Измерение качества электроэнергии

Цели проверок

• Выполнение государственных требований. Согласно Правилам технической эксплуатации электроустановок потребителей (ПТЭЭП), проверки качества электрической энергии необходимо проводить по установленному графику.
• Профилактика сбоев. Пользователи электрического оборудования могут проводить проверки качества электроэнергии для своевременного выявления дефектов сети.
• Проектирование модификаций электросетей. Проверка качества электроэнергии необходима также для оптимизации параметров электрической сети.
• Определение ущерба. При поломках и сбоях пользователь может понести финансовые потери. Проверку в таких случаях проводят для подтверждения низкого качества электрической энергии и возмещения ущерба.

Полученные после измерения данные оформляют в отчет, сравнивают их с заданными в договоре поставщика параметрами. Эти документы помогают устранить проблемы, избежать сбоев и повреждений, повысить эффективность и качество электрических сетей.

Параметры качества электроэнергии

Установившееся отклонение

Государственные стандарты допускают отклонение напряжения на 5–10% от номинального напряжения электросети. Отклонение более чем на 10% считается нарушением качества электроэнергии.

Колебания напряжения

Чтобы измерить этот параметр, учитывают дозу фликера и размах изменения напряжения. Доза фликера — допустимый для человека показатель мерцания электрических приборов освещения. Размах — разница между значениями напряжения до и после его изменения.

Для колебаний действуют те же государственные стандарты, что для установившегося отклонения.

Провалы напряжения

Определяются длительностью. В регламентирующих документах предельная длительность провала электросети с вольтажом до 20 000 В равняется 30 секундам. Для измерения этого значения напряжение сети должно упасть до 0,9 U.

Перенапряжения

Определяется амплитудой скачка напряжения выше 342 В. В ГОСТе и других регламентах не указано предельное верхнее значение.

Также в документах зафиксированы другие параметры качества электроэнергии: отклонение частоты, прерывания напряжения, коэффициенты N-ой гармонической составляющей, несимметрии, искажения синусоидальной кривой.

Перечень работ

• Подготовка. Включает в себя ознакомление с документацией и опрос заказчика.
• Составление технического задания. Формулируется цель проверки, порядок проведения работ, определяются способы измерения качества электроэнергии, которые будут использованы.
• Установка измерительных устройств. Это оборудование позволяет зафиксировать данные об электросети.
• Измерение параметров качества электроэнергии. Данные отслеживаются в определенный отрезок времени, чтобы собрать всю необходимую информацию для оценки.
• Оценка. Все полученные данные анализируются, устанавливается соответствие или несоответствие показателей нормам и стандартам. В случае нарушений определяются их причины.
• Составление рекомендаций по модернизации сети. Определяются методы и способы, которые помогут повысить качество электроэнергии.
• Оформление отчета. Все данные, полученные в ходе проверки, фиксируются в регламентированной форму и передаются заказчику.

Кто может проводить исследования

Измерять электрическую энергию и ее качество могут только специальные лаборатории, зарегистрированные в Ростехнадзоре и имеющие соответствующие сертификаты. Инженеры должны иметь опыт и профильное образование, высокую квалификацию, использовать качественное современное оборудование и средства индивидуальной защиты.

Подробнее о показателях качества электроэнергии

ГОСТ 32144-2013 «Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения» устанавливает 11 основных показателей, которые анализируются при измерениях:

• отклонение частоты — допустимое отклонение составляет ±0,2 Гц от номинального значения 50 Гц в течение 95% времени интервала измерений и ±0,4 Гц в течение 100% времени;
• медленные изменения напряжения (установившееся отклонение) — допустимые отклонения положительные и отрицательные не должны превышать 10% от номинального напряжения;
• колебания напряжения и фликер — характеризуются кратковременной (Pst) и длительной (Plt) дозой фликера, не должны превышать установленных значений;
• несинусоидальность напряжения — характеризуется коэффициентом искажения синусоидальности кривой напряжения (THD), который не должен превышать 8% для сетей 0,4 кВ;
• несимметрия напряжений в трехфазных системах — коэффициенты несимметрии по обратной и нулевой последовательности не должны превышать 2% и 4% соответственно;
• провалы напряжения — кратковременные снижения напряжения ниже 90% от номинального;
• импульсные перенапряжения — кратковременные значительные превышения номинального напряжения;
• временные перенапряжения — продолжительные повышения напряжения выше 110% от номинального;
• прерывания напряжения — снижения напряжения ниже 5% от номинального;
• гармонические составляющие напряжения — амплитуды отдельных гармоник, нормируются для каждого порядкового номера гармоники.

