Передача, распределение и накопление электроэнергии

Последовательный резонанс

30 ноября 2023 г. в 12:07

Что такое и когда возникает последовательный резонанс в силовой сети объекта. Наиболее проблемные ситуации с рисками резонансных явлений.

Последовательный резонанс (упрощенно) – когда емкость (конденсаторные батареи, установки компенсации реактивной мощности) и индуктивность (трансформатора или распределительной линии) формируют последовательную LC-цепь по отношению к источнику гармонических искажений.

В этой ситуации если резонансная частота соответствует характеристической гармонической частоте нелинейной нагрузки, то участок LC будет «притягивать» большую часть гармонического тока, генерируемого в распределительной системе. Т.е. по факту Абонент, даже не имеющий нелинейной нагрузки, но использующий конденсаторные установки коррекции коэффициента мощности, может столкнуться с высокими гармоническими искажениями напряжения из-за трансмиссии гармоник из соседних источников (см. рис. ниже).

<i>Рис. Последовательный резонанс.</i>
Рис. Последовательный резонанс.

Упрощенная схема последовательного резонанса показана на рис. ниже, где источник гармоник представляет собой суммарные гармоники, создаваемые другими нагрузками. При резонансе конденсаторная батарея, установка коррекции коэффициента мощности образует последовательную цепь с трансформатором и источниками гармоник.

<i>Рис. Параллельный,</i> <i>последовательный резонансы и упрощенная схема</i> <i>последовательного резонанса.</i>
Рис. Параллельный, последовательный резонансы и упрощенная схема последовательного резонанса.

Индуктивность, установленная последовательно с конденсатором, соответствует индуктивности рабочего входного трансформатора. Индуктивность участка такой цепи очень мала (теоретически равна нулю), а токи ограничиваются только сопротивлением и, в итоге, гармонический ток, соответствующий резонансной частоте, будет свободно протекать в этой цепи. Напряжение на конденсаторной батарее, установке коррекции реактивной мощности увеличивается и сильно искажается, что видно из следующего уравнения:

Us = Xc*Uh/R,

где Uh и Us – соответственно напряжение гармонического тока Ih и напряжение на конденсаторной батарее (установке) коэффициента мощности. Сопротивление R последовательного резонансного контура является малым по сравнению с реактивным сопротивлением, а частота последовательного резонанса всегда больше частоты параллельного резонанса.

Справка: пренебрежимо малый импеданс последовательного резонансного контура может быть использован для поглощения желаемых гармонических токов и это на практике используется при проектировании пассивных фильтров.

Наиболее проблемные ситуации с рисками резонансных явлений

Наиболее часто резонансные условия возникают при установке мощных конденсаторных установок, батарей на шинах распределительных подстанций, понижающих ТП и в силовых сетях промышленных объектов при использовании схем централизованной, а часто и групповой компенсации. В этих случаях, когда трансформатор доминирует в импедансе системы и имеет высокое отношение X/R, относительное низкое сопротивление риски резонансных явлений очень высокие, а броски тока или перенапряжения являются наиболее частой причиной выхода из строя конденсаторов, трансформаторов или нагрузочного оборудования.

Зарубежные и отечественные исследования последних двух десятков лет показывают, что:

  • около 20 процентов промышленных установок, для которых не проводится энергоаудит с анализом спектра гармоник, имеют серьезные сбои в работе или отказ оборудования из-за резонансных явлений; 
  • подбор конденсаторных батарей, установок компенсации реактивной мощности по таблицам, опросным листам производителей, как правило, приводит к ситуации, когда резонансные частоты возникают вблизи пятой гармоники, а это одна из худших гармоник, поскольку в подавляющем большинстве случаев (на промышленных объектах) имеет одну из наибольших амплитуд.

Существует ошибочное мнение, что резистивные нагрузки гасят гармоники, однако в действительности они только будут ослаблять резонансные явления, что приведет к уменьшению гармонических искажений. Кроме того, нагрузки от электродвигателей (в основном индуктивные) хотя и обеспечивают небольшое демпфирование гармоник, но могут увеличивать искажения, смещая резонансную частоту системы ближе к значимой (по амплитуде) гармонике.

