Влияние работы бытовых электроприборов на качество электроэнергии

В связи с ростом цен на электроэнергию в настоящее время большое внимание уделяется электроснабжению коммунально-бытовых электроприемников. Особенностью электроснабжения этих потребителей является увеличение количества и потребляемой мощности ранее не применявшихся электрических приемников, таких как: ванны джакузи, бассейны с подогревом воды, нагревательные и охлаждающие устройства и т. д. Поэтому актуальным является рассмотрение влияния работы бытовых электроприборов на качество электроэнергии.

Взаимодействие между электрическими приборами, аппаратами, электрооборудованием и электромагнитной средой и взаимодействие этих технических средствхарактеризуется электромагнитной совместимостью (ЭМС) [1]. Под ЭМС понимают способность электротехнических средств или их элементов нормально функционировать в данной электромагнитной среде, не внося недопустимых электромагнитных помех в эту среду и не испытывая таковых с ее стороны. Если ЭМС не обеспечена, то отдельные элементы электротехнических средств или приборов не обладают заданной помехоустойчивостью к внутренним (между элементами) и внешним (по отношению к прибору) помехам. При этом создаются условия для:

-          функциональных нарушений, связанных с отказами, сокращениями срока службы и выходом из строя оборудования, ложными срабатываниями защиты и т. п.;

-          повреждений средств защиты и безопасности людей;

-          ухудшения качества электроэнергии;

-          ухудшения электромагнитной обстановки в окружающем пространстве;

-          поражения обслуживающего персонала.

Наиболее массовым явлением является изменение амплитуды напряжения, происходящего в электросетях пользователей, включая оборудование и электропроводку внутри здания. Внутренние перенапряжения в электрических сетях возникают в результате коммутаций, как нормальных (включение и отключение линии), так и послеаварийных. Неисправности в системе питания могут быть вызваны причинами: ударами молнии, действием ветра, вмешательством животных или птиц, вмешательством человека (дорожно-транспортные происшествия, повреждение кабельных линий при рытье траншей), отказом электрооборудования.

Перенапряжения могут быть связаны с повреждением, например, в результате отсоединения общего нулевого провода в сетях 380/220 В с глухозаземленной нейтралью питающего трансформатора. При этом соседние фазы оказываются под напряжением, значительно превосходящим U_фном= 220 В. При нарушении нулевого провода возникает несимметричная трехфазная система электрических нагрузок относительно источника питания, сопротивления которой зависят от величины однофазной нагрузки квартир.

Причинами пониженного напряжения может быть одновременное подключение нескольких мощных электроприборов в холодные зимние или жаркие летние месяцы.

Анализ показал, что степень влияния изменений амплитуды напряжения на различные показатели существенно отличается и зависит от вида электроприемников [2]. Бытовые электрические приемники по их назначению и влиянию на электрические сети и окружающее пространство можно разделить на следующие группы:

1.      Пассивные потребители активной мощности (лампы накаливания, нагревательные элементы утюгов, плит, обогревателей);

2.      Электроприемники с трехфазными асинхронными двигателями (приводы станков и механизмов — в гараже и мастерских, лифтов — в многоэтажных домах, насосов — в системе водоснабжения и отопления);

3.      Электроприемники с однофазными асинхронными двигателями (приводы компрессоров холодильников, стиральных машин, кухонного комбайна, вентиляторов, кондиционеров);

4.      Электроприемники с коллекторными двигателями (приводы пылесосов, электродрелей, электромиксеров, электробритв);

5.      Сварочные аппараты переменного и постоянного тока для ремонтных работ в гараже, мастерских;

6.      Выпрямительные устройства для зарядки аккумуляторов в гаражах и аккумуляторов радиоэлектронной аппаратуры;

7.      Радиоэлектронная аппаратура (радиоприемники, телевизоры, телефонно-телеграфная связь, компьютерная техника);

8.      Высокочастотные установки (печи СВЧ, жарочные шкафы);

9.      Лампы разрядные.

Электроприемники этих групп могут находиться в одном коттедже (квартире), многоквартирном жилом доме и тем более в одном жилом квартале, питаемом от одной трансформаторной подстанции, нагрузкой которой являются аналогичные электроприборы магазинов, вычислительных центров, производственных объектов малых предприятий, расположенных в многоквартирных домах или рядом с ними. Воздействие каждого отдельного бытового электроприбора на работу электросети незначительно. Однако в совокупности электроприемники, подключенные к трансформаторной подстанции, оказывают на работу электрической сети существенное влияние.

В табл. приведено распределение бытовых электроприемников различных групп, подключаемых к трансформаторной подстанции (в процентах от общей нагрузки), полученное на основе анализа нагрузки городских трансформаторных подстанций.

Таблица

Распределение бытовых электроприемников различных групп, питаемых от трансформаторной подстанции

Анализ показал, что группы электроприемников 2, 3, 4 (электроприемники с различными электродвигателями) характеризуются активно-индуктивной нагрузкой с частыми пусками, реверсами и отключениями, что является причиной загрузки сети реактивной мощностью и появлением колебаний напряжения, все это влияет на качество электроэнергии потребителей, особенно на работу осветительных и радиоэлектронных приборов. При работе бытовые электроприборы отрицательно воздействуют на электрическую сеть, окружающее пространство и другие электроприборы — загружают сеть реактивной мощностью, создают различные изменения напряжения, отличающиеся от номинального напряжения и пр. Следовательно, работа большинства бытовых электроприборов влияет на качество электроэнергии сети. Поэтому они должны иметь электромагнитную совместимость со смежными электрическими приемниками, включаемыми в общую электрическую сеть.

Литература:

1.                  ГОСТ 13109-97. Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения [Текст]: [межгосударственный стандарт: принят Межгосударственным Советом по стандартизации, метрологии и сертификации 21 ноября 1997 г. (протокол № 12–97): введен с 1 янв. 1999 г.]. - М.: ИПК «Издательство стандартов», 2000. - 42 с.

2.                  Анчарова, Т. В. Электроснабжение и электрооборудование зданий и сооружений/ Т. В. Анчарова. - М.: Форум, 2012. - 504 с.