Все эти показатели измеряются непрерывно в течение установленного периода (обычно 7 суток) и анализируются с помощью статистических методов.

Причины ухудшения качества электроэнергии

Качество электроэнергии может ухудшаться по различным причинам, как со стороны электроснабжающей организации, так и из-за работы оборудования самого потребителя:

Со стороны поставщика электроэнергии:

• перегрузка трансформаторных подстанций и распределительных линий;
• неправильное распределение нагрузки между фазами;
• износ силового оборудования и кабельных линий;
• аварии и переключения в питающих сетях;
• атмосферные явления (грозы, обрывы проводов от ветра, обледенение);
• работа крупных потребителей в окрестностях с резкопеременной нагрузкой.

Со стороны потребителя:

• работа мощных электроприводов (двигатели, насосы, компрессоры);
• использование сварочного оборудования;
• эксплуатация частотных преобразователей и устройств плавного пуска;
• импульсные блоки питания компьютерной и бытовой техники;
• газоразрядные источники света (люминесцентные, светодиодные);
• электронные ПРА, диммеры, регуляторы освещения;
• электродуговые печи в металлургии;
• неправильно подобранное компенсирующее оборудование (конденсаторные установки);
• неравномерное распределение нагрузки по фазам внутри объекта.

Многие из этих устройств являются нелинейной нагрузкой и генерируют гармоники, ухудшающие качество электроэнергии для других потребителей в той же сети.

Последствия плохого качества электроэнергии

Несоответствие параметров электроэнергии нормативам приводит к серьезным негативным последствиям:

• сокращение срока службы электрооборудования в 2-3 раза и более;
• частые отказы и поломки бытовой и промышленной техники;
• перегрев и преждевременный выход из строя электродвигателей, трансформаторов;
• ускоренный износ изоляции кабелей и проводов;
• частое перегорание ламп освещения, особенно светодиодных;
• сбои в работе компьютерной техники, потеря данных;
• некорректная работа систем автоматики и управления производством;
• мерцание освещения, утомляющее зрение и снижающее работоспособность;
• неэффективная работа технологического оборудования, брак продукции;
• увеличение потребления электроэнергии и счетов за электричество (до 10-20%);
• риск возгораний из-за перегрева электрооборудования;
• электромагнитные помехи в системах связи и передачи данных;
• ложные срабатывания защитной автоматики;
• повреждение чувствительной электроники (медицинское оборудование, серверы).

Для крупных промышленных предприятий потери от плохого качества электроэнергии могут достигать миллионов рублей в год.

Используемое оборудование

Для измерения показателей качества электроэнергии применяются специализированные приборы, соответствующие классу A по ГОСТ 30804.4.30:

• анализаторы качества электроэнергии Metrel 2892, Metrel 2592, Fluke 1750, Fluke 1760, Fluke 435 II;
• приборы Энергомонитор 3.3Т1, Энергомонитор 3.1КМ (Марс-Энерго);
• анализаторы PQube 3, PQ-Box 200/300 (A-Eberle);
• регистраторы качества электроэнергии Ресурс-UF2, Ресурс-UF2M;
• приборы Hioki PQ3198 (Япония);
• многофункциональные измерители Парма РК6.05;
• датчики тока (токовые клещи) различных диапазонов;
• комплекты соединительных проводов с маркировкой;
• адаптеры для подключения к высоковольтным сетям через измерительные трансформаторы.

Все приборы регистрируют данные непрерывно с заданной дискретизацией (обычно 10-минутные интервалы для большинства показателей) и сохраняют их во внутренней памяти. По завершении измерений данные обрабатываются специализированным программным обеспечением, которое автоматически формирует отчет с анализом всех показателей и сопоставлением с нормативами ГОСТ.

