Передача, распределение и накопление электроэнергии

Назревающие и назревшие проблемы силовых сетей объектов разного назначения

22 ноября 2022 г. в 10:30

Анонс: реальные текущие и перспективные проблемы силовых сетей объектов разного назначения. Особенности нагрузки переменного и постоянного тока, конвертируемого преобразователем. Что можно и нужно делать «самому» для снижения уровня гармонических искажений.

С неуклонным развитием потребительских силовых сетей и, в основном за счет использования электронного оборудования проблемы неудовлетворительного качества электроэнергии выходят на уровень критических. Причем сама концепция параметров качества электроэнергии, во всяком случае в нашей стране нуждается в коррекции, поскольку в число уже даже не приоритетов, а прерогатив выходят гармонические искажения, и, хотя ГОСТ IEC/TR 61000-3-6-2020 и ГОСТ IEC/TR 61000-3-7-2020 регламентируют допустимые пределы гармоник (и уровни ответственности Абонент-Сетевая компания), пока единственные стандарты по искажениям, преобразователям, тиристорным ключам, фильтрам ориентированы на высоковольтные сети.

В наиболее сложных ситуациях defacto сегодня оказались офисные здания с очень высокой плотностью персональных компьютеров и объекты, на которых большая часть мощности питания используется электронным оборудованием, таким как приводы, преобразователи и ИБП.

Как правило, если общая нагрузка выпрямителя (например, приводы с регулируемой скоростью, ИБП, ПК и т. д.) в энергосистеме составляет менее 20 % от ее текущей мощности, то маловероятно, что гармоники будут ограничивающим фактором. Во многих промышленных установках мощность источника значительно превышает установленную нагрузку, и большая часть нагрузки не является значительным генератором гармоник – те же асинхронные двигатели и резистивные нагревательные элементы генерируют минимальные по амплитудам гармоники.

Если нагрузка выпрямителя превышает 20 %, то ситуация в корне меняется - должен быть предусмотрен план контроля и снижения гармонических искажений, причем речь идет уже не о каких-либо прямых финансовых выгодах, хотя они есть практически всегда (см. финансовые выгоды при компенсации реактивной мощности на фундаментальной частоте, и/или нивелировании гармоник на нефундаментальных частотах), а об обеспечении безаварийности работы энергосистемы в целом и соблюдении производственно-технологического процесса. Ситуация (условно) осложняется «параллельным» использованием нагрузки постоянного и переменного тока, хотя в действительности проблема - решаемая в любом случае и далеко не всегда для этого нужны крупные финансовые вложения.

Особенности нагрузки переменного и постоянного тока, конвертируемого преобразователем

Расчет входного тока для управляемого преобразователя-выпрямителя описан в большинстве стандартных учебников по силовой электронике. Особенно четкое и исчерпывающее описание дано в IEEE Std 519. Базовый расчет управляемого выпрямителя предполагает бесконечную индуктивную нагрузку, а для p-импульсного выпрямителя входной ток имеет ступенчатую форму волны с p равномерно расположенными шагами в каждом цикле. Легко показать, что он не содержит четных гармоник, а только нечетные порядка n=kp±1, где k — любое целое число. Амплитуды гармоник отвечают простому правилу для прямоугольных волн, обратно пропорциональных номеру гармоники: In=Iф/n, где In и n – соответственно ток и порядок гармоники, Iф – ток фундаментальной частоты.

В то время как для приводов постоянного тока гармоники определяются в основном параметрами внешней цепи, для переменного тока они главным образом зависят от внутренней индуктивности и емкости преобразователя. Поэтому конечному пользователю обычно нецелесообразно рассчитывать гармонические составляющие для переменного тока, а ответственность за предоставление данных по максимальным гармоническим искажениям несет производитель привода.

Однако, чтобы проанализировать всю систему, должны быть четко определены данные по гармоническим возмущениям для всех выпрямителей и других искажающих нагрузок. В общем случае каждая гармоника каждой единицы нагрузки является векторной величиной, которая может быть добавлена к другим только посредством сложения векторов, но обычно фазовый угол неизвестен, и только для неуправляемых выпрямителей фазовые углы доминирующих гармоник будут одинаковыми, а поэтому их амплитуды складываются напрямую.

Лучшим и практически единственным эффективным решением такой проблемы пока остается исследование качества электроэнергии в силовой сети с регистрацией, анализом, расчетом гармонических искажений до 50-го порядка (по интергармоникам до 49), однако эта процедура может и должна проводиться в рамках полного энергоаудита – длительного по времени, чтобы собрать данные при разных состояниях загрузки энергосистемы.

Что можно и нужно делать «самому» для снижения уровня гармонических искажений

При планировании новой установки часто приходится выбирать точку подключения и в подавляющем большинстве случаев это точка с наиболее низким импедансом, поскольку гармоническое напряжение, вызванное гармоническим током, пропорционально импедансу источника питания системы. Т. е. в идеале искажающие нагрузки лучше подключить к главным шинам, а не «ниже по течению» кабелей, используемых совместно с другим оборудованием.

