однофазные нагрузки (освещение, офисное оборудование и т. Д.) Не потребляют одинаковое количество тока по каждой фазе, что приводит к большему напряжению в нейтральном проводе. Идеальные условия возникают, когда нагрузки сбалансированы, что означает, что фазы напряжения и тока находятся точно на 120 градусов друг от друга, хотя токи могут не совпадать по фазе с напряжениями.

Несимметрия возникает в трехфазных энергосистемах, когда однофазные нагрузки не потребляют одинаковое количество тока по каждой фазе. Фото: Сонель.

Сбалансированная трехфазная 4-проводная система «звезда» будет иметь нулевой ток на нейтральном проводе. Сила тока на нейтральном проводе в несимметричной системе будет увеличиваться по мере увеличения дисбаланса, что может привести к перегреву и риску возгорания.

Двигатели, приводимые в действие несимметричным напряжением, приводят к небольшому крутящему моменту двигателя, работающему в направлении, противоположном вращению двигателя, явление, известное как противодействие.Когда возникает это состояние, часть энергии, подаваемой на двигатель, работает против него самого.

Гармоники — это форма искажения формы волны, которая возникает в схемах, содержащих полупроводниковую электронику, такую ​​как светодиодное освещение, импульсные источники питания, электронные балласты, компьютеры, робототехника, испытательное оборудование и т. Д. Эти нелинейные нагрузки накладывают синусоидальные волны более высокой частоты на системы, что приводит к большим потерям мощности в виде потерь тепла.

Избыточное тепло, выделяемое гармониками, может иметь пагубные последствия для энергосистемы.Трансформаторы особенно подвержены повреждениям, вызванным гармониками из-за паразитных вихревых токов, которые циркулируют в железном сердечнике и выделяют избыточное тепло.

Гармоники идентифицируются по их частоте, кратной основной или основной частоте. Фото: Researchgate.

Гармоники идентифицируются по их частоте, кратной основной или основной частоте (60 Гц в США). Например, третья гармоника в системе 60 Гц будет 180 Гц (603 = 180), а пятая гармоника будет 300 Гц (60 x 5 = 300).

Величину каждой частоты гармоники можно измерить с помощью измерителей качества электроэнергии и, как правило, отображать в виде спектра гармоник. Общие гармонические искажения (THD) и общие искажения потребления (TDD) иногда используются с измерителями качества электроэнергии, чтобы упростить гармонические искажения как единичное измерение, а не весь спектр.

Как измеряется качество электроэнергии

Для измерения качества электроэнергии доступно несколько типов приборов, каждый из которых служит своей уникальной цели.Анализаторы качества электроэнергии являются наиболее часто используемыми инструментами для наблюдения за показаниями в реальном времени, а также для сбора данных с высокой скоростью для загрузки в компьютеры для анализа, в отличие от регистратора мощности или регистратора данных, который в основном используется для простых измерений напряжения и тока.

Часто перебои в подаче электроэнергии непредсказуемы и непродолжительны, что может быть зафиксировано только с помощью измерителя качества электроэнергии (PQM), установленного в течение нескольких дней, недель или месяцев. Каждая фаза в системе имеет датчик напряжения и датчик тока, применяемые для контроля величины и полярности каждого канала в течение заданного периода.

Для измерения качества электроэнергии доступно несколько типов приборов, каждый из которых служит своей уникальной цели. Фото: Fluke Corporation.

Место подключения PQM называется измерительной плоскостью , все справа от плоскости считается частью нагрузки , а все слева от нее считается источником . Плоскостью измерения может быть любая точка в энергосистеме, не обязательно на входящей линии.

Цикл — это время, за которое сигнал проходит от нулевой линии до положительного пика, обратно до отрицательного пика и затем обратно до нуля. Измерители качества электроэнергии могут быть чрезвычайно быстродействующими устройствами, предназначенными для регистрации событий вплоть до уровня субцикла.

В идеальной системе с частотой 60 Гц один цикл занимает 16,7 миллисекунды или 0,0167 секунды. Это называется периодом волны и обозначается буквой T. Частота равна обратной величине периода, f = 1/0.0167 = 60 Гц.

Пример подключения анализатора качества электроэнергии

. Фото: Fluke Corporation.

Тип устанавливаемого счетчика зависит от собираемых данных. Например, для простой оценки амперной нагрузки или проверки счетов за коммунальные услуги потребуется гораздо менее сложный счетчик, чем попытка определить причину ложного отключения или другого прерывания питания.

Наиболее важным фактором, который следует учитывать при выполнении анализа качества электроэнергии, является безопасность. Часто счетчики используются под напряжением с работающим оборудованием, что может быть чрезвычайно опасной задачей.

Этот вид работ должен выполняться только квалифицированным персоналом с соблюдением всех соответствующих мер безопасности. Локальное отключение электроэнергии в месте мониторинга — всегда самый безопасный способ установки и снятия измерителя качества электроэнергии.

Наиболее важным фактором, который следует учитывать при выполнении анализа качества электроэнергии, является безопасность. Фото: Fluke Corporation.

Отчеты о качестве электроэнергии

Измеритель качества электроэнергии может отображать кривые напряжения и тока в зависимости от времени, это называется осциллограммой.Данные могут быть извлечены из регистратора качества электроэнергии и проанализированы для определения общего состояния энергосистемы с использованием различных графиков и таблиц.

