Джерела перешкод в електричних мережах

гармоніки

Вищі гармоніки (кратні) представляють собою синусоїдальні напруги або
струми, частота яких відрізняється від основної частоти в ціле число раз.

Гармонійні спотворення напруг і струмів з`являються через наявність в мережах частин або обладнання з нелінійної вольт-амперної характеристикою. Головні джерела гармонійних перешкод - перетворюючі і випрямні установки, індукційні і дугові печі, люмінесцентні лампи. З побутового обладнання сильнішими джерелами гармонійних перешкод є телевізори. Певний рівень гармонійних перешкод може створювати і обладнання енергосистем: крутяться машини, трансформатори. Але, звичайно, ці джерела не головні.

Основними джерелами некратних гармонік є:
статичні перетворювачі частоти, ціклоконвертори, індукційні двигуни,
зварювальні машини, дугові печі, системи управління струмами накладеної частоти.

Статичні перетворювачі частоти складаються з випрямляча змінного струму початкової частоти в постійний струм і перетворювача незмінного струму в змінний необхідної частоти. Напруга постійного струму модулюється вихідний частотою перетворювача, внаслідок чого у вхідному струмі з`являються некратні гармоніки.

Статичні перетворювачі частоти вживаються, головним чином, для двигунів з регульованою швидкістю обертання, застосування яких стрімко розвивається. Двигуни потужністю до декількох 10-ов кв приєднуються безпосередньо до низьковольтних мереж, більш масивні - до мереж середньої напруги через власні трансформатори. Існує кілька схем виконання
статичних перетворювачів частоти з різними рисами. Частоти некратних гармонік залежать від вихідної частоти і пульсності перетворювача. Подібні перетворювачі використовуються також для печей, що працюють на середніх частотах.

Ціклоконвертори представляють собою трифазні перетворювачі великої потужності (декілька мегават), які перетворюють трифазний струм початкової частоти в трифазний або однофазовий ток зниженої частоти (зазвичай менше 15 Гц), застосовуваний для харчування тихохідних двигунів великої потужності. Вони складаються з 2-ух керованих випрямлячів, які проводять струм поперемінно то в одному, то в іншому напрямку. Ціклоконвертори вживаються в дуже рідкісних випадках. Токи інтергармонік домагаються 8-10% від струму основної частоти. У зв`язку з великою потужністю ціклоконверторов вони приєднуються до мереж з великою потужністю короткого замикання, тому напруги інтергармонік виявляються малими. Вимірювання, проведені на 2-ух таких установках в Швейцарії, показали, що їх величини в мережах 50 і 220 кВ не перевищують 0,1% від номінальної напруги.

Індукційні двигуни можуть в ряді випадків генерувати інтергармонік через наявність зазору між статором і ротором, особливо в поєднанні з насиченням стали. При звичайній швидкості обертання ротора частоти інтергармонік знаходяться в спектрі 500-2000 Гц, але при запуску мотора «пробігають» весь спектр частот прямо до сталого значення. Перешкоди, створювані двигунами, можуть бути значними при установці їх в кінці довгої смуги низької напруги (понад 1 км). У цих випадках були заміряні інтергармонік величиною до 1%.

Зварювальні машини і дугові сталеплавильні печі генерують широкий і безперервний спектр гармонік.
частоти гармонік і інтергармонік, що генеруються Перетворюва-них
обладнанням.

відхилення напруги

Відмінності напруги обумовлюються конфігурацією навантажень споживачів протягом доби і відповідної роботою пристроїв, що регулюють напруги (трансформатори з РПН).

коливання напруги

 Коливання напруги представляють собою серію конфігурацій випадкового або
повторюваного характеру.

Коливання напруги викликаються роботою електроприймачів з різко-змінним характером вживання потужності і відбуваються при роботі подальшого обладнання:
зварювальних машин опору і дугових, прокатних станів, потужних двигунів зі змінною навантаженням, електродугових сталеплавильних печей.
Стрибкоподібні конфігурації напруги можуть з`являтися також при комутаціях навантажень і електричного обладнання (наприклад: конденсаторних батарей).

Короткострокові провали напруги

Короткострокові провали напруги представляють собою раптові зниження
напруги з його відновленням через інтервал часу від декількох періодів
основної частоти до декількох електронних градусів.

Короткострокові провали напруги викликаються комутаційними процесами в енергосистемах, пов`язаних з маленькими замиканнями, також пуском потужних двигунів. Певна кількість таких провалів, викликаних роботою автоматики енергосистем по ліквідації коротких замикань, не може бути усунуто і споживачі повинні врахувати цю подію.

імпульси напруги

Джерелами імпульсів напруги є комутаційні операції в мережах
енергосистем і грозові явища.

Несиметрія трифазної системи напруг

Несиметрія трифазної системи напруги з`являється, якщо фазні або міжфазні напруги не рівні за амплітудою або кут зсуву між ними не дорівнює 120 ел.
град.

Несиметрія трифазної системи напруг може бути викликана 3-ма причинами: несиметрією характеристик повітряних ліній внаслідок відсутності транспозиції проводів або впровадження подовжених циклів транспозиції. Цей фактор проявляється в більшій мірі на лініях високої напруги;
нерівністю навантажень фаз внаслідок нерівномірного розподілу їх між фазами (періодична несиметрія) або неодновре-менность їх роботи (імовірнісна несиметрія);
- неповнофазного режимами ліній електропередач (після отклю-чення однієї з фаз внаслідок пошкодження).

Ступінь несиметрії напруг, що викликається несиметрією характеристик ліній електропередач, зазвичай, невелика (до 1%). Найбільш значна несиметрія з`являється при неповнофазних режимах роботи ліній електропередач, але такі режими бувають вкрай рідко. Тому основний найбільш поширеною причиною несиметрії є навантаження мережі.

У мережах промислових підприємств джерелами несиметрії можуть бути:
масивні однофазовий навантаження, індукційні плавильні та нагрівальні печі, зварювальні агрегати, печі електрошлакової переплавки;
трифазні електроприймачі тривало працюють в несиметричному режимі, електродуги сталеплавильні печі.

відмінності частоти

Відмінності частоти з`являються внаслідок невідповідності потужності генераторів виробляють електроенергію і споживаної навантаження.
При перевищенні генераторної потужністю потужності навантаження швидкість генераторів зростає, пропорційно їй зростає частота. Потужність, що споживається навантаженням, також зростає, при певному значенні частоти настає баланс між генерується і споживаної потужністю. Подібна картина зниження частоти спостерігається, якщо потужність навантаження перевершує потужність генераторів.