SONEL - удобно, точно, надежно!
Наша библиотека
Многозначные меры электрического сопротивления SONEL
Аттестация рабочих мест с люксметром LXP-1
Указатели напряжения и правильности чередования фаз серии TKF
«Лучшая защита – это... изоляция»
Новое поколение измерителей параметров электроизоляции серии MIC
ТЕСТ-ДРАЙВ MRU-200
КЛАССИЧЕСКИЕ ПРEЕМНИКИ
Новое поколение многофункциональных измерителей
Великий комбинатор. Первое знакомство с многофункциональным измерителем MPI-525
Комплекты для поиска скрытых коммуникаций LKZ-700
Оранжевая эволюция электроизмерительных клещей
MPI-502 УЛЬТРА
А класс. PQM-701 Анализатор параметров качества электрической энергии
Теория и практика измерения параметров качества электроэнергии
Восстановление ресурса аккумуляторов SONEL
Измерение сопротивления заземляющих устройств
Импульсный метод измерения заземляющих устройств в вопросах и ответах
Тепловизоры KT-160, KT-160A
MZC-304, MZC-305 Новые измерители сопротивления петли короткого замыкания
Измерение полного сопротивления петли короткого замыкания
Аксессуары для измерителей SONEL
АБСОЛЮТНЫЙ НОЛЬ. Диапазоны измерения и отображения
Превосходство как наваждение
ТРЕТИЙ, НЕ ЛИШНИЙ
О периодичности испытаний электрооборудования
Магазин мер сопротивлений
Техника безопасности на досуге
Элементы питания
Значение закона Ома
Трехфазная система ЭДС
Первые исследования электрического напряжения
Электробезопасность на улице
Аккумуляторы
Битва электрических королей
Электромагнитный двигатель
Человека защитит УЗО
Об устройствах защитного отключения (УЗО)
Токи утечки в электроустановках зданий
Автоматический выключатель
Схемы измерений заземлителей
Основные характеристики заземлителей
Напряжение прикосновения
Напряжение прикосновения (дополнение)
Защита трубопроводов от коррозии
Измерения сопротивления изоляции проводов, кабелей, силового электрооборудования и аппаратов
Измерение сопротивления постоянному току
Измерение параметров качества электрической изоляции
Качество электрической энергии
Качество электроэнергии — основы мониторинга и анализа
Доклад Министра энергетики С.И.Шматко в рамках «Правительственного часа» на заседании Государственной Думы Федерального Собрания Российской Федерации (3 июня 2009 года)
Новый стандарт по качеству электрической энергии
Параметры качества электроэнергии
Наша библиотека
Главная // Наша библиотека // Статьи // Качество электрической энергии // 4.5. Влияние несинусоидальности напряжения

4.5. Влияние несинусоидальности напряжения

4.5. Влияние несинусоидальности напряжения

ЭП с нелинейными вольт-амперными характеристиками потребляют из сети несинусоидальные токи при подведении к их зажимам синусоидального напряжения. Токи высших гармоник, проходя по элементам сети, создают падения напряжения в сопротивлениях этих элементов и, накладываясь на основную синусоиду напряжения, приводят к искажениям формы кривой напряжения в узлах электрической сети. В связи с этим ЭП с нелинейной вольт-амперной характеристикой часто называют источниками высших гармоник.

Наиболее серьезные нарушения КЭ в электрической сети имеют место при работе мощных управляемых вентильных преобразователей . При этом порядок высших гармонических составляющих тока и напряжения в сети определяется по формуле

При этом порядок высших гармонических составляющих тока и напряжения в сети определяется по формуле (4.9)

где m — число фаз выпрямления;
k — последовательный ряд натуральных чисел (0,1,2…).

В зависимости от схемы выпрямления вентильные преобразователи генерируют в сеть следующие гармоники тока: при 6-фазной схеме — до 19-го порядка; при 12-фазной схеме — до 25-го порядка включительно.

Коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения в сетях с электродуговыми сталеплавильными и руднотермическими печами определяется в основном 2, 3, 4, 5, 7-й гармониками.

Коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения установок дуговой и контактной сварки определяется в основном 5, 7, 11, 13-й гармониками.

Токи 3-й и 5-й гармоник газоразрядных ламп составляют 10 и 3 % от тока 1-й гармоники. Эти токи совпадают по фазе в соответствующих линейных проводах сети и, складываясь в нулевом проводе сети 380/220 В, обусловливают ток в нем, почти равный току в фазном проводе. Остальными гармониками для газоразрядных ламп можно пренебречь .

Исследования кривой тока намагничивания трансформаторов , включенных в сеть синусоидального напряжения, показали, что при трехстержневом сердечнике и соединениях обмоток U/U; и /U; в электрической сети имеются все нечетные гармоники, в том числе гармоники, кратные трем. Гармоники, кратные трем, обусловлены несимметрией намагничивающих токов по фазам:

(4.10)

Действующее значение намагничивающего тока трансформатора:

(4.11)

Токи намагничивания образуют системы токов прямой и обратной последовательности, которые по абсолютной величине одинаковы для гармоник, кратных трем. Для других нечетных гармоник токи обратной последовательности составляют около 0,25 токов прямой последовательности .

Если на вводы трансформаторов подается несинусоидальное напряжение возникают дополнительные составляющие высших гармоник тока. Трансформаторы ГПП дают 5-ю гармонику небольшой величины .

В целом несинусоидальные режимы обладают теми же недостатками, что и несимметричные.

Высшие гармоники тока и напряжения вызывают дополнительные потери активной мощности во всех элементах системы электроснабжения: в линиях электропередачи , трансформаторах , электрических машинах , статических конденсаторах , так как сопротивления этих элементов зависят от частоты.

Так, например, емкостное сопротивление конденсаторов, устанавливаемых в целях компенсации реактивной мощности, с повышением частоты подводимого напряжения уменьшается. Поэтому, если в напряжении питающей сети есть высшие гармоники, то сопротивление конденсаторов на этих гармониках оказывается значительно ниже, чем на частоте 50 Гц. Из-за этого в конденсаторах, предназначенных для компенсации реактивной мощности, даже небольшие напряжения высших гармоник могут вызвать значительные токи гармоник. На предприятиях с большим удельным весом нелинейных нагрузок батареи конденсаторов работают плохо. Они или отключаются защитой от перегрузки по току или за короткий срок выходят из строя из-за вспучивания банок (или ускоренного старения изоляции). Известны случаи, когда на предприятиях с развитой кабельной сетью напряжением 6 — 10 кВ батареи конденсаторов оказываются в режиме резонанса токов (или близких к этому режиму) на частоте какой-либо из гармоник, что приводит к опасной перегрузке их по току.

Высшие гармоники вызывают:
— Паразитные поля и электромагнитные моменты в синхронных и асинхронных двигателях, которые ухудшают механические характеристики и КПД машины. В результате необратимых физико-химических процессов, протекающих под воздействием полей высших гармоник, а также повышенного нагрева токоведущих частей наблюдается:

  • ускоренное старение изоляции электрических машин, трансформаторов, кабелей;
  • ухудшение коэффициента мощности ЭП; 
  • ухудшение или нарушение работы устройств автоматики, телемеханики, компьютерной техники и других устройств с элементами электроники;
  • погрешности измерений индукционных счетчиков электроэнергии, которые приводят к неполному учету потребляемой электроэнергии;
  • нарушение работы самих вентильных преобразователей при высоком уровне высших гармонических составляющих.
— Наличие высших гармоник неблагоприятно сказывается на работе не только электрооборудования потребителей, но и электронных устройствах в энергосистемах.
— Для некоторых установок (система импульсно-фазового управления вентильными преобразователями, комплектные устройства автоматики и др.) допустимые значения отдельных гармоник тока (напряжения) указываются изготовителем в паспорте изделия.
— Кривая напряжения, подводимого к ЭП, не должна содержать высших гармоник в установившемся режиме работы электросети. Следует подчеркнуть, что в условиях работы ЭП, несинусоидальность напряжения проявляется совместно с действиями других влияющих факторов и поэтому необходимо рассматривать всю совокупность факторов совместно.