Передача, распределение и накопление электроэнергии

Причины и проблемы трансмиссии гармоник из распределительной сети

30 сентября 2023 г. в 11:12

Причины и проблемы трансмиссии гармоник из распределительной сети в силовую сеть объекта (и наоборот). Параллельный резонанс при использовании конденсаторных батарей, установок в распределительной и/или абонентской силовой сетях.

О гармониках, причинах их возникновения и негативах гармонических возмущений в силовых сетях компания Миркон уже писала не раз, но сами вопросы трансмиссии гармонических искажений из распределительной сети в силовую сеть объекта (и наоборот) пока не рассматривались и, тем более, в совокупности с трансмиссией переходных процессов (см. предыдущие материалы цикла). Вместе с тем, безусловным был и остается факт того, что даже прямые финансовые выгоды от нивелирования, как гармонических искажений, так и негативов переходных процессов в подавляющем большинстве случаев больше, чем инвестиции с целью решения этих проблем в специализированное оборудование, о котором более детально будет написано в следующем материале цикла. 

Причины и проблемы трансмиссии гармоник из распределительной сети в силовую сеть объекта (и наоборот)

Для радиальных распределительных сетей и энергосистем промышленных предприятий характерно, что гармонические токи перетекают от нагрузки, генерирующей гармоники, к источнику питания. Это обусловлено тем, что источник питания имеет наименьший импеданс на частотах выше фундаментальной и, соответственно является прерогативным путем для гармоник, т.е. (упрощенно) основная часть гармонического тока течет в источник.

<i>Рис. Общий поток гармоник в энергосистеме.</i>
Рис. Общий поток гармоник в энергосистеме.

Вместе с тем, ситуация в корне меняется, если в энергосистеме используется мощная емкостная нагрузка, например конденсаторная батарея, установка повышения коэффициента мощности, причем вне зависимости от ее расположения – в распределительной или абонентской силовой сети. Т.е. УКРМ, УКРМТ, УКРМФТ, УКРМФ, расположенные либо на объекте потребителя для коррекции коэффициента мощности, либо в распределительной системе для контроля напряжения, резко изменяют импеданс системы и, соответственно это определяет изменение потока гармоник, хотя и на определенных частотах.

<i>Рис. Изменение направления гармоник одной или нескольких частот при включении в сеть конденсаторных батарей, установок повышения коэффициента мощности.</i>
Рис. Изменение направления гармоник одной или нескольких частот при включении в сеть конденсаторных батарей, установок повышения коэффициента мощности.

Сами конденсаторы не генерируют гармоник, но их присутствие в большинстве случаев связано с серьезными гармоническими искажениями из-за резонансных явлений, возникающих в контуре емкость (УКРМ) – индуктивность сети, поскольку емкостное реактивное сопротивление XC обратно пропорционально частоте и емкости конденсатора (батареи, установки), т.е. тем меньше, чем больше емкость и частота – XC = 1/(2πfC).

Справка: в формуле выше C — емкость в фарадах, но этот параметр редко заявляется производителями (и торговыми компаниями) для силовых конденсаторов, номинал которых измеряется в кВАр или МВАр при номинальном напряжении. В принципе эквивалентное емкостное реактивное сопротивление между фазой и нейтралью на основной частоте для конденсаторной батареи (установки) можно определить по формуле

XC = (напряжение батареи в киловольтах)2/(мощность батареи в мегаварах).

Для трехфазных батарей нужно использовать линейное напряжение в сети и номинальную трехфазную реактивную мощность, а для однофазных - номинальное напряжение конденсатора и его номинальную реактивную мощность. Например, для трехфазной конденсаторной батареи мощностью 800 кВАр и напряжением 6.3 кВ реактивное сопротивление прямой последовательности будет равно 6.3/0.8 = 7.86 Ом.

Параллельный резонанс при использовании конденсаторных батарей, установок в распределительной и/или абонентской силовой сетях

Показательным в аспекте прогноза спектра гармонических токов с максимальной вероятностью резонанса являются пики кривых соотношения мощность батареи/мощность трансформатора на графике зависимости импеданса (Zh) от порядка гармонической частоты (h), где видно, что при 30% соотношении мощностей (батареи и трансформатора) резонансными будут частоты гармоник от 8 по 10, при 50% - от 6 по 7, при 10% - от 13 по 17.

