Zdroje porúch v elektrických sieťach

Harmoniky

Vyššie harmonické (násobky) sú sínusové napätia alebo prúdy, ktorých frekvencia sa líši od základnej frekvencie niekoľkonásobne.

Harmonické skreslenia napätí a prúdov sa vyskytujú v dôsledku prítomnosti prvkov alebo zariadení v sieťach s nelineárnou charakteristikou prúd-napätie. Hlavnými zdrojmi harmonického rušenia sú meniče a usmerňovače, indukčné a oblúkové pece, žiarivky. Televízory sú najčastejším zdrojom harmonického rušenia vo vybavení domácnosti. Určitú úroveň harmonických porúch môže vytvárať aj vybavenie elektrizačnej sústavy: točivé stroje, transformátory. Spravidla však tieto zdroje nie sú hlavné.

Hlavnými zdrojmi viacnásobných harmonických sú: statické frekvenčné meniče, cyklokonvertory, asynchrónne motory, zváracie stroje, oblúkové pece, superponované frekvenčné systémy riadenia prúdu.

Statické frekvenčné meniče pozostávajú z usmerňovača striedavého na jednosmerný prúd a z meniča jednosmerného na striedavý prúd s požadovanou frekvenciou.Jednosmerné napätie je modulované výstupnou frekvenciou meniča, čo má za následok výskyt viacerých harmonických vo vstupnom prúde.

Statické frekvenčné meniče sa používajú hlavne pre motory s premenlivými otáčkami, ktorých aplikácia sa rýchlo rozvíja. Motory s výkonom do niekoľkých desiatok kilowattov sa pripájajú priamo do sietí nízkeho napätia, výkonnejšie do sietí stredného napätia cez vlastné transformátory. Existuje niekoľko implementačných schém statických frekvenčných meničov s rôznymi charakteristikami. Frekvencie viacnásobných harmonických závisia od výstupnej frekvencie a frekvencie impulzov meniča. Podobné meniče sa používajú aj pre pece pracujúce pri stredných frekvenciách.

Cyklokonvertory sú vysokovýkonné (niekoľko megawattov) trojfázové meniče, ktoré premieňajú trojfázový prúd z pôvodnej frekvencie na trojfázový alebo jednofázový prúd so zníženou frekvenciou (zvyčajne menej ako 15 Hz), používané na napájanie pri nízkej rýchlosti. , vysokovýkonné motory. Pozostávajú z dvoch regulovateľných usmerňovačov, ktoré vedú prúd striedavo v jednom alebo druhom smere. Cyklokonvertory sa používajú vo veľmi zriedkavých prípadoch. Medziharmonické prúdy dosahujú 8-10% prúdu základnej frekvencie. Vďaka vysokému výkonu cyklokonvertorov sa pripájajú do sietí s vysokým skratovým výkonom, takže medziharmonické napätia sú nízke. Merania vykonané v dvoch takýchto inštaláciách vo Švajčiarsku ukázali, že ich hodnoty v sieťach 50 a 220 kV nepresiahli 0,1 % nominálneho napätia.

Indukčné motory môžu v niektorých prípadoch generovať medziharmonické v dôsledku medzery medzi statorom a rotorom, najmä v kombinácii s nasýtením ocele. Pri bežných otáčkach rotora sú medziharmonické frekvencie v rozsahu 500-2000 Hz, no pri naštartovaní motora „prechádzajú“ celým frekvenčným rozsahom až do hodnoty ustáleného stavu. Rušenie od motorov môže byť značné, ak sú inštalované na konci dlhého vedenia nízkeho napätia (viac ako 1 km). V týchto prípadoch boli namerané medziharmonické hodnoty do 1 %.

Zváracie stroje a elektrické oblúkové pece vytvárajú široké a súvislé spektrum harmonických. frekvencie harmonických a medziharmonických generovaných zariadením meniča.

Odchýlka napätia

Odchýlky napätia sú spôsobené zmenami zaťaženia spotrebiča počas dňa a zodpovedajúcou činnosťou zariadení na reguláciu napätia (transformátorov so záťažovými spínačmi).

Kolísanie napätia

Kolísanie napätia je séria náhodných alebo náhodných zmien. cyklický.

Kolísanie napätia je spôsobené prevádzkou elektrických prijímačov s prudko premenlivým charakterom spotreby energie a vyskytuje sa pri prevádzke nasledujúcich zariadení: zváracie a oblúkové zváracie stroje, valcovne, výkonné motory s premenlivou záťažou, elektrické oblúkové pece na výrobu oceľ. Náhle zmeny napätia môžu nastať aj pri spínaní záťaží a elektrických zariadení (napr.: kondenzátorové batérie).

Krátkodobé poklesy napätia

Krátkodobé poklesy napätia sú neočakávané poklesy napätia s jeho obnovením po časovom intervale niekoľkých periód základnej frekvencie na niekoľko elektrických stupňov.

Krátkodobé poklesy napätia sú spôsobené spínacími procesmi v energetických systémoch spojenými so skratmi, ako aj spúšťaním výkonných motorov. Určitý počet takýchto porúch spôsobených prevádzkou automatizácie energetických systémov na odstránenie skratov nie je možné odstrániť a používatelia by mali túto skutočnosť vziať do úvahy.

Napäťové impulzy

Zdrojmi napäťových impulzov sú spínacie operácie v sieťach, energetických systémoch a búrkach.

Nesymetria trojfázového napäťového systému

K asymetrii trojfázového napäťového systému dochádza, ak fázové alebo fázové napätia nie sú rovnaké v amplitúde alebo uhol posunu medzi nimi nie je rovný 120 el. krupobitie.

Asymetria trojfázového napäťového systému môže byť spôsobená tromi dôvodmi: asymetriou parametrov nadzemných vedení v dôsledku nedostatočnej transpozície drôtov alebo použitím predĺžených transpozičných cyklov. Tento faktor sa prejavuje hlavne na vedeniach vysokého napätia; nerovnomernosť fázových zaťažení v dôsledku ich nerovnomerného rozloženia medzi fázami (asymetria systému) alebo nesúčasnosti ich prevádzky (asymetria pravdepodobnosti); — nefázové režimy elektrického vedenia (po prerušení jednej z fáz v dôsledku poškodenia).

Stupeň nevyváženosti napätia spôsobený asymetriou parametrov elektrického vedenia je zvyčajne malý (do 1%).Najvýraznejšia asymetria nastáva, keď elektrické vedenia pracujú v neúplných fázových režimoch, ale takéto režimy sú veľmi zriedkavé. Preto je hlavnou najčastejšou príčinou nerovnováhy zaťaženie siete.

V priemyselných sieťach môžu byť zdrojmi asymetrie: výkonné jednofázové záťaže, indukčné taviace a vykurovacie pece, zváracie jednotky, elektrotroskové taviace pece; trojfázové elektrické prijímače pracujúce v asymetrickom režime po dlhú dobu, elektrické oblúkové oceľové pece.

Frekvenčná odchýlka

K frekvenčným odchýlkam dochádza v dôsledku nesúladu medzi výkonom generátorov vyrábajúcich elektrinu a spotrebovanou záťažou. Keď výkon generátora prekročí výkon záťaže, rýchlosť generátora sa zvýši a frekvencia sa úmerne zvýši. Zvyšuje sa aj výkon spotrebovaný záťažou; pri určitej hodnote frekvencie nastáva rovnováha medzi generovaným a spotrebovaným výkonom. Podobný model zníženia frekvencie sa pozoruje, ak výkon záťaže prekročí výkon generátora.