Проблемы обеспечения качества электрической энергии - Энергетика и промышленность России - № 1 (41) январь 2004 года - WWW.EPRUSSIA.RU - информационный портал энергетика
16+
Регистрация
РУС ENG
Расширенный поиск
http://www.eprussia.ru/epr/41/2760.htm
Газета "Энергетика и промышленность России" | № 1 (41) январь 2004 года

Проблемы обеспечения качества электрической энергии

Энергетика И.Т. Горюнов, В.С. Мозгалев, канд. техн. наук В.А. Богданов

Постановлением правительства РФ от 13 августа 1997г. № 1013 электрическая энергия отнесена к числу хозяйственных товаров, подлежащих обязательной сертификации. Во исполнение этого постановления разработана "Система сертификации ГОСТ Р", определяющая временный порядок сертификации электрической энергии.

Государственной Думой 1 декабря 1999 г. был принят проект Федерального закона "О государственном регулировании в области обеспечения электромагнитной совместимости технических средств", в котором содержалось требование об обязательной сертификации электрической энергии.

Письмом президента Российской Федерации Б. Н. Ельцина от 30 декабря 1999 г. № Пр-1737 на имя председателя Совета Федерации Федерального собрания РФ Е. С. Строева проект указанного закона был отклонен.

Несмотря на это, Главгосэнергонадзором и Госстандартом России, а также целым рядом уполномоченных ими организаций предпринимаются действия, имеющие целью обязать энергоснабжающие организации, и в том числе АО Мосэнерго, провести сертификацию электроэнергии.

Работники Госэнергонадзора и Госстандарта не представляют содержания и объема работ по сертификации, не учитывают того, что показатели качества электрической энергии из-за специфики ее производства постоянно меняются. Только этим можно объяснить их попытки навязать энергосистемам проведение работ по сертификации электрической энергии.

Попытки практической реализации требований в АО Мосэнерго выявили целый ряд нерешенных вопросов по научному, организационно-методическому, нормативно-правовому и приборному обеспечению этих мероприятий. Поэтому в данной работе сделана попытка рассмотрения возможных подходов к решению вопросов, связанных с обеспечением качества электроэнергии и ее сертификацией.

Необходимо прежде всего разграничить понятия качество электроэнергии, сертификация электроэнергии и сертификация электротехнического оборудования.

Качество в общем случае должно определять степень соответствия товара, в том числе электрической энергии, некоторой общепринятой совокупности требований потребителей. В случае электроэнергии требования потребителей сформулированы в виде совокупности показателей качества (ПКЭ), для которых ГОСТ 13109 устанавливает нормально и предельно допустимые значения в электрических сетях систем электроснабжения общего назначения переменного трехфазного и однофазного тока частотой 50 Гц.

Сертификация - совокупность действий, выполняемых уполномоченными на то подразделениями с целью определения степени соответствия параметров товара (продукции) установленным требованиям. Кроме того, сертификация должна предусматривать комплекс мероприятий, обеспечивающих стабильность поддержания требуемых показателей качества и их защиту от возможного искажения.

Электрическая энергия, как сертифицируемая продукция, обладает целым рядом особенностей, в числе которых неразрывность и одновременность процессов производства и потребления, когда искажающее влияние на ПКЭ может быть оказано как электроприемниками потребителя, так и привнесено извне в виде кондуктивной электромагнитной помехи, распространяемой по общей электрической сети. При этом источниками искажений качества электрической энергии могут быть как собственные электроприемники, так и электроприемники других потребителей, а также электротехническое оборудование электрических станций и сетей.

Следовательно, обязательным условием обеспечения требуемого качества электроэнергии в электрических сетях общего назначения является исключение возможности применения любых электроприемников и электротехнического оборудования, являющихся источниками искажающих электромагнитных помех. Практически это означает обязательность сертификации всего электротехнического оборудования и электроприемников на электромагнитную совместимость, которая должна проводиться предприятиями-изготовителями.