Немаловажное значение имеет приоритет трехфазных подключений, поскольку гармонический ток для трехфазной нагрузки составляет всего около 30% тока для однофазной аналогичной номинальной мощности.

Эффективным решением проблемы гармонических искажений остается последовательно подключенная индуктивность, однако в идеале стоит использовать L-C фильтр с превентивной настройкой на частоту резонанса.

#гармоники #гост #исследования

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: Регуляторы мощности: аналоговые и цифровые (н/м)

Регулятором мощности называется электронное устройство, которое пропускает в нагрузку определенную часть каждого поступившего из сетевого напряжения полупериода. При этом изменяется среднее значение выходного напряжения. Регулятор мощности с фазовым управлением нужен для регулировки мощности оборудования от нуля до максимального значения (мощность, как при прямом подключении к сети). Регулятор мощности с фазовым управлением нужен для регулировки мощности оборудования от нуля до максимального значения (мощность, как при прямом подключении к сети). иристорный регулятор мощности Тиристорный регулятор мощности – это современный класс регуляторов для сети переменного тока. Главным элементом этого устройства является тиристор. Он подключен последовательно с нагрузкой. Тиристор может быть в закрытом или открытом состоянии. Открывается он, когда напряжение в нем соответствует необходимой полярности. Когда ток равняется нулю в конце полупериода сетевого напряжения, тиристор закрывается. Мощность в нагрузке регулируется путем изменения момента времени включения. Аналоговый и цифровой регулятор мощности В зависимости от способа увеличения мощности в нагрузке различают 2 типа аналоговых регуляторов мощности: с фазовым управлением; с управлением с коммутацией при переходе тока через ноль. Цифровой регулятор является универсальным. Пользователь может выбрать способ управления и входной управляющий сигнал. Микропроцессор контролирует все параметры. Минус цифрового регулятора в его стоимости, которая выше, чем у аналогов. Для контроля уровня входного напряжения в регуляторе имеется особая схема. Она отслеживает окончание одного полупериода и начало другого. В этот момент в аналоговом регуляторе мощности происходит заряд разряженного времязадающего конденсатора. Этот момент в цифровом регуляторе создается прерыванием, в котором микропроцессор сбрасывает счетчик-таймер и отсчитывает время инкреминацией счетчика. Когда в аналоговом регуляторе достигается...
Регуляторы мощности: аналоговые и цифровые (н/м)

ПРОДАМ: Вакуумные выключатели

Главной проблемой в сетях среднего напряжения и высоковольтных линий является возникновение электростатической дуги при разрыве под нагрузкой. Дуга способно привести в негодность устройство защиты и является опасным фактором, который может привести к замыканию и неконтролируемому выходу энергии. Защитные выключатели в таких сетях снабжаются дугогасящими устройствами. Одни гасят дугу при помощи потока воздуха, который создается специальными сепарационными устройствами, другие устройства снабжены вакуумными камерами (сопротивление вакуума намного выше сопротивления воздуха, поэтому пробой не возникает). Устройства с такими камерами называются вакуумные выключатели. Данный тип выключателей является перспективным направлением развития устройств защиты, так как при сравнительно небольших размерах не требует особенного обслуживания, а скорость срабатывания обеспечивает надежность и безопасность электроснабжения потребителей. Наша компания с 2005 года профессионально решает задачи на электротехническом рынке в области поставок низковольтного оборудования партнерам по всей России. Сегодня "Элснаб" является крупнейшим дистрибьютором и сервис-партнером чешского завода OEZ (Siemens AG) в России. Наши технические специалисты проводят обучающие семинары и презентации по всему оборудованию, осуществляют полную техническую поддержку и сервисное обслуживание. Электротехническое оборудование "Элснаб" приобретают крупнейшие предприятия и организации страны, работающие в различных отраслях хозяйства: электроэнергетике, атомной, лесной и химической промышленности, агропромышленном комплексе, машиностроении и судостроении, сферах связи и IT. Тщательно продуманная логистика, высокий сервис, надежные поставки, оперативная обработка клиентских запросов - все эти исключительные качества «Элснаб» помогают нашим партнерам реализовать крупные проекты и решать важные задачи в области электротехники. Благодаря собственному складу и сотрудничеству с ведущими транспортными компаниями,...
Отдел продаж · Элснаб · 14 мая · Россия · г Москва
Вакуумные выключатели

