Промышленное оборудование

Основные источники искажений в силовых сетях объектов: трансформаторы

24 августа 2022 г. в 09:11

Анонс: безальтернативные и профильные источники искажений в силовых сетях объектов разного назначения. Трансформаторы в искажении параметров качества электроэнергии силовых сетей объектов.

Все источники искажений параметров качества электроэнергии в силовых сетях объектов разного назначения можно условно разделить на:

  • «Безальтернативные» — силовое оборудование, устройства, присутствующее практически в любой силовой сети и пока (а вероятно, и в будущем) не имеющее альтернативы для замены. Причем большинство таких устройств даже в перспективе совершенствования конструкции, технологий, материалов будет негативно влиять на параметры качества электроэнергии в энергосистеме. Наиболее наглядный пример — трансформаторы, электродвигатели, коммутирующие кабели, а (условно) с недавних пор конвертеры, полупроводниковые устройства и т. д.
  • «Профильные» — оборудование и устройства, используемые в силовых сетях объектов специального профиля деятельности и/или для решения определенных задач — электропечи, сварочные аппараты, контроллеры двигателей постоянного тока, циклопреобразователи, активные фильтры гармоник и пр.

Трансформаторы, электродвигатели, реакторы, кабели (подземные, с изоляцией, многожильные), конвертеры и т. д. как источники эмиссии гармонических искажений и реактивной мощности на фундаментальной частоте должны обязательно рассматриваться при модификации, расширении, создании силовых сетей, и серия информационных материалов посвящена особенностям и уровню негативного влияния этих устройств на параметры качества электроэнергии, надежность и стабильность электроснабжения.

Трансформаторы в искажении параметров качества электроэнергии силовых сетей объектов

В этом материале были определены основные причины эмиссии гармонических искажений трансформаторами и здесь следует учитывать факт того, что в условия насыщения сердечника трансформатор может попасть при работе как выше номинальной мощности, так и выше номинального напряжения.

Первая ситуация может возникнуть в периоды пиковой, а вторая — в условиях малой нагрузки, особенно если батареи конденсаторной установки компенсации реактивной мощности не отключены до нужного уровня генерации, а напряжение фидера превышает номинальные значения. Кроме того, насыщение трансформатора также может происходить после провала напряжения, поскольку резкое изменение напряжения приводит к появлению постоянной составляющей в потоке намагничивания.

Трансформатор, работающий в области насыщения, будет показывать нелинейный ток намагничивания (см. рис. ниже), который содержит множество нечетных гармоник с доминирующей третьей, причем эффект искажений повышается с увеличением нагрузки.

Искаженный ток
Искажённый ток в условиях насыщения трансформатора

В идеальном сердечнике без потерь гистерезисные потери отсутствуют, а магнитный поток и ток, необходимый для их создания, связаны через ток намагничивания стального листового материала, используемого в конструкции сердечника.

Когда рассматривается эффект гистерезиса, несинусоидальный ток намагничивания не является симметричным относительно своего максимального значения, а искажение обычно происходит из-за нечетных гармоник кратных трем (3-й, 9-й, 15-й и т. д.), но в основном из-за третьей гармоники. Эту спектральную составляющую можно ограничить использованием соединения трансформатора треугольником, что поможет поддерживать напряжение питания с приемлемой синусоидальной формой волны. В трехстержневых трансформаторах все магнитодвижущие силы нечетных гармоник кратных трем находятся в фазе и имеют одно направление, что определяет высокие суммарные значения искажений, причем амплитуды пятой и седьмой гармоник также могут быть значительными (от 5 до 10 %) и их нельзя игнорировать.

В сетях распределения электроэнергии гармоники, обусловленные током намагничивания трансформатора, достигают своего максимального значения перед рассветом, когда система слабо загружена и уровень напряжения высокий. Когда трансформатор обесточен, он сохраняет остаточный магнитный поток в сердечнике, а при повторном включении этот поток сливается с намагничивающим, создаваемым пусковым током, и их комбинация может давать пиковые значения, в три или более раз превышающие номинальный поток при номинальной нагрузке. Возникающий в результате эффект может привести к тому, что сердечник трансформатора достигнет экстремального уровня насыщения, связанного с чрезмерным витковым током внутри сердечника. Продолжительность тока намагничивания в основном зависит от сопротивления первичной обмотки и для больших трансформаторов с высоким сопротивлением обмотки этот процесс может идти в течение многих секунд.

В целом гармонический состав установившихся токов в трехфазных системах не включает даже гармоники, которые появляются при асимметрии формы волны, когда положительные и отрицательные полупериоды не имеют одинаковой амплитуды. Однако при подаче питания распределительный трансформатор вырабатывает все виды гармоник низшего порядка, включая четные (особенно вторую и четвертую, как показано на рис. ниже), которые часто используются для сдерживания срабатывания дифференциальной защиты.