На стадии проектирования нормируемые значения ПКЭ должны обеспечиваться принятием проектных решений, основанных на применении сертифицированного электроэнергетического оборудования и электроприемников, которые, удовлетворяя требованиям технологического процесса, обеспечивают допустимый уровень электромагнитных помех, вносимый системой электроснабжения как на вновь вводимых, так и на расширяемых и реконструируемых объектах.

Сертификация электрической энергии предполагает измерения ПКЭ длительностью 7 сут., которые должны проводиться "в точках общего присоединения потребителей или приемников электрической энергии к распределительным электрическим сетям центров питания энергоснабжающей организации".

При этом "точка общего присоединения - точка электрической сети энергоснабжающей организации, электрически ближайшая к рассматриваемому потребителю электрической энергии, к которой присоединены или могут быть присоединены другие потребители электрической энергии.

Центр питания - распределительное устройство генераторного напряжения электростанции или распределительное устройство вторичного напряжения понизительной подстанции энергосистемы, к которым присоединены распределительные сети данного района".

Если ПКЭ в контрольных точках общего присоединения соответствуют требованиям ГОСТ 13109 в 20% общего их числа, то энергоснабжающей организации может быть выдан сертификат со сроком действия до 3 лет. Однако вызывает сомнение обоснованность и целесообразность реализации подобного подхода.

Решение вопроса о выдаче сертификата может зависеть от выбора контрольных точек и времени проведения измерений ПКЭ, поскольку качество электроэнергии зависит от режимов работы всех параллельно работающих энергосистем и удовлетворительные значения ПКЭ в летний период не могут служить гарантией отсутствия нарушений ГОСТ 13109 в другие времена года.

Из-за возможности появления кондуктивных помех нельзя гарантировать выполнения требований ГОСТ 13109 в точках общего присоединения в течение всего срока действия сертификата даже при условии, что состав и режимы работы всех потребителей энергосистемы, получившей сертификат, за это время не изменялись.

В то же время для сертификации потребуется проведение огромного объема измерений. Так, в случае Мосэнерго для проведения измерений в 20% всех точек общего присоединения с помощью одного прибора потребуется около 140 тыс. сут. Следовательно, для проведения сертификационных испытаний за разумные сроки (1-2 мес.) потребуется использовать несколько тысяч приборов и соответствующее число специалистов-измерителей. При меньшем числе приборов измерения могут растянуться на годы, и процедура сертификации станет бесконечной и бессмысленной.

Следовательно, предусмотренная сертификация является формальной и дорогостоящей процедурой, которая не гарантирует успешного решения задачи стабильного поддержания требуемого качества электроэнергии, отпускаемой потребителям, и будет периодически отвлекать большие людские и материальные ресурсы энергосистем.

В Мосэнерго, начиная с марта 1998 г., проводятся измерения ПКЭ на шинах разных уровней напряжения всех электростанций, а также на шинах всех предприятий электрических сетей (ПЭС) и Московской кабельной сети, от которых отходят внешние воздушные и кабельные линии электропередачи, по которым осуществляется отпуск электроэнергии в соседние АО-энерго, ПЭС и системы электроснабжения потребителей. Кроме того. Энергосбыт Мосэнерго осуществляет выборочные измерения ПКЭ на шинах центров питания, от которых осуществляется электроснабжение потребителей.

Измерения проводятся с помощью приборов ППКЭ-1-50 персоналом Мосэнерго, прошедшим специальное обучение, сдавшим соответствующие экзамены и получившим разрешение на проведение подобных измерений. Измеряются отклонения частоты и напряжения, коэффициенты несимметрии напряжения по обратной и нулевой последовательностям, коэффициенты искажения синусоидальности формы кривой напряжения и ее гармонических составляющих до 40-й включительно.

Результаты измерений ПКЭ показывают, что с шин всех электрических станций Мосэнерго отпускается электрическая энергия, полностью удовлетворяющая требованиям ГОСТ 13109 по следующим ПКЭ: коэффициенты несимметрии напряжения по обратной и нулевой последовательностям, коэффициенты искажения синусоидальности формы кривой напряжения и ее гармонических составляющих до 40-й включительно. Не обнаружены случаи распространения искажений синусоидальности формы кривой по системообразующей электрической сети Мосэнерго. В то же время на границах раздела между потребителями и энергоснабжающей организацией имеют место случаи превышения допустимых значений ПКЭ по отклонению напряжения, несимметрии и искажениям формы кривой напряжений.

