Как регулярный мониторинг контроля качества электроэнергии на предприятии сокращает расходы на покупку, обновление, ТО и ремонт технологического оборудования?

Нормативные документы определяют критерии качества электроэнергии: напряжение, частоту, форму сигнала, коэффициент мощности и другие параметры. Все процессы в энергетической отрасли регламентируется федеральными законами (№ 261-ФЗ), государственными стандартами (ГОСТ Р 50571.1-2009, ГОСТ 32144-2013, ГОСТ 13109-97), ПУЭ. Специалисты разрабатывают, внедряют и контролируют выполнение энергетических стратегий правительства, планы и национальные программы по электросбережению.

Контроль качества электроэнергии на предприятии напрямую влияет на эффективность работы производственного оборудования, качество связи и экономические показатели. Отклонение от нормативных параметров сетей — прямой путь к простоям средств производства. В результате увеличивается длительность технологического цикла, предприятие получает меньше прибыли, срывает сроки поставки продукции, теряет репутацию и доверие заказчиков.

Эффективность и длительность работы оборудования зависит от количества циклов включений и выключений. Из-за нестабильного электроснабжения увеличивается количество запусков, техника быстрее изнашивается. Особый вред наносится электронным компонентам: системам контроля безопасности высокоточного оборудования, блокам управления производственными процессами.

Иногда отклонения от критериев качества электросети становятся причинами аварийных ситуаций, травмирования людей и повреждения имущества. При частых простоях персонал халатно относится к своим обязанностям, падает производительности труда. Чтобы предупредить возникновение чрезвычайных ситуаций, компании увеличивают расходы на ремонт, внеплановое техническое обслуживание, закупку запасных частей, ИБП.

Специалисты «Техлабэксперт» предлагают потребителям электроэнергии современные решения, которые существенно уменьшают вред от несоответствия параметров сетей нормативным значениям.

Сетевое напряжение

По стандарту, рабочее напряжения переменного тока в однофазной системе равно 230 В, трехфазной электросети — 400 В. Допустимое отклонения: ±5% от номинала (нормативный уровень). При перегрузке (или значительных колебаниях нагрузки) допускается отклонение до ±10%.

Пик нагрузки возникает при максимальном расходовании электроэнергии, когда одновременно подключаются несколько мощных потребителей. В районах промышленной застройки расход энергии возрастает зимой, пик приходится на часы работы. Второй вариант — перезапуск крупных производств.

Для примера рассмотрим экономическую ситуацию на Дальнем Востоке, где 2024 году значительно возросли показатели. По сообщению портала «РБК» от 28.08.2025 года, в этот период резко увеличилось потребление энергии.  

Аналогичная ситуация наблюдается в федеральных округах: ЦФО и СЗФО. В годовом выражении показатель увеличился на 8%.

Причины отклонения от нормальных значений тока связаны с ошибками в расчетах, износом, неисправностями сетей и природными явлениями: ударами молний, сильными ветрами и наводнениями. Попадание молнии в линию электропередач вызывает резкие скачки напряжения у всех потребителей. Когда проектируют современные энергосистемы, предусматривают устройства защиты от молний, однако даже современные системы реагируют на ситуацию, например, изменением напряжения. Аналогичные явления происходят при разливе рек, прорыве дамб, ураганах и других природных катаклизмах.

Причины локальных отклонений от нормального значения напряжения: неисправная проводка, нарушение правил эксплуатации, плохой контакт или обрыв нулевого проводника.

Меры для решения проблемы с регулярными перепадами напряжения на предприятии: установка стабилизаторов, использование автоматических систем управления, покупка резервных источников питания (генераторов, ИБП). Предприятиям рекомендуется усилить регулярный мониторинг качества электроэнергии с использованием современных анализаторов.

Негативные последствия непринятия мер

В декабре 2024 года сотрудники ФГБОУ ВО «НИУ «МЭИ» провели интересное исследование. Цель программы — выяснить влияние значительного падения напряжения на работу производственного оборудования.

Специалисты опубликовали выводы. Отклонение от нормативных параметров удлиняет и ухудшает условия протекания технологического процесса. Например, при снижении напряжения на 10% технологический цикл увеличивается на 15-20%.