Нормативная база

Измерение качества электроэнергии проводится в соответствии со следующими нормативными документами:

• ГОСТ 32144-2013 «Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения»;
• ГОСТ 30804.4.30-2013 «Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Методы измерений показателей качества электрической энергии»;
• ГОСТ 30804.4.7-2013 «Совместимость технических средств электромагнитная. Общее руководство по средствам измерений и измерениям гармоник и интергармоник для систем электроснабжения и подключаемых к ним технических средств»;
• ГОСТ Р 51317.4.15-2012 «Совместимость технических средств электромагнитная. Фликерметр. Технические требования и методы испытаний»;
• ПУЭ (Правила устройства электроустановок), 7-е издание;
• ПТЭЭП (Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей);
• РД 153-34.0-15.501-00 «Методические указания по контролю и анализу качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения».

Соответствие методики измерений и применяемого оборудования этим стандартам обеспечивает юридическую значимость полученных результатов и возможность их использования в спорах с энергоснабжающей организацией.

Методы повышения качества электроэнергии

По результатам измерений и анализа выявленных проблем специалисты могут рекомендовать различные технические решения для повышения качества электроэнергии:

• установка стабилизаторов напряжения для отдельных потребителей или целых объектов;
• применение источников бесперебойного питания (ИБП) с двойным преобразованием для критически важного оборудования;
• монтаж устройств защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП);
• установка активных и пассивных фильтров высших гармоник;
• применение автоматических регуляторов напряжения на трансформаторных подстанциях;
• балансировка нагрузки между фазами трехфазной сети;
• установка компенсаторов реактивной мощности (конденсаторных установок);
• модернизация устаревшего электрооборудования;
• применение динамических компенсаторов искажений напряжения (DVR);
• использование сетевых фильтров на отдельных линиях;
• увеличение сечения проводников при их перегрузке;
• замена устаревших трансформаторных подстанций;
• организация отдельных линий питания для нелинейных и линейных нагрузок.

Выбор конкретных решений зависит от характера выявленных проблем, особенностей объекта и экономической целесообразности. Часто комплексный подход с применением нескольких решений дает наилучший результат.

Кому необходимы измерения качества электроэнергии

Регулярные проверки качества электроэнергии особенно важны для следующих категорий потребителей:

• промышленные предприятия с автоматизированными производствами;
• объекты с дорогостоящим высокоточным оборудованием;
• центры обработки данных, серверные, IT-компании;
• медицинские учреждения с диагностической техникой;
• торговые центры с большим количеством холодильного оборудования;
• предприятия пищевой промышленности;
• банковские учреждения и финансовые организации;
• телекоммуникационные операторы и провайдеры связи;
• объекты транспортной инфраструктуры;
• научные лаборатории и исследовательские центры;
• объекты с системами «умный дом» и автоматизацией;
• предприятия с энергоемким технологическим процессом;
• операторы возобновляемых источников энергии.

Также измерения качества электроэнергии проводятся при возникновении конкретных проблем: частых сбоях оборудования, повышенном энергопотреблении, нагреве проводки, перегорании ламп, неполадках в работе чувствительной техники.

Наши услуги

ООО «ЛабЭлектро» — зарегистрированная в Ростехнадзоре электролаборатория. Наши инженеры имеют профильное образование и большой опыт работы, ежегодно проходят аттестацию. Мы используем сертифицированные приборы класса A с действующей метрологической поверкой, что обеспечивает максимальную точность результатов и юридическую значимость отчетов.

По итогам измерений заказчик получает технический отчет с детальным анализом всех 11 показателей качества по ГОСТ 32144-2013, выявлением нарушений и рекомендациями по их устранению. Документы оформляются в полном соответствии с требованиями надзорных органов и могут использоваться в претензионной работе с поставщиком электроэнергии.

Как заказать проверку в «ЛабЭлектро»

Чтобы заказать услуги нашей лаборатории, свяжитесь с менеджерами по телефону или в онлайн-чате. Стоимость работ рассчитывается индивидуально. Наши сотрудники работают без выходных, поэтому оперативно отвечают на звонки и сообщения в любой день.