<i>Рис. График зависимости импеданса (Zh) от порядка гармонической частоты (h) с пиками кривых соотношения мощность батареи/мощность трансформатора.</i>
Рис. График зависимости импеданса (Zh) от порядка гармонической частоты (h) с пиками кривых соотношения мощность батареи/мощность трансформатора.

Немаловажное значение и для распределительной, и абонентской силовых сетей имеет риск параллельного резонанса с перенапряжением и большими амплитудами резонансных токов при централизованной компенсации реактивной мощности на стороне потребителя. В этом случае УКРМ, УКРМТ образует параллельный резонансный контур с эквивалентной индуктивностью системы (индуктивностью источника и трансформатора), как показано на рисунках ниже.

<i>Рис. Энергосистема с потенциальными рисками параллельного резонанса (слева), упрощенная схема (а) и параллельный резонансный контур (б) (вид со стороны источника гармоник (справа).</i>
Рис. Энергосистема с потенциальными рисками параллельного резонанса (слева), упрощенная схема (а) и параллельный резонансный контур (б) (вид со стороны источника гармоник (справа).

Т.е. помимо реального «обмена» гармониками распределительная и абонентская силовые сети подвергаются высокому риску резонансных явлений, при которых амплитуды напряжения и тока могут выходить далеко за пределы критических интервалов, а значит вполне вероятными будут аварийные отключения, выход из строя оборудования, остановка производственно-технологических процессов и т.д.

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: Дроссели ДР-70-134-1, 16-108 70 кВАР

Сетевой реактор (дроссель) является двухсторонним буфером между сетью электроснабжения и преобразователем частоты. Защищает сеть от высших гармоник 5, 7, 11 и т.д. (250Гц, 350Гц, 550Гц). Такие реакторы ограничивают скорость нарастания стартового тока в цепи и взаимное влияние преобразователей, запитанных от одного и того же трансформатора. Процесс коммутации протекает плавно, коммутационные перенапряжения подавляются. Использование сетевых дросселей особенно рекомендуется при питании от сети, к которой подключены нелинейные элементы, создающие существенные искажения. Преимущества применения сетевых реакторов производства ПЗСТ: — Защищают преобразователь частоты от перекосов фаз питающего напряжения; — Повышают срок службы конденсатора в звене постоянного тока ПЧ; — Защищают преобразователь частоты от импульсных всплесков напряжения в сети, тем самым предотвращают аварии. На сегодняшний день ООО «Псковский Завод Силовых Трансформаторов» - современное, динамично развивающееся предприятие Северо-Западного региона Российской Федерации, занимающее высокую позицию в развитии экономики региона. Успех компании - в сочетании богатого опыта, современного производственного оборудования, новых технологий и, конечно же, команды профессионалов. ООО «ПЗСТ» специализируется на разработке и серийном производстве широкого спектра сухих трансформаторов и трансформаторного оборудования мощностью до 1 000 кВА. В настоящее время ООО «ПЗСТ» обладает всем перечнем высокоточного технологического оборудования, необходимого для полного цикла производства выпускаемой нами продукции. Команда профессиональных специалистов постоянно работает над улучшением технических параметров нашей продукции.Несмотря на молодость, коллектив нашего предприятия состоит из высококвалифицированных специалистов, имеющих многолетний опыт работы в сфере производства трансформаторов и трансформаторного оборудования.
Нефёдов Алексей · ПЗСТ · 15 февраля · Россия · Псковская обл
Дроссели ДР-70-134-1, 16-108 70 кВАР

