Передача, распределение и накопление электроэнергии

Максимально просто о гармониках и проблемах, возникающих от них

31 августа 2021 г. в 09:55

Анонс: Что такое гармонические искажения, гармоники и как они влияют на стабильность электроснабжения и качество электроэнергии в сети. Эмиссия гармонических искажений силовым оборудованием, проблемы технических средств компенсации реактивной мощности и фильтров гармоник.

В идеале любой источник питания, в том числе ТП распределительной сети, должен стабильно давать ток идеально синусоидального напряжения в каждом месте силовой сети абонента-потребителя, однако по ряду причин электросетевым компаниям часто бывает трудно обеспечить такие условия из-за эмиссии и трансмиссии гармонических искажений. Гармонические искажения тока, напряжения далеко не новость, но в настоящее время они представляют собой одну из основных проблем, вызывающих нарушения стабильности электроснабжения и качества электроэнергии в электроэнергетике.

В первых электроэнергетических системах гармонические искажения в основном вызывались насыщением трансформаторов, промышленных дуговых печей, мощных электросварочных аппаратов и т. п., а сами гармоники представляли сравнительно небольшую проблему из-за консервативной конструкции силового оборудования. Сегодня все более широкое использование нелинейных нагрузок в силовых сетях промышленных и непромышленных объектов обуславливает увеличение объемов гармонических искажений в распределительных сетях, причем именно через распределительные сети из-за «перегенерации» искажений трансформаторами ТП электросетевой компании силовые сети абонентов обмениваются гармониками между собой, (трансмиссия).

Наиболее часто используемой нелинейной нагрузкой является, пожалуй, ШИМ-преобразователь, широко используемый в сталелитейной, бумажной и текстильной промышленности, в приводах управление скоростью электродвигателя.

Гистограмма амплитуд гармоник
Гистограмма амплитуд гармоник, генерируемых в шестипульсном ШИМ-преобразователе

Наряду с этим, свой вклад в засорение сетей гармониками вносят системы энергосберегающего освещения, электроника центров обработки данных, программно-технических комплексов АСУ, электрические транспортные системы, бытовые электроприборы и т. д. К 2000 году было зафиксировано, что на электронные нагрузки приходилось около половины спроса на электроэнергию в США и развитых странах мира, а за два десятка лет нового века эта доля возросла до 70-80 %, и это вывело проблему гармонических искажений в перечень приоритетных и критических.

Для справки
Упрощенно, нелинейные нагрузки — это нагрузки, в которых форма волны тока не похожа на форму волны приложенного напряжения по ряду причин, например, из-за использования электронных переключателей, которые проводят ток только в течение части периода промышленной частоты и, следовательно, здесь закон Ома не может описать связь между напряжением и током. Среди наиболее распространенных нелинейных нагрузок — все типы выпрямительных устройств, в том числе источники бесперебойного питания, преобразователи напряжения компьютеров, частотно-регулируемые приводы, электрические печи, люминесцентные лампы и т. д. Нелинейные нагрузки вызывают искажение формы сигнала напряжения, перегрев трансформаторов и других силовых устройств, перегрузку по току проводов и клемм соединения оборудования, телефонные помехи, сбои в управлении микропроцессорами и пр.

Сам термин «гармоники» заимствован из области акустики, где он был связан с вибрацией струны или молекул воздуха с частотой, кратной базовой частоте, а гармоническая составляющая в системе питания переменного тока определяется как синусоидальная составляющая периодической формы волны, частота которой равна целому кратному основной частоте системы. Тогда гармоники в формах волны напряжения или тока можно представить, как идеально синусоидальные составляющие частот, кратных основной частоте: fn=(n)·f1, где n — порядок гармоники. Т. е. для наших сетей с f1=50 Гц частота третьей (n = 3) гармоники будет f3=3·50=150 Гц, пятой (n=5) f5=5·50=250 Гц, седьмой (n=7) f7=7·50=350 Гц и т. д. Хотя кривые зависимости тока на фундаментальной частоте и токов гармоник имеют форму синусоиды, результирующая кривая искажена из-за взаимного влияния токов разных частот (см. на рис. ниже).