Фактический анализ данных обычно выполняется инженером-электриком, который создает отчет, содержащий сводную информацию о различных состояниях питания, список событий, произошедших во время анализа, и любые корректирующие действия или рекомендации, которые следует учитывать.

Данные могут быть извлечены из регистратора качества электроэнергии и проанализированы для определения общего состояния энергосистемы с использованием специализированного компьютерного программного обеспечения.Фотография: Dranetz BMI Dranview

Измерители качества электроэнергии

могут рассчитывать большое количество измерений мощности на чрезвычайно высоких скоростях. Эти измерения могут включать минимальные, средние и максимальные значения для таких параметров, как:

• действующие значения тока и напряжения
• соотношение фаз между сигналами
• Коэффициент мощности и частота
• Активная мощность (кВт), реактивная мощность (кВАр), полная мощность (кВА)
• активная энергия (кВтч), реактивная энергия (кВАч) и полная энергия (кВАч)
• Спектр гармоник, THD, TDD

Измерители качества электроэнергии могут рассчитывать большое количество измерений мощности на чрезвычайно высоких скоростях.Фото: Fluke PowerLog.

Методы повышения качества электроэнергии

В зависимости от результатов анализа качества электроэнергии можно дать ряд рекомендаций по улучшению качества системы электроснабжения. Некоторые из распространенных решений, которые можно найти в отчетах о качестве электроэнергии, кратко описаны ниже.

1. Стабилизаторы напряжения (или регуляторы) могут использоваться для обеспечения точного регулирования напряжения для защиты оборудования от перенапряжения, пониженного напряжения, провалов и выбросов.

2. Электронное оборудование должно быть защищено от переходных процессов с помощью ограничителей перенапряжения или устройств защиты от перенапряжения, таких как SPD или устройства для подавления переходных перенапряжений TVSS. Ограничители перенапряжения могут быть установлены на служебных входных панелях, распределительных панелях и / или отдельных нагрузках для защиты чувствительного электронного оборудования.

Электронное оборудование должно быть защищено от импульсных помех с помощью ограничителей перенапряжения. Фото: Площадь Д.

3. Демпферные цепи могут использоваться на индуктивных нагрузках для подавления переходных процессов, которые возникают естественным образом при отключении нагрузки.В типичных демпферных схемах используются резистор-конденсатор (RC), металлооксидный варистор (MOV) или диод.

4. Проблемы с шумом можно решить, используя сетевые фильтры, изолирующие трансформаторы и сетевые кондиционеры. Сетевые фильтры также называются фильтрами электромагнитных помех (EMI) или фильтрами радиочастотных помех (RFI). Их следует устанавливать на распределительных щитах или на любой чувствительной электронной нагрузке, такой как компьютеры и медицинское оборудование.

5. Низкий коэффициент мощности можно скорректировать с помощью конденсаторных батарей для компенсации индуктивных нагрузок.Группы могут быть размещены на каждой индуктивной нагрузке, или они могут быть установлены выше по потоку для защиты группы двигателей, или одна система компенсации может быть установлена ​​в исходной точке установки. В каждом случае конденсаторные батареи корректируют коэффициент мощности перед батареей, но не после нее.

6. Ненагруженные синхронные двигатели могут использоваться для непрерывной корректировки коэффициента мощности системы путем регулирования возбуждения поля синхронных двигателей. Двигатель можно заставить вести себя как переменный конденсатор, устройство, называемое синхронным конденсатором.

Синхронный конденсатор мощностью 125 МВА на подстанции Темплстоу в Мельбурне, Виктория, Австралия. Фото: Викимедиа.

7. Дисбаланс можно исправить путем перераспределения однофазных нагрузок на разные цепи, чтобы минимизировать максимальный дисбаланс в течение некоторого периода времени, например, полной недели. Измерители качества электроэнергии используются для отслеживания потребления тока на всех трех фазах и нулевом проводе в течение нескольких дней или недель за раз.

8. Фильтры гармоник могут использоваться для ослабления гармонических искажений до приемлемого уровня.Каждый каскад фильтра гармоник состоит из конденсаторов, катушек индуктивности и резисторов, которые предназначены для ослабления определенной частоты гармоник.

Стандарты качества электроэнергии

Существует ряд отраслевых стандартов, в которых описаны правильные процедуры и методы выполнения анализа качества электроэнергии. Эти стандарты следует пересмотреть, чтобы лучше понять научные основы мониторинга и корректировки качества электроэнергии:

• ANSI C84.1 — Американский национальный стандарт для электроэнергетических систем и оборудования Номинальное напряжение (60 Гц)
• IEC 61000 — Стандарты IEC по электромагнитной совместимости
• IEEE 519 Рекомендуемая практика и требования IEEE для контроля гармоник в электроэнергетических системах
• IEEE 1159 — Рекомендуемая практика IEEE для мониторинга качества электроэнергии
• IEEE 1250 — Руководство IEEE по определению и повышению качества напряжения в энергосистемах
• IEEE 1668 — Рекомендуемая практика пробного использования IEEE для сквозных испытаний на падение напряжения и кратковременное прерывание электрического оборудования конечного использования с номинальным напряжением менее 1000 В
• IEEE 1789 — Рекомендуемые методы IEEE для модуляции тока в светодиодах высокой яркости для снижения риска для здоровья зрителей

---

Список литературы

Комментарии

Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы оставить комментарий.