3.3.3. Контролируемые и учитываемые параметры электроснабжения

Нагрузки большинства потребителей изменяются во времени (см. рис. 1.3). Графики нагрузки могут выражать изменение во времени активной (Р), реактивной (Q), полной (S) мощности и тока (I):

P,Q,S,I = f(t). (3.20)

К числу параметров, измеряемых и отображаемых современными счетчиками электроэнергии и контрольно-измерительными приборами, относятся (см. табл. 3.1): напряжение и ток фаз; коэффициент мощности фаз и сети; активная, реактивная и полная мощность фаз и сети; параметры гармонических составляющих колебаний фазовых напряжений; углы векторов напряжений; пульсации напряжения в фазах; чередование фаз; сопротивление изоляции и т.д.

Данные усредняются и распределяются по тарифным и другим временным зонам, подвергаются дополнительной обработке (см. прил. 4).

На практике для расчётов электроснабжения широко используется ряд безразмерных коэффициентов, являющихся показателями графиков и характеристики режимов работы потребителей. Усреднённые значения этих коэффициентов для характерных групп электроприборов отдельных участков, цехов или предприятий являются исходными данными для расчёта нагрузок.

Таблица 3.1

Обобщенная таблица измеряемых параметров трехфазных электрических цепей

Объект контроля	Измеряемые, контролируемые и отображаемые параметры
Фаза А	Ток, напряжение, мощность активная, мощность реактивная
Фаза B	Ток, напряжение, мощность активная, мощность реактивная
Фаза C	Ток, напряжение, мощность активная, мощность реактивная
Все фазы	Те же параметры, но сгруппированные по видам
Энергия по месяцам	Номер месяца, энергия, накопленная за месяц, с разбиением по тарифам; суммарная энергия, накопленная за месяц
Энергия за год	Год текущий, предыдущий, энергия, накопленная за год, с разбиением по тарифам, суммарная энергия, накопленная за год

Окончание табл. 3.1

Объект контроля	Измеряемые, контролируемые и отображаемые параметры
Энергия общая	Суммарная энергия: активная потребленная, активная возвращенная, реактивная индуктивная, реактивная емкостная
Дата и время	Год, месяц, день, сезон, действующий тариф, текущее время
Сезоны	Дата начала сезона, номер тарифной схемы
Тарифные схемы	Номер расписания для рабочего, субботнего, праздничного дня
Тарифные зоны	Список тарифных зон с привязкой временны́х интервалов
Праздничные даты	Календарные праздники, перенесенные субботние и выходные дни
Лимит мощности	Лимиты мощности по числу тарифов, каждый из которых представляет собой предельную активную потребленную мощность, превышение которой фиксируется в журнале
Превышение мощности	Дата начала превышения лимита мощности, дата конца превышения, номер тарифа, максимальное значение мощности
Параметры качества	cos, параметры помех, отклонение напряжения δUy (норма не более 5%), отклонение частоты ∆f (0,2 Гц), коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения KU, сопротивление изоляции
Нештатные ситуации	Исчезновение фаз, нарушение последовательности фаз, короткое замыкание фазы на землю, межфазное замыкание, реверс потока энергии по фазам, неработоспособность счетчика и др.

Коэффициент использования активной мощности потребителя или группы потребителей

к_u = Р_ср/Р_ном , (3.21)

где Р_ном – это номинальная мощность, на которую рассчитана и изготовлена электроустановка (указывается в паспорте); Р_ср – среднее значение нагрузки за интервал заданной длительности.

Коэффициент максимума, представляет собой отношение получасового максимума нагрузки к её среднему значению

к_max = Р_max/Р_ср. (3.22)

Коэффициент спроса, показывает отношение максимальной расчётной мощности к её номинальному значению:

к_с = Р_{max расч}/Р_ном . (3.23)

За расчётную нагрузку принимают усреднённую максимальную получасовую нагрузку, в течение которой проводник нагревается до установленного значения. Усреднённый максимум берётся в наиболее загруженную смену.

Пиковая нагрузка (см. рис. 1.3, б) – кратковременная нагрузка (1-20 сек), обусловленная пуском электродвигателей, эксплуатационными короткими замыканиями дуговых электропечей, электросваркой. Эта нагрузка принимается за основу в расчётах колебания напряжений при выборе устройств и уставок аппаратов защиты и при проверке сетей по условиям самозапуска.

Кабельная сеть участка состоит из низковольтных кабелей, питающих отдельные электроустановки, магистрального низковольтного кабеля между участковой подстанцией и распределительным пунктом и высоковольтного питающего кабеля. Сечение кабеля отдельной установки выбирается по номинальному току двигателя. Длительно допустимые токовые нагрузки на кабеле даются в электротехнических справочниках и могут контролироваться измерительным оборудованием.