Синусоиды тока фундаментальной частоты
Синусоиды тока фундаментальной частоты и токов 3, 5 и 7-й гармоник (сверху), результирующая кривая тока в силовой сети из-за взаимного влияния токов разных частот (снизу

Ситуация стала более сложной с применением конденсаторных батарей, используемых на промышленных предприятиях для коррекции коэффициента мощности, и энергокомпаниями для стабилизации напряжения вдоль распределительных линий. Результирующее реактивное сопротивление емкости образует колебательный контур с индуктивным реактивным сопротивлением системы на определенной (резонансной) частоте, которая может совпадать с одной из характеристических гармоник нагрузки, что обуславливает значительный наброс токов гармоник, перенапряжения, способные повредить изоляцию. По факту далеко не решает проблему в полном объеме использование активных фильтров гармоник (АФГ), по сути, тех же ШИМ-преобразователей (инвертеров), которые демпфируют гармоники противофазными токами «ниже» места присоединения, а для силовой сети «выше» остаются источниками эмиссии гармонических искажений.

Такая ситуация ставит перед инженерами сложную задачу по выявлению и исправлению чрезмерных уровней гармонических искажений формы сигналов тока и напряжения от стадии планирования до стадии проектирования энергетических и промышленных установок, что позволит не только поддерживать сети и оборудование в оптимальных условиях эксплуатации, но и предвидеть потенциальные проблемы с интеграцией, модернизацией нелинейных нагрузок, а также технических средств для нивелирования перетоков реактивной мощности и/или фильтров гармоник.

Источник: Завод конденсаторных установок «МИРКОН»

👉 Подписывайтесь на Elec.ru. Мы есть в Телеграм, ВКонтакте и Одноклассниках

Информация о компании

Завод конденсаторных установок «МИРКОН» осуществляет полный цикл мероприятий по вопросам компенсации реактивной мощности.
Читайте также
Новости по теме
Объявления по теме

ПРОДАМ: Активный фильтр гармоник АФГ до 600А

Активный фильтр гармоник серии АФГ к поставке от производителя ГК ЭТАЛОН в диапазоне мощностей тока до 600А и более. Это блочно-модульная система с динамической компенсацией реактивной мощности для подавления гармонических искажений в низкольвольтной сети с помощью модулей IGBT противоположные по фазе токам гармоник до 50-й. На заметку покупателю! По отдельному требованию заказчика возможно изготовление шкафов на другие значения мощности климатическое исполнение под заказ: У1, У2, У3, УХЛ, УХЛ1, УХЛ2, УХЛ3, УХЛ4 и УХЛ5. Степени защиты шкафа — под заказ: IP00, IP21, IP31, IP44, IP54, климатический блок контейнер для крайнего севера (-60+50t). АФГ 25А; АФГ 30А; АФГ 35А; АФГ 40А; АФГ 45А; АФГ 50А; АФГ 60А; АФГ 70А; АФГ 75А; АФГ 80А; АФГ 90А; АФГ 100А; АФГ 120А; АФГ 150А; АФГ 175А; АФГ 200А; АФГ 225А; АФГ 250А; АФГ 270А; АФГ 300А; АФГ 350А; АФГ 400А; АФГ 500А; АФГ 600А и др. Реализуем продукцию с доставкой на территории: России, Казахстан, Беларусь, Армении, Киргизии. Купить Активный фильтр гармоник АФГ по выгодной цене, Вы можете по телефону или эл.почтеl, наши специалисты проконсультируют Вас в рабочее время. По отдельному требованию заказчика возможно изготовление Активных фильтров на другие значения мощности, степени защиты и др.
Иванов Сергей · ООО "ГК "ЭТАЛОН" · 1 апреля · Россия · г Санкт-Петербург
Активный фильтр гармоник АФГ до 600А