Типовой спектр тока
Типовой спектр тока при включении трансформатора

Наличие четных гармоник и их затухающий характер типичны при насыщении трансформатора и типовые результирующие значения THD для источника напряжения и тока нагрузки составляют 6 и 66 % соответственно, однако при увеличении импеданса вдвое соответствующие значения THD увеличиваются до 9 и 98 % для напряжения и тока соответственно, что демонстрирует важную роль, которую играет импеданс источника в определении уровней искажения напряжения.

Максимально возможного нивелирования искажений от силовых трансформаторов добиваются правильным подбором по мощности, использованием двух и более трансформаторов, планированием режима работы нагрузки. При ограниченной возможности проведения таких мероприятий хороший эффект в устранении наброса токов гармоник дают резонансные пассивные фильтры, подбираемые по результатам и анализу полноценного энергоаудита силовой сети конкретного объекта.

#трансформаторы #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: Источники питания

Назначением подобных устройств является обеспечение электронной аппаратуры электропитанием в точном соответствии с техническими требованиями и стандартами безопасности. Источники питания различаются по назначению, типу преобразования, конструктивному исполнению и ряду других показателей. При этом важнейшим требованием является гарантированные выходные и внутренние параметры во всем диапазоне входного напряжения. Принцип действия Вне зависимости от назначения, мощности, исполнения или числа сервисных функций все источники питания делятся на два класса: — импульсные; — трансформаторные. Основой трансформаторных систем является понижающий трансформатор, на выходе которого включается выпрямитель, фильтр, сглаживающий пульсации напряжения и регулирующее устройство. Последнее включает в себя систему стабилизации и поддержание на заданном уровне напряжения и тока, а также защиту от КЗ. К преимуществам такого решения относятся: — простота конструкции; — повышенная надежность; — минимальный уровень радиопомех. К недостаткам следует отнести: — невысокую удельную мощность; — уменьшенный КПД. В импульсных блоках питания напряжение сети сначала выпрямляется, а затем преобразуется в высокочастотные прямоугольные импульсы, которые поступают на легкий и компактный ферритовый трансформатор. Стабилизация напряжения в таких системах выполнена с использованием петли ООС, что гарантирует постоянный уровень выходного напряжения при изменении входного или величины нагрузки. К достоинствам импульсных источников питания относятся: — компактность и легкость; — близкий к теоретически достижимому КПД; — умеренная цена; — некритичность к качеству входного напряжения. Недостаток единственный — высокий уровень радиопомех, что связано с принципиальными особенностями работы импульсных преобразователей. Конструктивные варианты Серийно выпускается огромное количество компактных и стационарных источников, что дает возможность выбрать наиболее оптимальное по соотношению цены, мощности...
Коваль Юлия · ПРОТЕХ · 27 марта · Россия · г Москва
Источники питания

ПРОДАМ: Источники питания - незаменимая вещь в жизни

Ни для кого не секрет, что источники электропитания ACRO считаются неотъемлемой частью многочисленных радиотехнических устройств. К ним в свою очередь предъявляются определенные требования. Источники импульсивного питания подразделяются всего на две основные группы: первичного, а также вторичного питания. Например, первичные источники представляют собой устройства, которые преобразуют энергии в электрическую. А вот вторичные устройства являются преобразователями всего лишь определенного вида энергии в другой. К недостаткам можно отнести: наличие массогабаритных характеристик, и, непременно, оказание существенного влияния на иные устройства РЭА, у которых наблюдается достаточно сильное магнитное поле. Изготовление импульсивных источников питания по двум главным схемам. 1. Традиционная 2. Схема преобразователей напряжения. Обязательным условием осуществления проектирования источников импульсивного питания является достаточно четкое знание, которое должно быть к ним предъявлено. Наиболее главными требованиями считаются: в первую очередь к конструкции — это надежность, габаритно-массовые ограничения, а также тепловые режимы; что касается технико-экономических показателей, то сюда относят стоимость и технологичность самого изготовления. Проведенные анализы показали, что источники импульсивного питания ACRO отвечают практически всем требованиям. Трансформаторы всех видов импульсных источников питания достаточно сильно отличаются от традиционных. К отличительным характеристикам следует отнести: питание напряжением имеет прямоугольную форму; функционирует на высоких частотах и так далее. Индуктивность намагничивания увеличивает во время осуществления переключения транзисторов. Наши специалисты готовы провести консультации по электрооборудованию, помочь подобрать оптимальную модель, ответить на Ваши вопросы. Вы можете оформить заказ любым удобным для Вас способом. Наши приборы Вы можете купить оптом и в розницу. Наша компания осуществляет доставку по Москве и всей...
Смолич Елена · НПК Электроэнергетика · 25 марта · Россия · Московская обл
Научно–производственная компания Электроэнергетика, ООО

