СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ КАЧЕСТВА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ В СИСТЕМАХ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

MODERN PROBLEMS OF POWER QUALITY IN POWER SUPPLY SYSTEMS

Nurislam Salimgarayev

master's student, Department of power supply of industrial enterprises, Kazan State Power Engineering University,

Russia, Kazan

АННОТАЦИЯ

В данной статье рассматриваются актуальные проблемы качества электроэнергии в системах электроснабжения. Анализируются причины возникновения некачественной электроэнергии, а также приводятся примеры и способы решения данных проблем.

ABSTRACT

This article discusses current problems of power quality in power supply systems. It analyzes the causes of low-quality electric power, as well as gives examples and ways of solving these problems.

Ключевые слова: качество электроэнергии, электроснабжение, гармонические искажения, перенапряжение, несимметрия напряжения, активные фильтры, пассивные фильтры, ограничители перенапряжения, стабилизаторы напряжения, балансировка нагрузки.

Keywords: power quality, power supply, harmonic distortion, overvoltage, voltage unbalance, active filters, passive filters, overvoltage limiters, voltage stabilizers, load balancing.

С развитием промышленности и нарастанием количества потребляемой электроэнергии актуальность проблемы качества электроэнергии в системах электроснабжения возрастает. В настоящее время качество электроэнергии оказывает влияние на эффективность работы оборудования и надежность электросетей. В данной статье будут рассмотрены основные современные проблемы качества электроэнергии, их причины и примеры, а также возможные способы решения этих проблем.

1. Гармонические искажения

Гармонические искажения являются одной из основных проблем качества электроэнергии. Они возникают из-за наличия нелинейных нагрузок, таких как преобразователи частоты, светодиодные осветительные приборы и другие электронные устройства. Гармонические искажения могут привести к перегреву трансформаторов, снижению мощности и надежности работы оборудования [1].

Пример: В исследовании, проведенном на заводе по производству стали, было обнаружено, что из-за гармонических искажений, вызванных преобразователями частоты, происходит снижение КПД электрических двигателей [1].

2. Перенапряжения

Перенапряжения могут возникнуть из-за атмосферных явлений, коммутационных процессов или неисправностей оборудования. Они могут привести к сбоям и выходу из строя электрооборудования.

Пример: В результате грозы было зафиксировано перенапряжение в сети, что привело к выходу из строя компьютерного оборудования на предприятии [1].

3. Несимметрия напряжения

Несимметрия напряжения возникает при неравномерном распределении нагрузки между фазами [2]. Это может привести к перегреву электрооборудования, снижению эффективности работы и короткому сроку службы оборудования.

Пример: На одной из подстанций было выявлено снижение качества электроэнергии из-за несимметрии напряжения, что приводило к перегреву и снижению ресурса электродвигателей [2].

Для улучшения качества электроэнергии в системах электроснабжения можно предложить следующие решения:

1. Фильтрация гармонических составляющих

Применение активных и пассивных фильтров для устранения гармонических искажений может значительно снизить их влияние на работу электрооборудования.

Пример: Внедрение активного фильтра на заводе по производству стали позволило снизить уровень гармонических искажений и повысить эффективность работы электродвигателей [3].

2. Защита от перенапряжений

Использование ограничителей перенапряжения, автоматических выключателей и стабилизаторов напряжения может предотвратить возникновение перенапряжений и снизить риск выхода из строя оборудования [3].

Пример: Установка ограничителей перенапряжения на предприятии позволила избежать выхода из строя компьютерного оборудования во время грозы.

3. Балансировка нагрузки

Равномерное распределение нагрузки между фазами позволяет снизить несимметрию напряжения и улучшить качество электроэнергии.

Пример: Перераспределение нагрузки на подстанции с учетом мощности потребителей привело к улучшению симметрии напряжений и снижению перегрева электрооборудования [4].

4. Управление реактивной мощностью

Управление реактивной мощностью в системах электроснабжения позволяет уменьшить потери электроэнергии и повысить качество электроэнергии. Это достигается с помощью компенсационных устройств, таких как синхронные конденсаторы и статические компенсаторы реактивной мощности (STATCOM) [5].

Пример: Внедрение STATCOM на предприятии позволило улучшить качество электроэнергии, снизить потери и стабилизировать напряжение в сети [5].

5. Использование энергетических хранилищ

Применение энергетических хранилищ, таких как литий-ионные аккумуляторы или протонно-обменные топливные элементы, может сгладить пиковые нагрузки и флуктуации мощности, вызванные возобновляемыми источниками энергии [6]. Это позволяет стабилизировать напряжение и улучшить качество электроэнергии в системе электроснабжения.

Пример: Интеграция аккумуляторного энергетического хранилища с ветровой электростанцией позволила сгладить флуктуации мощности и улучшить качество электроэнергии в системе электроснабжения [7].

В заключении необходимо отметить, что современные проблемы качества электроэнергии в системах электроснабжения, такие как гармонические искажения, перенапряжения и несимметрия напряжения, являются актуальными для обеспечения надежной и эффективной работы электрооборудования. Решение этих проблем возможно путем применения фильтрации гармонических составляющих, защиты от перенапряжений и балансировки нагрузки. Такие меры позволяют повысить качество электроэнергии и обеспечить стабильную работу систем электроснабжения.

Список литературы:

1. Проблемы качества электроэнергии в системах электроснабжения / З. З. Туйчиев, И. К. Исмоилов, Д. А. Турсунов, Б. Б. Бойназаров // Проблемы науки. – 2019. – № 10(46). – С. 15-18. – EDN KVBKRW.
2. Макашева С.И. Качество тока: аспекты оценки и нормирования / С. И. Макашева, П. С. Пинчуков // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика. – 2020. – Т. 20, № 4. – С. 23-35. – DOI 10.14529/power200403. – EDN HLJSLJ.
3. Попков Е.Н. Современные научные направления Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого в области электроэнергетики / Е. Н. Попков, А. Н. Беляев, С. Г. Зверев // Технический оппонент. – 2019. – № 4(5). – С. 12-16. – EDN ZOTEFN.
4. Воронцов А.В. Оборудование для воспроизводства параметров качества электроэнергии систем электроснабжения / А. В. Воронцов // Практическая силовая электроника. – 2018. – № 3(71). – С. 45-50. – EDN YMBOEH.
5. Куликов А.Л. Проблемы и особенности распределённой электроэнергетики / А. Л. Куликов, В. Л. Осокин, Б. В. Папков // Вестник НГИЭИ. – 2018. – № 11(90). – С. 123-136. – EDN MACFEW.
6. Безручко В.М. Защита фильтров токов нулевой последовательности в ненормальных режимах сети / В. М. Безручко // Технічні науки та технології. – 2018. – № 2(12). – С. 159-166. – EDN VKBHBY.
7. Виноградов А.В. Принципы управления конфигурацией сельских электрических сетей и технические средства их реализации / А. В. Виноградов. – Орел : Общество с ограниченной ответственностью полиграфическая фирма «Картуш», 2022. – 392 с. – ISBN 978-5-9708-0861-0. – EDN DOFZZD.