ПРОДАМ: Активные фильтры гармоник PQSine EPCOS TDK Electronics AG до 600А

Активные фильтры гармоник PQSine EPCOS (Германия) серии PQvar™ и PQSine™ от TDK Electronics AG (до 01.10.2018 EPCOS AG), к поставке от официального дистрибьютера и производителя АФГ ГК ЭТАЛОН в диапазоне мощностей тока до 300А и более. Это блочно-модульная система с динамической компенсацией реактивной мощности для подавления гармонических искажений в низкольвольтной сети до 50-й гармоники. На заметку покупателю! По отдельному требованию заказчика возможно изготовление шкафов на другие значения мощности климатическое исполнение под заказ: У1, У2, У3, УХЛ, УХЛ1, УХЛ2, УХЛ3, УХЛ4 и УХЛ5. Степени защиты шкафа — под заказ: IP00, IP21, IP31, IP44, IP54, климатический блок контейнер для крайнего севера (-60+50t). PQSM4025S303 B44066F4025S303 PQSM4035S303 B44066F4035S303 PQSM4050S303 B44066F4050S303 PQSM4060S303 B44066F4060S303 PQSM4100S303 B44066F4100S303 PQSM4150S303 B44066F4150S303 ГОРИЗОНТАЛЬНЫЙ ВАРИАНТ МОНТАЖА PQSM4025S300 B44066F4025S300 PQSM4035S300 B44066F4035S300 PQSM4050S300 B44066F4050S300 PQSM4060S300 B44066F4060S300 PQSM4100S300 B44066F4100S300 PQSM4150S300 B44066F4150S300 ВЕРТИКАЛЬНЫЙ ВАРИАНТ МОНТАЖА PQSM3025S303 B44066F4025S303 PQSM3035S303 B44066F4035S303 PQSM3050S303 B44066F4050S303 PQSM3060S303 B44066F4060S303 PQSM3100S303 B44066F4100S303 PQSM3150S303 B44066F4150S303 ГОРИЗОНТАЛЬНЫЙ ВАРИАНТ МОНТАЖА PQSM3025S300 B44066F4025S300 PQSM3035S300 B44066F4035S300 PQSM3050S300 B44066F4050S300 PQSM3060S300 B44066F4060S300 PQSM3100S300 B44066F4100S300 PQSM3150S300 B44066F4150S300 СПЕЦИАЛЬНЫЙ ВАРИАНТ PQSF3150S615 B44066F3150S615 PQSF3225S615 B44066F3225S615 PQSF3300S615 B44066F3300S615 НАСТЕННЫЙ ВАРИАНТ PQSW4025S344 B44066F4025S344 PQSW4035S344 B44066F4035S344 PQSW4050S344 B44066F4050S344 PQSW4060S344 B44066F4060S344 PQSW4100S344 B44066F4100S344 PQSW4150S344 B44066F4150S344 ВЕРТИКАЛЬНЫЙ ВАРИАНТ МОНТАЖА PQSF4000S310 B44066F4150S310 PQSF4150S310 B44066F4150S310 PQSF4200S310 B44066F4200S310 PQSF4250S310 B44066F4250S310 PQSF4300S310 B44066F4300S310 ГОРИЗОНТАЛЬНЫЙ...
Иванов Сергей · ООО "ГК "ЭТАЛОН" · 1 апреля · Россия · г Санкт-Петербург
Активные фильтры гармоник PQSine EPCOS TDK Electronics AG до 600А

ПРОДАМ: Генераторы шума

Выпускаемые промышленно генераторы вырабатывают как чисто шумовые, так и псевдошумовые сигналы, причем предусматривается регулировка полосы спектра и задание длины псевдослучайной последовательности при формировании. Благодаря возможности получения нормированного шума, генераторы широко используются при исследовании частотных характеристик линейных динамических систем, электронных фильтров, дискретных систем управления, в акустике и т. д. Принцип работы При формировании основного шумового сигнала используются либо твердотельные устройства, такие как лавинно-пролетные диоды, либо используется прямой синтез. При этом генерируются различные типы шума, которые перед подачей на выходной разъем подвергаются цифровой обработке для получения распределения: — бинарного; — гауссовского, — равновероятного.
Коваль Юлия · ПРОТЕХ · 17 апреля · Россия · г Москва
Генераторы шума