В заключении говорится о снижении производительности труда, нанесении вреда здоровью людей, увеличении времени на повторный запуск оборудования, а также дополнительных затратах. В результате анализа вредного производства — изготовления хлора и каустической соды — выяснилось: «провалы» напряжения вызывают резкое увеличение износа анодов. При отклонении более 10% возможно полное отключение оборудования. Чтобы запустить технические устройства повторно, потребовалось от 15 минут до 24 часов.

Уменьшенное напряжение ускоряют износ электродвигателей, особенно асинхронных машин. При падении напряжения более чем на 15%, двигатель может остановиться. Явление происходит, когда соотношение моментов сил изменяется: W > M. Под символом W понимают момент сопротивления, M — вращение. Длительная работа в условиях пониженного напряжения влияет на ресурс износа изоляции: срок службы обмоток сокращается в два раза.

Нестабильность напряжения ведет к падению качества продукции. Анализ процесса точечной сварки показал: при изменении напряжения более чем на 15%, в брак может отравиться вся партия.

Результаты исследования доказывают необходимость контроля качества электроэнергии сетей и локального управления процессом. Дополнительные затраты окупаются за счет увеличения прибыли, обусловленной стабильной работой производственного оборудования и уменьшением экономических потерь.

Частота в сети переменного тока

В нормальных условиях параметр равен 50 Гц ± 0.5 Гц. При кратковременных колебаниях частоты допустимо отклонение в пределах ±1 Гц, действующее ограниченное время.

В ходе исследования специалисты «МЭИ» установили, что уменьшение частоты более 1% приводит к снижению мощности нагрузки асинхронного двигателя на 3%. Несоответствие параметра электросети влияет на производительность и стабильность работы оборудования. 

Максимальный вред изменение частоты наносит электрооборудованию с сердечниками из электротехнической стали. Из-за повышения температуры магнитопроводов нагреваются электродвигатели и трансформаторы, как следствие, срок службы устройств сокращается. В критических ситуациях, когда значение падает ниже 46 Гц, возникает «лавина частоты». При неконтролируемом изменении важного критерия качества энергосистема предприятия выходит из строя. Для восстановления работы требуется тщательная проверка параметров сети и оборудования. 

Проверенный способ минимизации рисков и повышения эффективности производства — разработка специальной программы. План мероприятий включает пункты: внедрение систем управления энергопотреблением (например, ETAP), ручных и автоматических методов регулировки частоты, АСУЭ, тщательного мониторинга параметров сети. Наиболее востребованные решения: комплексы «НЕВА» и ГК «Текон», программы Runa WFE, системы «Global-Energy».

Форма сигнала

Нормой считается синусоидальная форма напряжения. Допустимое отклонение коэффициента искажения синусоидальности (THD) — не более 5%. Особые нормы установлены для гармонических составляющих напряжения до 40-го порядка. Допускается суммарный коэффициент гармонических составляющих (Ки) — не более 8% в течение 95% времени.

Гармоники в электрических сетях — паразитные сигналы с частотами, кратными 50 Гц. Искажения вызваны подключением к электросети оборудования и приборов с нелинейными вольт-амперными характеристиками. Например, сварочных аппаратов, ИБП, полупроводниковых устройств и техники с ферромагнитными магнитопроводами. Перечисленное оборудование потребляет несинусоидальный ток и искажает синусоидальный сигнал напряжения.

Кроме подключения мощных устройств, причинами возникновения гармоник могут быть нелинейные нагрузки или неисправное оборудование: с изношенными компонентами, плохими контактами.

Последствия игнорирования проблемы

В 2023 году журнал «Вестник ЮУрГУ» опубликовал результаты исследования вреда от гармоник на двигатели и трансформаторы. Наглядные доказательства свидетельствуют об увеличении тепловых потерь, уменьшении срока службы агрегатов на 30-50%, возрастании ложных срабатываний защитных устройств. В заключении приведены графики, фотографии и расчеты экономических потерь. Предприятия чаще ремонтируют оборудование и покупают больше запчастей.

Эксперты «Техлабэксперт» предлагают способ борьбы с гармониками — фильтрацию. В зависимости от конкретных условий, специалист подберет нужный фильтр: с последовательными LC цепочками, настроенными на подавление определенной гармоники, или устройство, пропускающее только основную частоту.

Мы профессионалы, которые отвечают за результаты труда, ценят доверие заказчиков и берегут деловую репутацию. Обращайтесь в компанию «Техлабэксперт», чтобы проконсультироваться по электробезопасности, заказать регулярный мониторинг или единичную услугу измерения параметров электросетей и установок.