Elektri kvaliteet: peamised probleemid ja nende põhjused

Ajalooliselt on tehnika areng tihedalt seotud elektri kasutamisega. Infotehnoloogia, jõuelektroonika, muutuva kiirusega ajamite ja energiasäästliku valgustuse laialdane kasutuselevõtt 21. sajandil on muutnud elektriliste koormuste olemust. Need koormused on muutunud nii elektrienergia kvaliteediprobleemide ohvriteks kui ka süüdlasteks.

Õiguslik alus

Seni pole maailmas selle mõiste ranget üldtunnustatud määratlust. Kõige universaalsema pakkus välja IEC elektromagnetilise ühilduvuse nõuandekomitee ja see kõlab järgmiselt: „Toite kvaliteet on parameetrite kogum, mis iseloomustab kasutajale tavapärastes töötingimustes energiaga varustamise protsessi omadused, mis määravad allika ja pinge indikaatorite järjepidevuse (väärtus, asümmeetria, sagedus, lainekuju, faas)". Selle laiemas tähenduses viitab see termin müüjapiirangute kogumile, mis tagab klientidele, et seadmed töötavad ilma jõudlust kaotamata või kahjustamata.

Seoses Venemaa liitumisega WTO-ga peavad kõik kaubale, sealhulgas elektrile esitatavad nõuded vastama rahvusvahelise standardi nõuetele. Alates 2014. aasta juulist on GOST 321444–2013 saanud ainsaks dokumendiks, mis määrab kindlaks nõuded elektrienergia kvaliteedile Vene Föderatsiooni territooriumil. Selle preambulis on kirjas, et dokument arvestab Euroopa piirkondliku standardi EN 50160-2010 nõudeid.

Elektriomadused

Elekter on kõige mitmekülgsem ja kohanemisvõimelisem energiavorm. Seda kasutatakse muudeks vormideks: soojus, valgus, liikumine, elektromagnetilised ja akustilised vibratsioonid jne. See elektri omadus on kaasaegse telekommunikatsiooni, transpordi, tööstuse ja infotehnoloogia aluseks.

Elekter tarnitakse tarbijatele kaubana, millel on selle sobivust ja kasulikkust määravad näitajad. Võib öelda, et viis parameetrit määratlevad selle tootena.:

1. Amplituud.
2. Sagedus.
3. Signaali kuju.
4. Faasi sümmeetria.
5. Järjepidevus.

Elektri kasutamisel on soovitav, et vahelduvpingel oleks konstantne sagedus, siinuslainepikkus ja konstantne faas. Praktikas on nende parameetrite ebastabiilsust põhjustavad paljud tegurid. Elektrikvaliteedi näitajate muutumise peamiseks põhjuseks on asjaolu, et toodet kasutab klient. See eristab seda tavalistest toodetest.

Põhjused ja tagajärjed

Vääramatu jõud võib tõsiselt kahjustada elektrivõrkude tööd. Kui me ei võta arvesse looduskatastroofe, ilmastikutingimusi, poliitilist ebastabiilsust või tahtlikku kahju, siis peamised kvaliteeti mõjutavad põhjused, võib jagada kahte kategooriasse:

1. Probleemid tarnijatega.
2. Koormustega seotud probleemid.

Nende kahe eraldamine ei ole täielik, kuna seadmete häired ühes süsteemis võivad teist kahjustada või hävitada. Näiteks kaar tehase ahjus võib selle sisselülitamisel põhjustada lühiajalise pingelanguse naaberkasutajates. Kõige levinumad probleemid, mis on seotud just elektrienergia tootmise ja tarbijatele edastamisega, on põhjustatud peamiselt äikesetormide, seadmete rikete, jaotusvõrgu rikete, hooldustööde ja ümberlülitamine.

​Tarbija poolel on kõige levinumad koormused rasketest kanderakettidest ja elektrimürast. Peamised probleemide allikad on:

• suured mootorid;
• keevitusseadmed;
• meditsiiniseadmed, nagu magnetresonantstomograafia ja röntgeniseadmed;
• valgustusliiteseadised;
• laadimisseade;
• katkematud toiteallikad.

Elektrienergia kõige olulisem näitaja kasutaja jaoks on pinge katkematus. Inimtegevuses on palju valdkondi, kus elektrivarustuse katkemine on pöördumatu tagajärjed, näiteks pidevas tsüklis töötavad tehnoloogilised liinid, meditsiiniasutused. Selliste tarbijate jaoks võib isegi lühiajaline elektrikatkestus põhjustada märkimisväärset majanduslikku kahju. Muudel juhtudel võib tegeliku signaali läheduse puudumine ideaalile põhjustada:

• seadmete rike või talitlushäire;
• masinate (trafod, mootorid jne) ülekuumenemine;
• seadmete kasutusea vähendamine;
• tundlike seadmete kahjustamine;
• sidehäired;
• kadude suurenemine jaotussüsteemis;
• värelev valgustus.

Vanad, eelmisest sajandist pärit mehaanilised seadmed on piisavalt töökindlad, et taluda väikseid pingemuutusi ilma nende tööd mõjutamata. Viimaste aastate tehnoloogilised edusammud tarbe- ja tööstuselektroonikas on toonud kaasa aastal tekkis suur intelligentsete seadmete pargi, mis töötavad vahelduvvoolu muundurite kaudu konstantne.

Need seadmed ei ole mitte ainult väga tundlikud pingeparameetrite kõrvalekallete suhtes ideaalsest, vaid nad on ise ka muude seadmete probleemide allikaks, luues võrgus harmoonilisi.

Kvaliteedi parandamise viisid

Saadaval on palju meetodeid, mis aitavad võidelda halva toitekvaliteediga seotud probleemidega. Tarbijate suurimad väljakutsed ei ole tavaliselt füüsiliste seadmete kahjustamine, vaid tootlikkuse vähenemine ja kulukad seisakud. Nagu haiguste puhul, on haigusi palju lihtsam ja odavam ennetada kui diagnoosida ja ravida. Mõned lahendused aitavad probleeme minimeerida:

1. Harmooniliste filtrite paigaldamine. Filtreerimisomadused tuleb hoolikalt kohandada iga konkreetse seadmega.
2. Tundlike elektrooniliste koormuste eraldamine. Spetsiaalsed vooluringid tähendavad eraldi faasi- ja nullahelaid ning individuaalset maandust.
3. Väljalaskeavade arvu piiramine vooluringis. See vähendab pingelangust ja seadmete koostalitlusvõimet.
4. Metallekraanide kasutamine. Õigesti maandatud kanalid tagavad usaldusväärse varjestuse.
5. Kvaliteetne piksekaitse.
6. Ülepingekaitseseadmete paigaldamine. Ülepingekaitse on üks kõige odavamaid meetodeid teie seadmete kaitsmiseks.
7. Katkematu toiteallika paigaldamine. See mitte ainult ei hoia seadmeid töös voolukatkestuse ajal, vaid kaitseb ka voolupingete eest.

Energiavarustuse parameetrite rikkumise esialgne põhjalik uurimine ja nende põhjuste väljaselgitamine ei ole kunagi üleliigne. Rasketel juhtudel on soovitatav kasutada professionaalset inseneriabi.

Võib öelda, et viimasel kümnendil on tarbijate elektrivarustuse probleemid teravamaks muutunud, kuigi põhimõtteliselt ei ole toitesüsteemide kvaliteet maailmas muutunud. Muutus seisneb selles, et tänapäeva ühiskonnast on saanud intelligentse elektroonika suur tarbija. Uued tehnoloogiad on süvendanud alati eksisteerinud energiavarustuse probleeme.