ПРОДАМ: Дроссели ДР-25-134—3, 32-39 25 кВАР

Сетевой реактор (дроссель) является двухсторонним буфером между сетью электроснабжения и преобразователем частоты. Защищает сеть от высших гармоник 5, 7, 11 и т.д. (250Гц, 350Гц, 550Гц). Такие реакторы ограничивают скорость нарастания стартового тока в цепи и взаимное влияние преобразователей, запитанных от одного и того же трансформатора. Процесс коммутации протекает плавно, коммутационные перенапряжения подавляются. Использование сетевых дросселей особенно рекомендуется при питании от сети, к которой подключены нелинейные элементы, создающие существенные искажения. Преимущества применения сетевых реакторов производства ПЗСТ: — Защищают преобразователь частоты от перекосов фаз питающего напряжения; — Повышают срок службы конденсатора в звене постоянного тока ПЧ; — Защищают преобразователь частоты от импульсных всплесков напряжения в сети, тем самым предотвращают аварии. На сегодняшний день ООО «Псковский Завод Силовых Трансформаторов» - современное, динамично развивающееся предприятие Северо-Западного региона Российской Федерации, занимающее высокую позицию в развитии экономики региона. Успех компании - в сочетании богатого опыта, современного производственного оборудования, новых технологий и, конечно же, команды профессионалов. ООО «ПЗСТ» специализируется на разработке и серийном производстве широкого спектра сухих трансформаторов и трансформаторного оборудования мощностью до 1 000 кВА. В настоящее время ООО «ПЗСТ» обладает всем перечнем высокоточного технологического оборудования, необходимого для полного цикла производства выпускаемой нами продукции. Команда профессиональных специалистов постоянно работает над улучшением технических параметров нашей продукции.Несмотря на молодость, коллектив нашего предприятия состоит из высококвалифицированных специалистов, имеющих многолетний опыт работы в сфере производства трансформаторов и трансформаторного оборудования.
Нефёдов Алексей · ПЗСТ · 15 февраля · Россия · Псковская обл
Дроссели ДР-25-134—3, 32-39 25 кВАР

ПРОДАМ: Дроссели ДР-20-134-4, 04-29 20 кВАР

Сетевой реактор (дроссель) является двухсторонним буфером между сетью электроснабжения и преобразователем частоты. Защищает сеть от высших гармоник 5, 7, 11 и т.д. (250Гц, 350Гц, 550Гц). Такие реакторы ограничивают скорость нарастания стартового тока в цепи и взаимное влияние преобразователей, запитанных от одного и того же трансформатора. Процесс коммутации протекает плавно, коммутационные перенапряжения подавляются. Использование сетевых дросселей особенно рекомендуется при питании от сети, к которой подключены нелинейные элементы, создающие существенные искажения. Преимущества применения сетевых реакторов производства ПЗСТ: — Защищают преобразователь частоты от перекосов фаз питающего напряжения; — Повышают срок службы конденсатора в звене постоянного тока ПЧ; — Защищают преобразователь частоты от импульсных всплесков напряжения в сети, тем самым предотвращают аварии. На сегодняшний день ООО «Псковский Завод Силовых Трансформаторов» - современное, динамично развивающееся предприятие Северо-Западного региона Российской Федерации, занимающее высокую позицию в развитии экономики региона. Успех компании - в сочетании богатого опыта, современного производственного оборудования, новых технологий и, конечно же, команды профессионалов. ООО «ПЗСТ» специализируется на разработке и серийном производстве широкого спектра сухих трансформаторов и трансформаторного оборудования мощностью до 1 000 кВА. В настоящее время ООО «ПЗСТ» обладает всем перечнем высокоточного технологического оборудования, необходимого для полного цикла производства выпускаемой нами продукции. Команда профессиональных специалистов постоянно работает над улучшением технических параметров нашей продукции.Несмотря на молодость, коллектив нашего предприятия состоит из высококвалифицированных специалистов, имеющих многолетний опыт работы в сфере производства трансформаторов и трансформаторного оборудования.
Нефёдов Алексей · ПЗСТ · 15 февраля · Россия · Псковская обл
Дроссели ДР-20-134-4, 04-29 20 кВАР