Опыт проведения измерений ПКЭ дает возможность сформулировать ряд положений, реализация которых позволит решить задачу обеспечения требуемого качества электроэнергии, отпускаемой потребителям.

Важнейшей задачей, без решения которой нельзя обеспечить поддержание требуемого качества электроэнергии, является обнаружение и устранение всех источников искажения качества электроэнергии по коэффициентам несимметрии напряжения обратной и нулевой последовательностей и коэффициентам искажения синусоидальности формы кривой напряжения и ее гармонических составляющих.

Сопоставление различных способов решения задачи обнаружения источников искажения по перечисленным ПКЭ показало, что наиболее эффективным является анализ результатов измерений направления и значения потоков мощности раздельно по каждому искажению. Поэтому по инициативе Мосэнерго была начата разработка приборов для измерения потоков мощности, вызванных нарушениями симметрии и искажениями формы кривой. В настоящее время такие приборы разработаны в Московском энергетическом институте (МЭИ) и завершаются разработкой в Московском государственном открытом университете (МГОУ).

Разрабатываемые приборы обеспечивают измерение значений и направления потоков мощности искажений, соответствующих токам обратной и нулевой последовательностей, и потоков мощности искажений по каждой фазе контролируемой сети раздельно для каждой гармонической составляющей со 2-й по 40-ю включительно.

Результаты измерений позволяют решать две важные задачи: обнаружение и количественную оценку мощности источников искажений и экономическое стимулирование мероприятий по нормализации ПКЭ.

Обнаружение источников искажений может осуществляться методом последовательного приближения прибора навстречу потоку мощности анализируемого искажения от места предыдущего измерения.

Наиболее полная характеристика исследуемого центра питания может быть получена при измерении потоков мощности искажений по каждому вводу и всем отходящим линиям одновременно.

Устранение выявленных источников искажений в большинстве случаев связано с существенными затратами времени и средств. Чтобы стимулировать разработку и реализацию мероприятий по нормализации ПКЭ, целесообразно применение дополнительной платы, взимаемой с владельцев оборудования, являющегося источником искажений.

Средняя за расчетный период суммарная с учетом всех составляющих искажений активная и реактивная мощность и соответствующая активная и реактивная энергия могут быть измерены существующими электронными счетчиками.

Для измерения средней мощности и энергии искажений за расчетный период должны применяться специализированные счетчики, изготавливаемые на базе упомянутых приборов. Следовательно, приборы для измерения мощности искажений должны изготавливаться и применяться в двух модификациях: как анализаторы для обнаружения источников искажений и как электросчетчики, обеспечивающие учет энергии искажений за расчетный период.

Чтобы стимулировать проведение мероприятий по нормализации качества электроэнергии, тарифы на активную мощность и электроэнергию искажений должны быть существенно выше действующих тарифов на электроэнергию с нормированными значениями ПКЭ.

Устанавливается допустимый расчетный вклад (ДРВ) потребителя в значение ПКЭ в точке общего присоединения к электрической сети. Для определения допустимых значений ПКЭ в точке общего присоединения до подключения потребителя правила устанавливают оптимизационный и нормативный методы.

Оптимизационный метод основан на использовании специальных программ, требующих большого объема исходных данных. Оценка возможной погрешности задания этих данных затруднительна, и потому не может быть гарантирована необходимая точность получаемых результатов.

Применение нормативного метода основано на допущении, что относительная мощность искажений, приходящаяся на единицу мощности трансформаторов центра питания, одинакова как для всех существующих, так и вновь подключаемых потребителей.

В качестве исходных данных для определения ДРВ используются 30-минутный максимум нагрузки потребителя в часы максимальных нагрузок энергосистемы, максимальная активная мощность трансформаторов центра питания и допустимое значение ПКЭ в центре питания до подключения потребителя.

