Общие правила по измерениям параметров качества электросетей объектов разного назначения. Требования к оборудованию и приборам для диагностики гармонических искажений в силовой сети.
Корректная диагностика состояния силовой сети зачастую может потребовать долгосрочных измерений для характеристики содержания гармоник. Причем здесь следует понимать, что любая промышленная и подавляющее большинство коммерческих силовых сетей не только требуют особого подхода к методикам и техникам измерений, но и буквально индивидуальны по характеру, объему, распределению нагрузок с различным спектральным составом.
Так же в превалирующем большинстве случаев промышленные и коммерческие объекты:
- не типичны по режиму работы;
- имеют (или планируется) интегрированные (в сегментах с нагрузкой, группах, по централизованному способу) установки компенсации реактивной мощности, часто с тиристорной коммутацией (УКРМТ), иногда с встроенными фильтрами (УКРМТФ);
- используют в разных сегментах или централизованно пассивные фильтры гармоник или фильтрокомпенсирующие устройства;
- планируют расширение или модернизацию в близкой перспективе и т.д.
А значит правилом, а не исключением будут долгосрочные и, в идеале «многоточечные» (возле «проблемной» нагрузки, в группе, централизованно) измерения параметров качества сети и спектрального состава гармонических искажений.
Отдельно следует отметить и факт того, что используемый в диагностике коэффициент нелинейных искажений тока THD (отношение корня из суммы всех гармоник к току фундаментальной частоты) и коэффициент TDD, определяемый, как отношение того же корня из суммы всех гармоник к суммарному (общему) току нагрузки будут разными в зависимости от объема включенной в момент измерений линейной нагрузки. Т.е. по факту при «критическом» THD (I) в полностью нагруженной силовой сети TDD (I) может быть небольшим, что следует учитывать при выборе мероприятий или технических средств для снижения негатива гармонических искажений.
Требования к оборудованию и приборам для диагностики гармонических искажений в силовой сети
Необходимо использовать регистрирующие приборы, трансформаторы тока, напряжения, соответствующие определенным характеристикам, чтобы гарантировать получение репрезентативных результатов. Полоса пропускания аналогового входа типового регистратора относится к частотному пределу, выше которого сигнал ослабляется более чем на 3 дБ (29,2 %). IEEE-5193 рекомендует использовать полосу пропускания 3 ± 0,5 Гц между точками –3 дБ с минимальным ослаблением 40 дБ на частоте fh + 15 Гц.
Важно понимать, что полоса пропускания аналогового входа 1,5 кГц ограничит измерение гармоник до 25-й гармоники в системе с частотой 60 Гц и до 30-й в системе с частотой 50 Гц. Это охватывает большинство частот, представляющих интерес, как для решения проблем гармоник с помощью активных или пассивных фильтров, так и оценки реального состояния силовой сети, оборудования, производственно-технологических процессов. Следует понимать, что с учетом критерия Найквиста, если входной сигнал содержит частоты выше половины частоты дискретизации, сигнал не может быть правильно интерпретирован, и потребуется полоса пропускания аналогового входа более 3 кГц.
В зависимости от напряжения системы, конфигурации сети и типа нагрузки напряжение можно измерять напрямую или через трансформаторы напряжения. Что касается измерения тока, то в случае общих измерений в точке общего присоединения (РСС - point of common coupling) они могут выполняться на стороне распределительной сети с помощью токоизмерительных датчиков, поставляемых с измерительным оборудованием, или на стороне низкого напряжения, обычно в месте установки счетчика электроэнергии. При наличии неопределенности в отношении их частотной характеристики датчики следует подвергнуть испытаниям, чтобы определить, достаточна ли их полоса пропускания для проведения гармонических измерений.
При локальных измерениях следует придерживаться методик, используемых профильными компаниями для определения гармонического спектра, параметров сети, однако эти измерения не могут и не должны быть кратковременными, чтобы гарантировать получение реальных результатов и, соответственно правильный выбор технических средств для нивелирования гармоник.
Важно помнить, что:
- в случае небольших расстояний до измерительного оборудования рекомендуются использовать должным образом заземленные (в соответствии с IEEE 518-199211) экранированные коаксиальные кабели. При больших расстояниях, превышающих несколько десятков метров, настоятельно рекомендуется использовать волоконно-оптические линии, чтобы избежать всех типов помех на сигналах, иногда регистрируемых с малой амплитудой;
- если интерес представляют субгармоники, то следует использовать соответствующее специальное оборудование, поскольку диапазон частот до 100 Гц остается очень чувствительным к проблемам спектральной утечки, вызванными даже небольшими ошибками синхронизации.