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: Сглаживающие реакторы

АО «Группа «СВЭЛ» предлагает сглаживающие реакторы. Сглаживающий реактор — это статическое электромагнитное устройство, предназначенное для использования его индуктивности в электрической цепи с целью уменьшения содержания высших гармоник (пульсаций) в выпрямленном токе. Пульсации должны быть в пределах до 10 % от величины постоянного тока. Основная частота переменной составляющей тока — 300 Гц. Сглаживающий реактор обычно соединяется последовательно с выпрямителем, таким образом, через него протекает весь ток нагрузки. Стоит отметить, что ограничивается только переменная составляющая тока, то есть электрические потери в реакторе минимальны. Использование сердечника из электротехнической стали, позволяет снизить магнитные потери и создать значительную индуктивность при малых габаритах. Сглаживающие реакторы, разработанные на нашем предприятии, предназначены для включения последовательно в цепь постоянного тока с целью снижения пульсаций тока. Как правило, они применяются на линиях постоянного тока напряжением до 2000 В, в системах управления, например, для регулирования скорости вращения частотно регулируемых приводов. Так же сглаживающие реакторы нашли широкое применение в приводах постоянного тока прокатных станов с тиристорными преобразователями. Сглаживающие реакторы устанавливаются со стороны преобразователя. Реакторы изготавливаются на классы напряжения до 2 кВ, а также 6 и 10 кВ. Климатическое исполнение реакторов У, УХЛ, О по ГОСТ 15150-69 и 15543.1-89, категория размещения 3, 4 по ГОСТ 15150-69, охлаждение естественное воздушное. Степень защиты IP21 — защищенное исполнение, IP00 — незащищенное, или другое по требованию заказчика. Реакторы соответствуют техническим условиям 0ЭТ.517.004 ТУ.
Завьялова Екатерина · Группа СВЭЛ · 12 апреля · Россия · Свердловская обл
Сглаживающие реакторы

ПРОДАМ: Звонки ЗВОФ, ЗВП, ЗВРП Колокола КЛП, КЛФ, РВФ Ревуны РВП

Звонок-ревун ЗВРП- эффективное и качественное средство звукового оповещения для тревожных сигнализаций переменного тока. Прибор издает очень громкие звуки сразу в двух разных тональностях. Это значит, что всеобщее внимание будет гарантированно привлечено в нужном случае. ЗВРП- могут устанавливаться на морских и речных судах, а также везде, где нужно громко оповестить людей в случае тревоги. Корпус звонков изготовлен в специальном водозащищенном исполнении. Поэтому данные приборы можно без проблем эксплуатировать в условиях контакта с водой. Колокола КЛФ предназначены для подачи звуковых сигналов в системах тревожной сигнализации постоянного тока. Колокола КЛФ изготавливаются в климатическом исполнении УХЛ5 (для эксплуатации в макроклиматических районах с умеренным климатом и холодным климатом). Ревун РВФ предназначен для подачи звукового сигнала в системах тревожной сигнализации постоянного тока. Приборы изготавливаются в двух климатических исполнениях по ГОСТ 15150-69: О1 (общеклиматическое исполнение) и УХЛ5 (для эксплуатации в макроклиматических районах с умеренным климатом и холодным климатом).
Веригина Татьяна · ООО "Морское Электроснабжение" · 8 апреля · Россия · г Санкт-Петербург
Звонки ЗВОФ, ЗВП, ЗВРП Колокола КЛП, КЛФ, РВФ Ревуны РВП

ПРОДАМ: Дроссели ДР-12, 5-134-6, 64-19 12, 5 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 · 12 апреля · Россия · Псковская обл
Дроссели ДР-12, 5-134-6, 64-19 12, 5 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 · 11 апреля · 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 · 11 апреля · Россия · Псковская обл
Дроссели ДР-25-189-1, 53-41 25 кВАР
Компания «ФАТО Электрик» является производителем и прямым поставщиком низковольтной электротехнической продукции торговой марки HLT. На сегодняшний день ассортимент продукции бренда HLT уже включает в себя более 4000 наименований продукции. Офис и склад общей площадью свыше 1000 м2 находятся в Москве для удобства развития региональной сети дистрибьюции бренда. Фато Электрик осуществляет поставки не только по всей территории Российской Федерации, но и тесно сотрудничает с Республикой Беларусь.