Инструменты, цифровые технологии, связь, измерения

Влияние гармоник на трансформаторы, конденсаторы и кабеля силовой сети

26 июля 2021 г. в 09:12

Анонс: Негативы гармонических искажений в силовых сетях низкого и низкого среднего напряжения. Влияние гармоник на трансформаторы, конденсаторы и кабели силовой сети.

Электрораспределительные щиты

В последние годы проблема гармоник в силовых потребительских сетях вышла на уровень критических, что связано с использованием более современного оборудования, приводов, технологий. Однако если средне- и высоковольтные сети достаточно проработаны в направлении сокращения гармонических искажений, то низковольтные и сегмента низкого среднего напряжения пока остаются «забытыми», как Росстандартом и монополистами на рынке электроэнергии, так и самими владельцами — абонентами.

Вместе с тем, устранение гармонических возмущений в потребительских сетях de facto выгодно финансово, технически и технологически, поскольку гармоники негативно влияют, как на саму сеть, так и силовое оборудование, кабеля, телекоммуникации, ухудшая состояние, увеличивая потери и сокращая срок службы.

Влияние гармоник на трансформаторы силовых сетей

Гармоники в трансформаторах возникают в результате насыщения, переключения соединений обмоток, высокой плотности потока и на практике трансформаторы являются, как источниками, так и «передатчиками» гармонических возмущений, определяя факт трансмиссии гармоник между участками сети и сетями разного напряжения, балансовой принадлежности.

Срок службы трансформаторов даже при нормированных пределах несимметрии и несинусоидальности (2 и 5 % соответственно) сокращается на 8-10 %, а потери активной энергии растут пропорционально увеличению объемов, амплитуд токов гармоник, увеличивающих среднеквадратическую величину тока нагрузки. При работе на холостом ходу потери на гистерезис пропорциональны частоте, а пиковое значение пускового тока может в 8-15 раз превышать ток полной нагрузки трансформатора.

Схема гармонической составляющей пускового тока
Гармонические составляющие пускового тока трансформатора

Значительный вклад в потери трансформаторов, как на холостом ходу, так и под нагрузкой оказывает скин-эффект — образуются вихревые токи в обмотках с амплитудой, зависящей от квадрата частоты. Вихревые токи обуславливают неравномерное распределение плотности тока по сечению с концентрацией токов высоких частот в поверхностных слоях, что увеличивает сопротивление провода и потери электрической энергии с преобразованием тепловую. Нагрев обмоток в свою очередь ведет к деструкции изоляции и обуславливает сокращение срока службы, межремонтных периодов и повышение рисков аварийности трансформаторов.

Влияние гармоник на конденсаторы, конденсаторные модуля, батареи, установки

Основное влияние гармонических искажений в сети на конденсаторы заключается в том, что с одной из гармоник может возникнуть состояние резонанса, при котором перенапряжения или токи значительных амплитуд приводят к пробою диэлектрика или, как минимум, к сокращению срока службы. Конденсаторы, конденсаторные модули, батареи, установки компенсации реактивной мощности могут быть расположены на промышленном предприятии с нелинейными нагрузками, ответственными за генерацию гармоник или рядом с ним, но из-за трансмиссии гармонических возмущений одинаково подвергаться рискам резонансных явлений.

Практикой в нашей стране, как и других развитых странах мира уже подтверждено, что силовая сеть потребителя, не имеющая источников гармонических возмущений, может подвергаться гармоническому загрязнению из-за нелинейных нагрузок других потребителей в системе, а риски перегрузки конденсаторов про току или напряжению становятся критическими в потребительских сетях промышленных предприятий низкого и низкого среднего напряжения.

Влияние гармоник на кабеля линий и коммутаций в силовых сетях

Несинусоидальный ток в проводнике обуславливает дополнительные потери энергии, как из-за скин-эффекта, так и «эффекта близости» фазных проводников, причем оба эти эффекта зависят от частоты тока, размера жилы, конструкции кабеля и расстояния между ними (кабелями при прокладке и жилами в кабеле). Данными ряда отечественных и зарубежных исследований подтверждено, что даже при фундаментальной частоте 50 Гц сопротивление проводов переменному току выше, чем сопротивление постоянному, а для гармонических токов эти эффекты более выражены.

Скин-эффект — это явление переменного тока, при котором плотность тока через поперечное сечение проводника неоднородна, и ток имеет тенденцию протекать более плотно около внешней поверхности проводника. Это связано с тем, что поток переменного тока приводит к наведенной ЭДС, которая больше в центре, чем на окружности проводника, а формируемая разность потенциалов обуславливает вихревые токи, которые направлены против вектора основного тока в центре, но имеют аналогичное направление на поверхности, что «вытесняет» поток наружу и уменьшает полезную площадь проводника. Сегодня скин-эффект используется в полых проводниках и трубчатых шинах с высокой допустимой нагрузкой для экономии материальных затрат, однако негативно влияет на энергосбережение и срок службы кабелей в обычных силовых сетях.

Эффект близости возникает из-за искажения распределения тока между двумя проводниками в непосредственной близости, что вызывает концентрацию тока в частях проводов или шин, расположенных близко друг к другу.

Более подробно о негативах скин-эффекта и эффекта близости

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 · 11 апреля · Россия · Псковская обл
Дроссели ДР-70-134-1, 16-108 70 кВАР

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-10-189-3, 07-21, 4 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 · 11 апреля · Россия · Псковская обл
Дроссели ДР-10-189-3, 07-21, 4 12, 5 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 · 11 апреля · Россия · Псковская обл
Дроссели ДР-10-134-8, 1-15 10 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.