Уровень электромагнитной совместимости в системе энергоснабжения – регламентированный уровень кондуктивной электромагнитной помехи, используемый в качестве эталонного для координации между допустимым уровнем помех, вносимым техническими средствами энергоснабжающей организации и потребителей электрической энергии, и уровнем помех, воспринимаемым техническими средствами без нарушения их нормального функционирования.

Коротким замыканием (к.з.) называется нарушение нормальной работы электроустановки, вызванное замыканием фаз между собой или замыканием фазы на землю. Короткие замыкания подразделяются на трёхфазные, возникающие при одновременном замыкании накоротко всех трёх фаз; двухфазные и однофазные, возникающие при замыкании между фазой и землёй (возможны только в системах с заземлённой нейтралью). Защита от токов короткого замыкания производится плавкими предохранителями, используется также максимально-токовая защита. Наличие короткого замыкания определяется соответствующим контрольно-измерительным оборудованием.

Трёхфазные сети до 1000 В в соответствии с Правилами устройства электроустановок могут работать с заземлённой или изолированной нейтралью, а сети 6…35 кВ – с изолированной нейтралью. Изолированная нейтраль – нулевая точка, изолированная от земли или присоединённая к заземляющему устройству через большое сопротивление. В сетях с изолированной нейтралью фазы и проводники в нормальном состоянии связаны с землёй через сопротивление изоляции, которое представляет собой параллельно включённые активное и ёмкостное сопротивления. Значение сопротивления изоляции является контролируемым параметром. Заземлённая нейтраль присоединяется к заземляющему устройству непосредственно или через малое сопротивление. Система применяется для электроснабжения установок при одновременном питании силовых и осветительных установок.

Электроснабжение характеризуется показателями качества, которые являются уровнями электромагнитной совместимости для кондуктивных электромагнитных помех в системах электроснабжения общего назначения. При соблюдении указанных норм обеспечивается электромагнитная совместимость электрических сетей систем электроснабжения общего назначения и электрических сетей потребителей электрической энергии (приемников электрической энергии).

Показатели качества: коэффициент мощности cos, установившееся отклонение напряжения δU_y (норма не более 5 %), отклонение частоты ∆f (0,2 Гц), коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения K_U и др.

Коэффициент мощности cos φ =P/S – основной показатель качества применения электроэнергии на предприятии, определяемый сдвигом фаз между током и напряжением в питающих цепях. Его снижение приводит к повышению расхода электроэнергии. Способы улучшения коэффициента мощности делятся на естественные и искусственные. Естественные способы: полная загрузка силовых трансформаторов и электродвигателей или их замена на агрегаты с меньшей мощностью, соответствующей нагрузке; приведение системы электроснабжения к номинальному режиму; приближение КТП к потребителям; установка кабелей и проводников большого сечения; замена асинхронных нерегулируемых электроприводов синхронными. Искусственные способы: применение синхронных компенсаторов (синхронных двигателей, работающих вхолостую), применение нейтрализующих косинусных конденсаторов. С увеличением протяжённости сети с напряжением выше 1000 В существенно возрастает значение ёмкостной составляющей. Для ее уменьшения между нейтралью сети и землёй включают индуктивность. Для контроля показателей качества электроэнергии отечественной и зарубежной промышленностью выпускается различное приборное оборудование, которое может подключаться к АСКУЭ.

Потребление электроэнергии промышленными предприятиями осуществляется в соответствии с Правилами пользования электрической и тепловой энергией, которые обязательны для электроснабжающей организации и потребителя. Варианты договорных и тарифных ставок приведены в прил. 4.

Коммерческий учет на предприятии осуществляется по расчётным счётчикам для финансового расчёта с электроснабжающей организацией. Счётчики устанавливаются с высокой стороны (35-110 кВ). В ЖКХ коммерческие счетчики устанавливаются у конечного потребителя (квартира, дом). Технический учет на предприятии производится по контрольным счётчикам, предназначенным для анализа расхода электроэнергии службами, цехами и подразделениями внутри предприятия. Сбор информации производится от точки раздела с энергосистемой до конечных потребителей.

Для стимулирования деятельности предприятий по рациональному потреблению электроэнергии применяют скидки и надбавки к тарифу за компенсацию реактивной мощности и поддержание показателей качества.

В автономных системах электроснабжения применяют непосредственное или через распределительный узел подключение электрических генераторов к потребителям. Осуществляется коммерческий учет потребления первичных ТЭР для расчетов с поставщиками, а технический учет и контроль электропотребления – по приведенным выше правилам.