Передача, распределение и накопление электроэнергии

Источники гармоник на коммерческих и промышленных объектах

21 октября 2023 г. в 11:55

Типовые источники эмиссии гармонических возмущений на коммерческих объектах. Источники гармоник на промышленных объектах и их влияние на оборудование и силовую сеть.  

На коммерческих объектах – торговые, спортивные центры и комплексы, больницы и центры обработки данных – среди наиболее значимых источников эмиссии гармонических возмущений выделяют высокоэффективное флуоресцентное освещение с электронными балластами, электроприводы (PDS – power drive system) регулируемой скорости для лифтов, транспортеров (эскалаторы, траволаторы), нагрузок отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха (HVAC – Heating, Ventilation & Air Conditioning) и чувствительное электронное оборудование, питаемое однофазными импульсными источниками питания.

Коммерческие нагрузки (по отдельности) характеризуются сравнительно небольшой (про амплитудам) эмиссией гармонических возмущений, которые могут как взаимно компенсироваться в рамках одной силовой сети, так и усиливаться, суммируясь с гармониками аналогичных частот, в том числе попадающими трансмиссией в сеть конкретного объекта через ТП электросетевой компании.

Источники гармоник на промышленных объектах и их влияние на оборудование и силовую сеть

Для современных промышленных объектов характерно широкое применение мощных нелинейных нагрузок, которые «сами по себе» уже являются проблемными источниками эмиссии гармонических возмущений, а при суммировании с гармониками в сети от других источников (и попадающими в сеть из распределительной сети) становятся критическими, вызывающими не только искажение параметров качества электроэнергии, но и аварийные отключения, остановки процессов, сбои в системах автоматики, выход из строя оборудования и т.д.

Кроме того, на промышленных объектах проблема гармонических искажений усугубляется тем, что эти мощные нелинейные нагрузки (по отдельности, а особенно при группировке) de facto при эксплуатации, т.е. реальном режиме работы (при разной нагрузке в смену, сутки) имеют довольно низкий коэффициент мощности. Так, например:

  • коэффициент мощности, по сути, определяется потерями, а ГОСТ IEC 61800-9-2 устанавливает их расчетное значение в 15% для электродвигателей номинальной мощности в пределах до 90 кВт, но уже четверть (25%) для двигателей мощностью от 90 кВт; 
  • ГОСТ IEC 61800-9-2-2021 определяет для электроприводов с преобразователями частоты расчетные формулы, потери и базовые значения для расчетов (в случае использования стандартизированных компонентов и электроприводов в целом).

Из таблицы ниже видно, что коэффициент мощности уменьшается при снижении мощности преобразователя, но более значительно – при уменьшении нагрузки (работе при 75, 50 и тем более 25% от номинального значения выходного параметра).    

Таблица. Коэффициент мощности электропривода в зависимости от загрузки (моменто-образующего тока электродвигателя) (по ГОСТ IEC 61800-9-2-2021).

Моменто-образующий cosϕ в зависимости от выходной мощности преобразователя на фундаментальной частоте*Iф.вых*Uф.вых
ток, % От 0,278 кВА(0,12 кВт) до<1,29 кВА(0,75 кВт) От 1,29 кВА(0,75 кВт) до<7,94 кВА(5,5 кВт) От 7,94 кВА(5,5 кВт) до<56,9 кВА(45 кВт) От 56,9 кВА(45 кВт) до<245 кВА(200 кВт) От 245 кВА(200 кВт) до<1209 кВА(1000 кВт)
25 0,34 0,38 0,49 0,54 0,57
50 0,51 0,60 0,71 0,75 0,78
75 0,64 0,72 0,80 0,83 0,85
100 0,73 0,79 0,85 0,86 0,87

Здесь не стоит забывать и о том, что IEEE Std 1459 (в действующей версии) определяет коэффициент мощности (PH), как отношение всей активной к всей полной мощности (на фундаментальной и нефундаментальных частотах – Р1, РH, S1, SN в формуле ниже).

Т.е. типовой расчет cosϕ только по отношению мощностей на фундаментальной частоте в текущих условиях силовых сетей с значительными объемами нелинейной нагрузки по меньшей мере технически некорректный и не должен использоваться.

Наряду с этим на промышленных объектах, хотя и в большинстве случаев для ухода от рисков штрафных санкций, используются конденсаторные батареи для повышения коэффициента мощности, которые потенциально могут увеличивать гармонические токи от нелинейных нагрузок, что приводит к возникновению резонансных условий, в том числе внутри самих установок.

Самый высокий уровень искажения напряжения обычно возникает на низковольтной шине объекта, где типично используется схема централизованной компенсации реактивной мощности, а параллельные резонансы в сети вызывают перегрев электродвигателей, трансформаторов, неправильную работу чувствительного электронного оборудования, сбои в системах автоматического (или же автоматизированного) управления и пр.

Наиболее «проблемные» нелинейные нагрузки в силовой сети промышленных объектов можно сгруппировать в три категории: трехфазные преобразователи мощности, в том числе электроприводы с комплектными частотными преобразователями, дуговые нагрузки (печи, аппараты для дуговой сварки и системы освещения (люминесцентное, натриевое, ртутное) с магнитным, не электронным баластом) и насыщаемые устройства (трансформаторы, электродвигатели и пр.).

Особенности таких источников эмиссии гармоник на коммерческих и промышленных объектах будут рассмотрены в следующих материалах цикла. 

