Счетчик реактивной энергии — это скорее всего, прибор неизвестный домашним пользователям, широко используются и являются основой для расчетов с поставщиком, счетчики активной энергии, измеряемой в Вт-ч или кВт-ч. Домашний пользователь, таким образом, находится в удобном положении — платит только за полезную энергию и не должен интересоваться какой коэффициент мощности в его установке.
Промышленные потребители — в отличие от той первой группы — обязаны, на основании подписанных договоров и часто под угрозой финансовых штрафов, поддерживать коэффициент мощности на должном уровне.
Например, в Польше, распоряжение министра экономики, в отношении подробных условий функционирования энергетической системы будет определять качественные параметры, которые должны быть выполнены поставщиком энергии для различных так называемых групп подключения. Среди этих параметров находятся, например, частота сети, действующее значение напряжения, коэффициент гармонических искажений (THD) и допустимые уровни отдельных гармоник напряжения. Однако поставщик не обязан выполнять эти требования, если получатель энергии не обеспечивает значения коэффициента tgφ ниже 0,4 (значение по договоренности, которое может быть изменено в договоре между поставщиком и потребителем электроэнергии) и/или превышает согласованный уровень потребляемой активной мощности.
Коэффициент tgφ глубоко укоренился в энергетическом законодательстве и его определяют как результат отношения реактивной мощности к активной мощности в данный расчетный период. Если вернуться на некоторое время к треугольнику мощности в синусоидальных системах, то мы заметим, что тангенс угла сдвига фаз между током и напряжением равен отношению реактивной мощности Q к активной мощности P. Таким образом, критерий удержания tgφ ниже 0,4 не означает ничего другого, как только определение, что максимальный уровень подсчитанной реактивной энергии не может быть выше, чем 0,4 от значения полученной активной энергии. Любое потребление реактивной энергии выше договоренности подлежит дополнительной оплате.
Но дает ли знание рассчитываемого таким образом коэффициента tgφ обеим заинтересованным сторонам реальную картину эффективности передачи энергии? Разве не было упомянуто выше, что реактивная мощность является только одной из составляющих неактивной мощности, которые тоже влияют на снижение коэффициента мощности?
Действительно, кажется, что вместо tgφ следовало бы использовать коэффициент мощности PF, который также учитывает и другие факторы.
Сегодняшние правила, к сожалению, не дают другого выбора, поэтому точное измерение реактивной мощности является ключевым моментом. Теперь стоит поставить вопрос: с учетом описанных выше споров по определению реактивной мощности, обеспечивают ли счетчики этой энергии правильные показания? И что же в действительности измеряют обычно используемые счетчики реактивной мощности?
Ответы на эти вопросы можно попробовать получить в стандарте, представленном для этих счетчиков — PN-EN 62053-23. К сожалению и нашему разочарованию, в нем не найдется каких-либо ссылок для измерений в условиях не синусоидальности — расчетные формулы относятся к ситуации с синусом (в стандарте мы можем прочитать, что из «практических» соображений ограничились исключительно синусоидальными процессами). В нем не указаны какие-либо критерии исследований, которые бы позволили проверить характеристики счетчика при искаженных формах напряжений и токов. Также может удивить тот факт, что старая норма PN-EN 61268 (уже отменена) определяла тест, основанный на исследовании точности измерений при 10% уровне третьей гармоники тока.
Нынешняя ситуация оставляет разработчикам счетчиков свободный выбор метода измерения, что, к сожалению, приводит к значительным различиям показаний реактивной энергии при наличии большого уровня гармонических искажений.
Счетчики старого типа, то есть, электромеханические, имеют характеристики, аналогичные фильтру нижних частот — высшие гармоники в нем подавлены, таким образом измерение реактивной мощности в присутствие гармоник очень близко к значению основной составляющей реактивной мощности.
Более распространенные электронные счетчики могут проводить измерение различными методами. Например, они могут измерять активную мощность и полную мощность и вычислить реактивную мощность из треугольника мощности (квадратный корень из суммы квадратов двух этих мощностей). Так действительно, в свете стандарта IEEE 1459-2000, они измеряют неактивную мощность, а не реактивную. Другой производитель может использовать метод со смещением фазы напряжения на 90 градусов, что дает результат приближенный к основной гармонике реактивной мощности.
Чем больше содержание гармоник, тем больше будет разница в показаниях, и конечно в результате будет другая плата за начисленную энергию.
Как уже указывалось ранее, измерение реактивной мощности в 3-проводных несбалансированных системах с помощью обычных счетчиков покрываться дополнительной ошибкой, вызванной созданием внутри счетчика виртуального нуля, имеющего мало общего с реальным нулем приемника.
Что еще хуже, производители обычно не дают никакой информации о применяемом методе измерения.
Остается только с нетерпением ждать следующей версии стандарта, которая — будем надеяться — определит гораздо более точный метод измерения и также метод исследования в несинусоидальных условиях.
|