ПРОДАМ: Релейные стабилизаторы напряжения Энергия АСН

Релейные стабилизаторы (Энергия) серии АСН отличаются от своих аналогов по соотношению цена/качество. При минимальных затратах прибор обеспечивает надёжную защиту от колебаний сетевого напряжения. Стабилизаторы Энергия АСН устойчивы к морозам до -30°С. Время срабатывания реле не превышает 10 мс. Диапазон входных напряжений 140-260 вольт. Новые стабилизаторы Энергия АСН пришли на смену хорошо зарекомендовавшим себя аппаратам Upower АСН. У них осталось хорошее соотношение цена/качество. Конструктивные изменения коснулись платы управления, она выполнена по новой технологии монтажа электронных компонентов. В стабилизаторах АСН установлены современные электронные реле с большим ресурсом эксплуатации и высокой скоростью работы. Общие технические характеристики: Рабочий диапазон входных напряжений (В): 140-260 Предельный диапазон входных напряжений (В): 95-280 Производитель: Энергия Страна производства: Россия Гарантия: 12 месяцев Гарантия производителя: Гарантия производителя Модель — Энергия АСН 15000 Применение: Для дачи Тип напряжения: Однофазный Принцип стабилизации: Релейный Мощность (кВА): 15 Режим работы: Непрерывный Способ установки: Напольный Тип охлаждения: Воздушное (конвекционное и принудительное) Дисплей: Цифровой Подключение: Клемная колодка Режим «БАЙПАС»: Есть Задержка включения: 180 секунд Температурный режим эксплуатации (°C): -30…+40 Температура хранения (°C): -10…+70 Габаритные размеры (мм): 390×225×250 Вес (кг): 18 Вес брутто (кг): 18,9 Число фаз: 1 Модель — Энергия АСН 500 Точность стабилизации: 8% Применение: Для телевизоров Тип напряжения: Однофазный Принцип стабилизации: Релейный Мощность (кВА): 0.5 Режим работы: Непрерывный Способ установки: Напольный Тип охлаждения: Воздушное (конвекционное и принудительное) Дисплей: Цифровой Подключение: Вилка, розетка Колличество розеток: 1 (220 В) Режим «БАЙПАС»: Нет Задержка включения: 180 секунд Температурный режим эксплуатации (°C): -20,,, +40 Температура хранения (°C): -10…+70 Габаритные размеры...
Смолич Елена · НПК Электроэнергетика · Сегодня · Россия · Московская обл
Релейные стабилизаторы напряжения Энергия АСН

ПРОДАМ: Стабилизатор напряжения Энергия Hybrid СНВТ 20000/1 ( однофазный )

Однофазные стабилизаторы напряжения серии Hybrid (ЭТК Энергия) — это мощные приборы, способные выравнивать скачки и перепады напряжения. Разработанные российскими инженерами, данные аппараты внушает доверие к качеству и обладает невысокой ценой. Энергия Hybrid СНВТ — качественная модель стабилизатора напряжения ЭТК Энергия. Принцип действия данного устройства имеет одну важную конструктивную особенность: он основан на функциональной взаимодополняемости двух типов стабилизаторов напряжения — электромеханического (диапазон работы — 144-256 В) и релейного (105-144 В и 256-280 В). Стабилизатор напряжения Энергия Hybrid СНВТ 20000/1 (для частного дома) — это революционная новинка 2012 года, стабилизатор, имеющий достоинства электромеханических и релейных устройств. Суть его работы заключается в том, что при напряжении в сети свыше 150 В — он работает как электромеханический стабилизатор с поддержанием высокой точности выходного напряжения. Если напряжение в сети падает ниже 150 В, то его выравнивание уже происходит при помощи реле, что позволяет обеспечить устойчивую работу стабилизатора при пониженном напряжении до 105 вольт. Если Вы раньше думали, что стабилизаторы со щёточной конструкцией работают в ограниченном диапазоне напряжений, то Вы конечно-же правы! Ограничения есть абсолютно у всех моделей. Даже дорогостоящая новинка Volter СНПТО-9 может работать только при напряжении не ниже 85 В. А Энергия Hybrid СНВТ 20000/1 даже при стоимости в 4 раза меньшей может работать при аномальных для сети 105 В. Рабочий диапазон входных напряжений (В): 144-256 Предельный диапазон входных напряжений (В): 105-208 Производитель: Энергия Страна производства: Россия Гарантия: 12 месяцев Модель: ЭНЕРГИЯ Hybrid CHBT 20000/1 Применение: Для частного дома Тип напряжения: Однофазный Принцип стабилизации: Гибрид Мощность (кВА): 20000 Режим работы: Непрерывный Способ установки: Напольный Тип охлаждения: Воздушное (конвекционное и принудительное) Дисплей: Цифровой Подключение: Клемная...
Смолич Елена · НПК Электроэнергетика · Сегодня · Россия · Московская обл
Стабилизатор напряжения Энергия Hybrid СНВТ 20000/1 ( однофазный )
Компания ANDELI GROUP является производителем широкого спектра низковольтного, трансформаторного и высоковольтного оборудования, а также электромонтажной арматуры и сварочного оборудования. Ассортимент производимой продукции насчитывает более 300 серий и свыше 10000 наименований.