УСЛУГИ: Ретрофит APU-30

Уникальный способ модернизации устаревшего оборудования, который позволяет существенно сократить затраты на проведение подобной замены. В предлагаемом решении происходит восстановление функционирования морально устаревших и физически изношенных аппаратов в сетях 0,4 кВ, а так же повышение надежности, совершенствование и упрощение техобслуживания данных аппаратов. Область применения Данное оборудование предназначено для замены устаревших и в настоящее время не выпускаемых автоматических выключателей фиксированного исполнения типа APU-30 (ранее производились польской компанией APEN). Данное решение позволяет нашим клиентам самостоятельно и оперативно произвести замену устаревших автоматических выключателей APU-30 на современные автоматические выключатели, без существенных инвестиций благодаря полной идентичности механических и электрических соединений аппаратов. В качестве автоматических выключателей применены современные автоматические выключатели производства производства OEZ (входит в группу Siemens) модельного ряда Modeion. Автоматические выключатели обеспечивают гарантированную защиту от токов перегрузки и коротких замыканий и оснащены электронными модулями токовой защиты. Автоматические выключатели OEZ Modeion предназначены для работы при температуре окружающей среды от -40 0С до + 55 0С. http://www.elsnab.ru/solutions/retrofit_apu-30/
Отдел продаж · Элснаб · 14 мая · Россия · г Москва
Ретрофит APU-30

ПРОДАМ: Реле защиты от перегрузки

Кроме силового параметра цепей питания, существует и характеристика разности потенциалов в сети, поэтому на любом электрическом устройстве помимо максимального тока указывают номинальное напряжение. И в отличие от силовой характеристики, которая увеличивается параллельно с мощностью, напряжение питания допускает лишь незначительные колебания. В целях обеспечения защиты оборудования от перегрузок, связанных с повышением напряжения (попадание молнии или обрыв нулевой фазы), используют реле защиты от перегрузок. Суть работы рассматриваемого механизма заключается в постоянном контроле напряжения питания, и в случае превышения заданного диапазона происходит механическое воздействие на автоматический выключатель питания. Наша компания с 2005 года профессионально решает задачи на электротехническом рынке в области поставок низковольтного оборудования партнерам по всей России. Сегодня "Элснаб" является крупнейшим дистрибьютором и сервис-партнером чешского завода OEZ (Siemens AG) в России. Наши технические специалисты проводят обучающие семинары и презентации по всему оборудованию, осуществляют полную техническую поддержку и сервисное обслуживание. Электротехническое оборудование "Элснаб" приобретают крупнейшие предприятия и организации страны, работающие в различных отраслях хозяйства: электроэнергетике, атомной, лесной и химической промышленности, агропромышленном комплексе, машиностроении и судостроении, сферах связи и IT. Тщательно продуманная логистика, высокий сервис, надежные поставки, оперативная обработка клиентских запросов - все эти исключительные качества «Элснаб» помогают нашим партнерам реализовать крупные проекты и решать важные задачи в области электротехники. Благодаря собственному складу и сотрудничеству с ведущими транспортными компаниями, мы обеспечиваем быструю отгрузку и высокую скорость поставок в любой регион страны.
Отдел продаж · Элснаб · 14 мая · Россия · г Москва
Реле защиты от перегрузки

ПРОДАМ: Стабилизаторы напряжения Teplocom и SKAT от Бастион

Стабилизаторы сетевого напряжения созданы для решения сложной проблемы нестабильного электроснабжения в электросетях, задач стабилизации повышенного или пониженного напряжения в сети, проблем наличия резких перепадов и скачков в электрической сети. Функция однофазного стабилизатора состоит в том, чтобы автоматически с требуемой точностью поддерживать заданные параметры на выходе при любых колебаниях тока на входе стабилизатора сетевого напряжения. Современный надежный однофазный стабилизатор может существенно снизить вероятность сбоев в работе оборудования и реально увеличить срок их службы, защитить приборы от внезапного изменения параметров тока, стабилизировать их значения, обеспечить фильтрацию различных электрических помех Стабилизаторы сетевого напряжения серии TEPLOCOM предназначены для стабилизации параметров электрических сетей в целях повышения качества энергоснабжения. Однофазные стабилизаторы разработаны для систем отопления и могут быть установлены на объектах различного назначения: коттеджах, квартирах, офисах, промышленных предприятиях, учреждениях. Однофазные стабилизаторы напряжения для газовых котлов серии TEPLOCOM обеспечивают качественным электропитанием любые тепловые системы. При их разработке были учтены особенности отечественных электросетей и требования импортной отопительной техники к качеству электропитания. имеют специальную линейку мощностей обеспечивают простое и быстрое подключение имеют безопасный корпус и миниатюрные габариты осуществляют защиту от всплесков, нарушающих параметры сети имеют защитное автоматическое отключение при аварии в сети имеют встроенную защита от молнии разработаны с учетом европейских норм электроснабжения обладают большой перегрузочной мощностью Стабилизатор сетевого напряжения серии «SKAT» предназначены для стабилизации напряжения сети в целях повышения качества энергоснабжения и может быть установлен на объектах различного назначения: коттеджах, квартирах, офисах,...
Шишкин Иван · Шишкин Иван Леонидович, ИП · 12 мая · Россия · Краснодарский край
Стабилизаторы напряжения Teplocom и SKAT от Бастион
ООО «КМ-профиль» — российский производитель кабеленесущих систем и электромонтажных изделий для прокладки кабеля, провода, магистральных, телекоммуникационных линий и других инженерных сетей. Компания выпускает свои изделия под брендом «Системы КМ».