Практическая реализация правил не встречает затруднений, если осуществляется одновременное подключение потребителей к шинам вновь сооружаемого центра питания. В этом случае разрешение на подключение получат только те потребители, чей фактический вклад в ПКЭ не превышает ДРВ. Потребители, чей фактический, т.е. измеренный после пробного включения, вклад превышает ДРВ, разрешения на присоединение не получат. Они обязаны в установленные сроки провести мероприятия по нормализации ПКЭ. Разрешение на подключение будет выдано только после повторных измерений, подтверждающих допустимость фактических значений ПКЭ.

Однако возможность применения такого подхода при подключении вновь вводимого потребителя к шинам существующего центра питания, от которого уже получают электроэнергию другие потребители, весьма проблематична с нормативно-правовой стороны.

Указанное обстоятельство можно проиллюстрировать на примере, когда значения ПКЭ на шинах центра питания до подключения нового потребителя удовлетворяют требованиям ГОСТ, а фактические, т.е. полученные при пробном включении значения ПКЭ подключаемого потребителя, не превышают ДРВ.

Суммы компенсационных выплат за нарушение ПКЭ по частоте за каждый расчетный период должны в безакцептном порядке переводиться со счетов участников ФОРЭМ, виновных в нарушении частоты, на специальный счет ЦБ РФ. Накопленные суммы остатков с этого счета должны расходоваться на специальные проекты, утверждаемые общим собранием акционеров РАО "ЕЭС России". При этом в качестве первоочередных должны рассматриваться проекты, направленные на сооружение гидроаккумулирующих электростанций, создание мощных потребителей-регуляторов и др.

По ПКЭ - отклонению напряжения для потребителей, которые рассчитываются за активную и реактивную мощность и энергию, может устанавливаться безусловное обязательство энергоснабжающей организации поддерживать в точке общего присоединения или в оговоренной точке контроля значения отклонения напряжения в соответствии с нормами ГОСТ 13109-97.

Для потребителей, которые рассчитываются только за активную мощность и энергию, обязательства энергоснабжающей организации поддерживать в точке общего присоединения или в оговоренной точке контроля значения отклонения напряжения в соответствии с нормами ГОСТ 13109-97 могут дополняться в договоре условиями применения имеющихся у потребителя средств регулирования напряжения и компенсации реактивной мощности.

Чтобы исключить возможность генерации кондуктивных помех электрическим оборудованием электростанций, необходимо проведение измерений и реализация мероприятий по обеспечению требуемых ГОСТ 13109 значений ПКЭ на всех действующих электростанциях. "Указанные измерения и мероприятия были проведены на всех электростанциях Мосэнерго сразу после приобретения приборов ППКЭ-1-50 и обучения персонала пользованию этими приборами.

Должны предусматриваться обязательные контрольные измерения ПКЭ на всех вновь вводимых, реконструируемых и расширяемых электрических станциях и подстанциях.

Кроме того, обязательно должны проводиться измерения ПКЭ в центрах питания вновь вводимых, реконструируемых и расширяемых потребителей. Организовывать и финансировать эти измерения должны владельцы подключаемых систем электроснабжения. Разрешение на эксплуатацию вновь вводимой системы электроснабжения должно выдаваться только при условии, что значения всех ПКЭ, измеренные на общих шинах питания, не превышают нормируемых значений во всех возможных режимах работы.

Одновременно должна проводиться работа по нормализации ПКЭ в рамках рассмотрения претензий по качеству электроэнергии, поступающих от потребителей в подразделения Энергосбыта, Энергонадзора и судебно-арбитражные органы.

Только при выполнении комплекса указанных мероприятий можно в перспективе рассчитывать на то, что для электроснабжающей организации проблема обеспечения качества электрической энергии по всем показателям, установленным ГОСТ, будет сведена к поддержанию частоты (договорного сальдо-перетока) и требуемых графиков напряжения во всех центрах питания электрической сети.