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: Электродинамические вибростенды

Вибростенды представляют собой универсальные испытательные установки и предназначены для тестирования изделий на воздействие различных типов вибраций. К таким типам, в частности, относятся: — гармонические синусоидальные по ГОСТ 28203 (МЭК 60068-2-6); — широкополосные стохастические с нормированным уровнем спектральной плотности мощности виброускорения в различных частях спектра по ГОСТ Р 51502 (МЭК 60068-2-64): — ударные. Для испытаний в соответствии с ГОСТ Р 51371, а также для имитации стрелкового воздействия. Колебания вибростола при стандартных ударах могут быть в форме половины синусоиды, треугольника, меандра, трапеции, прямоугольника и т. п. Стенды используются в заводских и исследовательских лабораториях для уточнения прочностных характеристик, определения ресурса изделий, уточнения требуемой для безопасной транспортировки тары и т. п. Благодаря специальным компенсационным системам современные вибростенды могут устанавливаться в обычных лабораторных помещениях без необходимости изготовления специального фундамента. Кроме того, их работа практически бесшумна.
Коваль Юлия · ПРОТЕХ · Вчера · Россия · г Москва
Электродинамические вибростенды

ПРОДАМ: Измерители вибрации

Приборы этой группы рассчитаны на определение характера колебаний различных узлов и механизмов. С их помощью измеряются скорость, ускорение и смещение элементов, что позволяет оценить степень опасности для агрегата в целом или вероятность вибрационного повреждения отдельных его частей. Такой контроль параметров необходим практически во всех отраслях промышленности: в машиностроении, автомобилестроении, на железнодорожном транспорте, в энергетике (контроль вибрации лопаток газовых турбин), в авиастроении и т. д., Конструктивные особенности Все приборы можно условно поделить на два больших класса. В одну группу входят точные аналитические системы, рассчитанные на снятие посредством выносных датчиков таких параметров, как виброскорость, виброускорение, вибросмещение и частота. Во вторую попадают сверхкомпактные приборы для проведения экспресс-анализ и локализации вибрации на работающем оборудовании. В любом случае измерительный сигнал формируется посредством акселерометров или пьезопреобразователей. Аналоговое напряжение усиливается и поступает на аналогово-цифровой преобразователь, где оцифровывается и затем передаётся блоку обработки. Последний, в свою очередь, выполняет необходимые вычисления, результатом которых является пригодная к непосредственному анализу текстовая или графическая информация. Измерение параметров вибрации производится во взаимно-ортогональных плоскостях и отображается на ЖК-дисплее в режиме реального времени.
Коваль Юлия · ПРОТЕХ · Вчера · Россия · г Москва
Измерители вибрации

ПРОДАМ: Виброопоры/виброизоляторы ЕК-290, ЕК-490, ВП125, ВП200

Соблюдение санитарных правил и норм в части уровня шума на рабочих местах, в жилых помещениях, общественных зданиях, на территории жилых застроек требует принятие мер к шумоизоляции трансформаторов, являющихся источником дополнительного шума. В этой связи на протяжении последних лет неуклонно растёт спрос на виброопоры для трансформаторов. Виброопоры поглощают высокочастотные вибрации трансформатора, которые являются источником звуковых волн (шума). Также виброопоры продлевают работоспособность дорогостоящего оборудования, повышают надёжность креплений. Компания ООО «АВМИТ» является ведущим производителем в России виброопор для трансформаторов. Виброопоры марок ВП125, ВП200, ВП200(У) рассчитаны с учётом: — требований ГОСТ 32586-2013, предъявляемым к конструкции и материалу виброопор; — требованиям СанПин по шумам; — особенностей трансформаторного оборудования, такие как частота собственных колебаний и масса.
Гусев Влад · ООО "АВМИТ" · 1 февраля · Россия · Свердловская обл
Виброопоры/виброизоляторы ЕК-290, ЕК-490, ВП125, ВП200

ПРОДАМ: Сирена оповещения С-40

Промышленные электросирены С-40 Назначение электромеханической сирены С-40: оконечное устройство в системах звукового оповещения на промышленных объектах и в системах оповещения муниципального уровня. ПАРАМЕТРЫ сирены С-40: Уровень звукового давления, 118 дБ Частота звуковых колебаний, 420-450 Гц Сектор распространения зв. волны, 360 град Номинальная мощность электродвигателя, 3 кВт Питание, ~ 3ф, 50 Гц, 380/220 Продажа, поставка по России и в Респ.Казахстан https://aacc.ru/sistemy-opoveshheniya/sirena-s40/
Стрижак Олег · ААСС, ООО · 20 февраля · Россия · Томская обл
Сирена оповещения С-40

ПРОДАМ: Шумомер AR-824 (AR920) | Эвелен ООО

Портативный измеритель уровня шума AR-824 окружающей среды. Диапазон измерения: 30 – 130 дБ. Графическая круговая шкала. Удержание максимального значения. Выходной аналоговый сигнал 10 мВ/дБ. Цифровой измеритель уровня звука AR-824 разработан согласно IEC651 TYPE2&ANSI S1.4 для применения в области техники безопасности и здравоохранения для контроля уровня шума окружающей среды. Мгновенное и усредненное измерение уровня звука. Выбор одного из 4 поддиапазонов измерения. Два типа взвешивающего фильтра A и C. Сигнализация о выходе уровня звука за верхний или нижний пределы диапазона измерения. Выходной аналоговый сигнал переменного (AC) и постоянного (DC) тока.
Гончаров Ярослав · ИНТЕР-КИП · 15 февраля · Россия · Ростовская обл
ИНТЕР-КИП, ООО
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.