ПРОДАМ: Дроссели ДР-25-189-1, 53-41 25 кВАР

Сетевой реактор (дроссель) является двухсторонним буфером между сетью электроснабжения и преобразователем частоты. Защищает сеть от высших гармоник 5, 7, 11 и т.д. (250Гц, 350Гц, 550Гц). Такие реакторы ограничивают скорость нарастания стартового тока в цепи и взаимное влияние преобразователей, запитанных от одного и того же трансформатора. Процесс коммутации протекает плавно, коммутационные перенапряжения подавляются. Использование сетевых дросселей особенно рекомендуется при питании от сети, к которой подключены нелинейные элементы, создающие существенные искажения. Преимущества применения сетевых реакторов производства ПЗСТ: — Защищают преобразователь частоты от перекосов фаз питающего напряжения; — Повышают срок службы конденсатора в звене постоянного тока ПЧ; — Защищают преобразователь частоты от импульсных всплесков напряжения в сети, тем самым предотвращают аварии. На сегодняшний день ООО «Псковский Завод Силовых Трансформаторов» - современное, динамично развивающееся предприятие Северо-Западного региона Российской Федерации, занимающее высокую позицию в развитии экономики региона. Успех компании - в сочетании богатого опыта, современного производственного оборудования, новых технологий и, конечно же, команды профессионалов. ООО «ПЗСТ» специализируется на разработке и серийном производстве широкого спектра сухих трансформаторов и трансформаторного оборудования мощностью до 1 000 кВА. В настоящее время ООО «ПЗСТ» обладает всем перечнем высокоточного технологического оборудования, необходимого для полного цикла производства выпускаемой нами продукции. Команда профессиональных специалистов постоянно работает над улучшением технических параметров нашей продукции.Несмотря на молодость, коллектив нашего предприятия состоит из высококвалифицированных специалистов, имеющих многолетний опыт работы в сфере производства трансформаторов и трансформаторного оборудования.
Нефёдов Алексей · ПЗСТ · 15 февраля · Россия · Псковская обл
Дроссели ДР-25-189-1, 53-41 25 кВАР

ПРОДАМ: Дроссели ДР-10-134-8, 1-15 10 кВАР

Сетевой реактор (дроссель) является двухсторонним буфером между сетью электроснабжения и преобразователем частоты. Защищает сеть от высших гармоник 5, 7, 11 и т.д. (250Гц, 350Гц, 550Гц). Такие реакторы ограничивают скорость нарастания стартового тока в цепи и взаимное влияние преобразователей, запитанных от одного и того же трансформатора. Процесс коммутации протекает плавно, коммутационные перенапряжения подавляются. Использование сетевых дросселей особенно рекомендуется при питании от сети, к которой подключены нелинейные элементы, создающие существенные искажения. Преимущества применения сетевых реакторов производства ПЗСТ: — Защищают преобразователь частоты от перекосов фаз питающего напряжения; — Повышают срок службы конденсатора в звене постоянного тока ПЧ; — Защищают преобразователь частоты от импульсных всплесков напряжения в сети, тем самым предотвращают аварии. На сегодняшний день ООО «Псковский Завод Силовых Трансформаторов» - современное, динамично развивающееся предприятие Северо-Западного региона Российской Федерации, занимающее высокую позицию в развитии экономики региона. Успех компании - в сочетании богатого опыта, современного производственного оборудования, новых технологий и, конечно же, команды профессионалов. ООО «ПЗСТ» специализируется на разработке и серийном производстве широкого спектра сухих трансформаторов и трансформаторного оборудования мощностью до 1 000 кВА. В настоящее время ООО «ПЗСТ» обладает всем перечнем высокоточного технологического оборудования, необходимого для полного цикла производства выпускаемой нами продукции. Команда профессиональных специалистов постоянно работает над улучшением технических параметров нашей продукции.Несмотря на молодость, коллектив нашего предприятия состоит из высококвалифицированных специалистов, имеющих многолетний опыт работы в сфере производства трансформаторов и трансформаторного оборудования.
Нефёдов Алексей · ПЗСТ · 15 февраля · Россия · Псковская обл
Дроссели ДР-10-134-8, 1-15 10 кВАР
ООО «Копос Электро» — представительство чешской корпорации KOPOS KOLIN а.s. в Российской Федерации. Основным видом производства компании является электромонтажные изделия для кабельных систем. Количество изделий в серийных линейках продукции бренда KOPOS превышает 8 тысяч наименований.