Выводы

1. Предусмотренная сертификация энергосистем по ПКЭ является формальной и доростоящей процедурой, которая не гарантирует решения задачи обеспечения требуемого качества электроэнергии, отпускаемой потребителям, и предполагает периодическое отвлечение больших людских и материальных ресурсов энергосистем для ее проведения.

2. Чтобы стимулировать разработку и реализацию мероприятий по нормализации ПКЭ, предложено взимать дополнительную плату с источников искажений, пропорциональную значению потоков мощности искажений, вызванных нарушениями ПКЭ.

3. Для обнаружения источников искажений ПКЭ и учета потоков мощности искажений, вызванных нарушениями ПКЭ, необходимо организовать серийный выпуск соответствующих приборов и оснащение ими всех энергосистем.

4. Вследствие общесистемного характера ПКЭ по частоте предложено ввести экономическую ответственность всех участников ФОРЭМ за отклонения сальдо-перетоков от заданных согласованных графиков при отклонениях частоты, превышающих нормально допустимые значения.

5. Для обеспечения производства и отпуска электрической энергии, удовлетворяющей требованиям ГОСТ 13109, сразу после приобретения приборов для измерения и анализа ПКЭ должны быть проведены контрольные измерения ПКЭ на всех существующих электростанциях.

6. Измерения ПКЭ должны проводиться на всех вновь сооружаемых, расширяемых и реконструируемых электростанциях, подстанциях и системах электроснабжения потребителей.

7. Постоянно должны проводиться работы по нормализации ПКЭ в рамках рассмотрения претензий по качеству электроэнергии, поступающих от потребителей в подразделения Энергосбыта, Энергонадзора и судебно-арбитражные органы.

Отправить на Email

Для добавления комментария, пожалуйста, авторизуйтесь на сайте

Также читайте в номере № 1 (41) январь 2004 года:

  • ТЭК России в ХХI веке

    С 3 по 5 марта 2004 г. в Москве по инициативе Федерального Собрания Российской Федерации пройдет второй Всероссийский энергетический форум «ТЭК России в ХХI веке», который призван содействовать решению насущных проблем топливно-энергетического комплекса России, выработке стратегии развития ТЭК на ближайшие годы. На форуме планируется обсуждение актуальных экономических и управленческих вопросов нефтегазовой и угледобывающей промышленн...

  • АО-энерго сегодня

    ОАО «Кировэнерго» выходит на свободный рынок 12-18 января 2004 года ОАО «Кировэнерго» принимало участие в торгах на конкурентном рынке электроэнергии, где будет продавать от 5 до 15 процентов установленной (рабочей) мощности Кировских ТЭЦ, а также покупать до 30% электроэнергии. По словам директора дирекции по оптовому рынку электроэнергии ОАО «Кировэнерго» Анатолия Соловьева, электроэнергия, производимая электростанциями ОАО «Киро...

  • Новая жила СИП: особенности выбора

    Все большее распространение в российских распределительных сетях получают воздушные линии (ВЛ) 0,4-1 кВ с самонесущими изолированными проводами (СИП) с алюминиевыми фазными токопроводящими жилами с изоляцией из светостабилизированного сшитого (вулканизированного) полиэтилена. При устройстве таких линий следует обратить особое внимание на заземление как опор ВЛ, так и нулевой жилы СИП. ...

  • США: Мировые цены на нефть должны определяться рынком

    Руководство США считает, что мировые цены на нефть должны определяться рынком, заявил министр энергетики США Спенсер Абрахам на фоне продолжающегося роста цен на нефть. 9 января цены на нефть выросли на NYMEX до $34,70 за баррель, что является самой высокой ценой со времени перед вторжением сил коалиции в Ирак в марте прошлого года. В настоящее время высокие цены на нефть объясняются самым минимальным уровнем товарных запасов нефти в СШ...

  • ЕБРР предоставит кредит «Силовым машинам»

    24 декабря 2003 года генеральный директор концерна «Силовые машины» Е.К. Яковлев подписал соглашение с главой представительства Европейского банка реконструкции и развития в России Виктором Пастором о привлечении долгосрочного кредита на сумму 35 млн. долларов США. ...