ПРОДАМ: Стабилизаторы и ИБП Uniel

Интерактивный источник бесперебойного питания (ИБП) предназначен для защиты электрооборудования от помех и перепадов напряжения в сети и представляет собой устройство с повышенными эксплуатационными характеристиками. Важным преимуществом данного прибора является то, что он совмещает в себе функции двух устройств: источника бесперебойного питания и стабилизатора напряжения. Благодаря высококачественному блоку стабилизации напряжения ИБП способен выдерживать долгие и глубокие искажения входного сетевого напряжения без подключения аккумуляторных батарей, что позволяет значительно увеличить срок их службы. Блок подавления высоковольтных импульсов и высокочастотных помех обеспечивает дополнительную защиту оборудования. Стабилизаторы переменного напряжения электронного типа с цифровой индикацией UNIEL RS-1/500-10000W предназначены для питания устройств однофазным напряжением синусоидальной формы, соответствующим требованиям ГОСТ 13109-97. Автоматический стабилизатор напряжения RS-1/500-10000W применяется для предохранения подключенных к нему приборов различной мощности от колебаний напряжения электросети в широчайшем диапазоне напряжений (от 110В до 260В). Особенностью эксплуатации стабилизатора является возможность закрепления его в настенном положении. Такое размещение позволит сэкономить полезную площадь помещения. Эффективность работы стабилизатора напряжения RS-1/500-10000W легко контролировать при помощи цифрового светящегося табло с основными входными и выходными параметрами электрической сети. Для удобства пользователей в комплекте со стабилизаторами поставляется трафарет для разметки стены, что значительно упрощает процесс монтажа, а так же ножки, которые можно использовать для установки стабилизатора на горизонтальной поверхности.
Бабкин Евгений · Релайт Групп · Вчера · Россия · г Москва
Стабилизаторы и ИБП Uniel

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: Источник бесперебойного питания серии Энергия Про

Источник бесперебойного питания серии Энергия Про — это современные, высокоточные, экономичные, надежные и удобные в работе ИБП. Источники бесперебойного питания (ИБП) предназначены для стабилизации сетевого напряжения, а также обеспечения автономного электропитания потребителей напряжением 220 Вольт чистой синусоидальной формы. Изменяя количество и емкость подключенных батарей, можно наращивать или уменьшать время автономной работы. Количество подключаемых батарей ограничено только временем их заряда. Модельный ряд: ИБП Энергия Про 500 Номинальная мощность, ВА/Вт 500/300 ИБП Энергия Про 800 Номинальная мощность, ВА/Вт 800/500 ИБП Энергия Про 1000 Номинальная мощность, ВА/Вт 1000/700 ИБП Энергия Про 1500 Номинальная мощность, ВА/Вт 1500/1100 ИБП Энергия Про 1700 Номинальная мощность, ВА/Вт 1700/1200 ИБП Энергия Про 2300 Номинальная мощность, ВА/Вт 2300/1600 ИБП Энергия Про 3400 Номинальная мощность, ВА/Вт 3400/2400 ИБП Энергия Про 5000 Номинальная мощность, ВА/Вт 5000/3500 Преимущества -Точность стабилизации ± 5% (питание от сети), ± 1% (инверторный режим) -Возможность использования 12 В АКБ в мощных моделях -Цветной, информативный LED-дисплей -Экономичный холостой ход -Алгоритм интеллектуальной зарядки АКБ -Универсальный корпус с возможностью настенного крепления -Форма выходного сигнала в инверторном режиме — чистая синусоида -Широкий температурный диапазон Условия эксплуатации -Для корректной работы Источника Бесперебойного Питания необходимо, чтобы аккумуляторные батареи, присоединённые к нему (параллельно или последовательно), имели одинаковую степень заряда (разряда). -Для соблюдения этого требования мы рекомендуем использовать АКБ одинаковой модели, ёмкости и из одной партии (один и тот же датакод). Виды защиты -От повышенного и пониженного напряжения -От перегрева трансформатора -От перезаряда -От глубокого разряда -От короткого замыкания -От неправильной полярности -От перегрузки по току и короткого замыкания Оформить заказ и получить...
Смолич Елена · НПК Электроэнергетика · 25 марта · Россия · Московская обл
Источник бесперебойного питания серии Энергия Про
Российский производитель и бренд низковольтной аппаратуры: электрооборудования для ввода, распределения и учета электричества, локальной автоматизации технологических процессов, а также комплексных энергоэффективных решений для любой отрасли индустрии.