Източници на смущения в електрическите мрежи

Хармоници

Висшите хармоници (кратни) са синусоидални напрежения или токове, чиято честота се различава от основната честота с цял брой пъти.

Хармонични изкривявания на напрежения и токове възникват поради наличието на елементи или оборудване в мрежите с нелинейна характеристика ток-напрежение. Основните източници на хармонични смущения са преобразуватели и токоизправители, индукционни и дъгови пещи, флуоресцентни лампи. Телевизорите са най -честите източници на хармонични смущения в битовото оборудване. Определено ниво на хармонични смущения може да бъде създадено и от оборудването на електроенергийната система: въртящи се машини, трансформатори. По правило обаче тези източници не са основните.

Основните източници на некратни хармоници са: преобразуватели на статична честота, циклоконвертори, асинхронни двигатели, заваръчни машини, дъгови пещи, системи за управление на честотен ток с наслагване.

Статичните честотни преобразуватели се състоят от AC-to-DC токоизправител и DC-to-AC преобразувател с необходимата честота. Постоянното напрежение се модулира от изходната честота на преобразувателя, в резултат на което във входния ток се появяват множество хармоници.

Статичните честотни преобразуватели се използват главно за двигатели с променлива скорост, чието приложение бързо се развива. Двигателите с капацитет до няколко десетки киловата са свързани директно към нисковолтови мрежи, по-мощни-към мрежи със средно напрежение чрез собствени трансформатори. Има няколко схеми на изпълнение статични честотни преобразуватели с различни характеристики. Честотите на некратните хармоници зависят от изходната честота и честотата на импулсите на преобразувателя. Подобни преобразуватели се използват и за пещи, работещи на средни честоти.

Циклоконверторите са трифазни преобразуватели с висока мощност (няколко мегавата), които преобразуват трифазен ток от първоначалната честота в трифазен или еднофазен ток с намалена честота (обикновено по-малко от 15 Hz), използвани за захранване на ниско- скоростни двигатели с висока мощност. Те се състоят от два управляеми токоизправителя, които провеждат ток последователно в едната или другата посока. Циклоконверторите се използват в много редки случаи. Интерхармоничните токове достигат 8-10% от тока на основната честота. Поради голямата мощност на циклоконверторите, те са свързани към мрежи с висока мощност на късо съединение, така че междухармоничните напрежения са ниски. Измерванията, проведени в две такива инсталации в Швейцария, показаха, че техните стойности в мрежи от 50 и 220 kV не надвишават 0,1% от номиналното напрежение.

Асинхронните двигатели в някои случаи могат да генерират интерхармонии поради пролуката между статора и ротора, особено когато се комбинират със насищане на стомана. При нормална скорост на ротора интерхармоничните честоти са в диапазона 500-2000 Hz, но при стартиране на двигателя те «преминават» през целия честотен диапазон до стойността на стационарно състояние. Смущенията от двигателите могат да бъдат значителни, когато са инсталирани в края на дълга линия с ниско напрежение (повече от 1 км). В тези случаи бяха измерени интерхармонии до 1%.

Заваръчните машини и електрическите дъгови пещи генерират широк и непрекъснат спектър от хармоници. честоти на хармоници и интерхармонии, генерирани от преобразувателя оборудване.

Отклонение на напрежението

Отклоненията в напрежението се причиняват от промени в натоварването на потребителите през деня и от съответната работа на устройства за регулиране на напрежението (трансформатори с превключватели на натоварване).

Колебания на напрежението

Колебанията на напрежението са поредица от случайни или случайни промени. циклично.

Колебанията в напрежението се причиняват от работата на електрически приемници с рязко променлив характер на консумация на енергия и възникват по време на работа на следното оборудване: машини за заваряване и дъгова заварка, валцовани мелници, мощни двигатели с променливо натоварване, електрически дъгови пещи за производство на стомана. Рязки промени в напрежението могат да възникнат и при превключване на товари и електрическо оборудване (например: кондензаторни банки).

Краткосрочни спадове на напрежението

Краткосрочните спадове на напрежението са неочаквани спадове напрежение с възстановяването му след времеви интервал от няколко периода основна честота до няколко електрически степени.

Краткосрочните спадове на напрежението се причиняват от процеси на превключване в електроенергийните системи, свързани с късо съединение, както и от стартиране на мощни двигатели. Определен брой такива повреди, причинени от работата на автоматизацията на енергийните системи за елиминиране на късо съединение, не могат да бъдат отстранени и потребителите трябва да вземат предвид това обстоятелство.

Импулси на напрежение

Източници на импулси на напрежение са комутационни операции в мрежи електроенергийни системи и гръмотевични бури.

Дисбаланс на трифазна система за напрежение

Асиметрията на трифазна система с напрежение възниква, ако фазовото или фазовото напрежение не са равни по амплитуда или ъгълът на изместване между тях не е равен на 120 el. градушка.

Асиметрията на трифазната система за напрежение може да бъде причинена от три причини: асиметрията на параметрите на въздушните линии поради липсата на транспониране на проводници или използването на удължени цикли на транспониране. Този фактор се проявява главно върху линии с високо напрежение; неравенство на фазовите натоварвания поради неравномерното им разпределение между фазите (системна асиметрия) или несимултанността на тяхната работа (вероятностна асиметрия); — нефазови режими на електропроводи (след прекъсване на една от фазите поради повреда).

Степента на дисбаланс на напрежението, причинена от асиметрията на параметрите на електропроводите, обикновено е малка (до 1%). Най-значимата асиметрия възниква, когато електропроводите работят в режими с непълна фаза, но такива режими са много редки. Следователно основната най -честа причина за дисбаланс е натоварването на мрежата.

В индустриалните мрежи източници на асиметрия могат да бъдат: мощни еднофазни натоварвания, индукционни топилни и отоплителни пещи, заваръчни агрегати, пещи за топене на електрошлак; трифазни електрически приемници, работещи в асиметричен режим за дълго време, електрически дъгови стоманени пещи.

Отклонение на честотата

Отклоненията в честотата възникват поради несъответствие между мощността на генераторите, генериращи електричество, и консумирания товар. Когато мощността на генератора надвишава мощността на натоварване, скоростта на генераторите се увеличава, а честотата се увеличава пропорционално. Консумираната от товара мощност също се увеличава; при определена честотна стойност възниква баланс между генерираната и консумираната мощност. Подобен модел на намаляване на честотата се наблюдава, ако мощността на товара надвишава мощността на генераторите.