Инструменты, цифровые технологии, связь, измерения

Правильный подход к решению проблемы гармоник в силовых сетях

1 сентября 2021 г. в 09:03

Анонс: Правильный подход к решению проблемы гармоник в силовых сетях. Стандарты, регулирующие гармонические искажения в силовых сетях объектов.

Несмотря на актуальность вопроса гармоник следует отметить, что искажение гармонической формы волны тока, напряжения — лишь одно из множества различных возмущений, которые нарушают работу электрических систем, но проблема гармонических возмущений становится критической на фоне все более широкого использования силовой электроники, которая в основном работает с коммутацией бесконтактными электронными ключами.

В целом различные нелинейные нагрузки генерируют разные, но идентифицируемые гармонические спектры, что делает задачу выявления возможных виновников решаемой для профильных специалистов отделов энергетиков объектов. Однако специалисты должны быть знакомы с сигнатурами различных искажений формы сигналов, создаваемых конкретными источниками гармоник и это будет способствовать созданию более эффективных методов их ограничения и нивелирования на участках сети, где собственно происходит эмиссия (или трансмиссия) гармоник.

Вместе с тем, при разработке фильтров любого типа нужен превентивный анализ всех преимуществ использования и возможных негативных последствий. Так, необходимо должным образом учитывать риски резонансов, иначе действие фильтрации с использованием однонастроенных (узкополосных) фильтров для устранения характеристической гармоники на данном конкретном участке может усилить искажение формы волны, если полюс фильтра совпадает с характеристической гармоникой более низкого порядка нагрузки.

Справка
Европейские технические регламенты для исключения рисков резонансов фильтров с гармониками нагрузки определяют обязательность поведения энергоаудита сети с полным мониторингом всего спектра (и амплитуд) гармонических возмущений в часы пиковых нагрузок и во время «простоя» объекта, а также включение звеньев блока узкополосных фильтров с резонансной частоты наиболее низкого порядка и наоборот при выключении.

Меньшие риски резонансов будут при использовании активных фильтров гармоник (АФГ), однако:

  • АФГ должны быть полноценно обоснованы, учитывая их более высокую стоимость и факт эмиссии гармоник самим ШИМ преобразователем фильтра;
  • гармонические искажения от АФГ можно и нужно исключать дополнительной интеграцией в сеть выше точки присоединения блока из узкополосных резонансных фильтров, шунтирующих токи гармоник больших амплитуд от инвертера АФГ.

Важно
С точки зрения потребителя, качество оплачиваемой по счетам электроэнергии означает получение чистой синусоидальной формы волны напряжения со среднеквадратичными вариациями и полным гармоническим искажением в пределах пороговых значений, установленных стандартами, однако зачастую «виновником» эмиссии гармоник является именно нагрузка в силовой потребительской сети и это переводит Абонентов сетевой компании из жертв в нарушителей, что в нашей стране уже определено в ГОСТ IEC/TR 61000-3-6-2020 и ГОСТ IEC/TR 61000-3-7-2020. Вместе с тем, свой вклад в засорение потребительской сети гармониками вносит и электросетевая компания, как из-за эмиссии гармоник силовыми трансформаторами, электронными устройствами управления и пр. в собственной балансовой принадлежности, так и транзитной миграции гармоник через распределительную сеть с сетей других Абонентов.

Стандарты, регулирующие гармонические искажения в силовых сетях объектов

Наиболее популярные стандарты управления гармониками во всем мире разработаны IEEE в США и IEC (Международной электротехнической комиссией — International Electrotechnical Commission) в Европейском союзе, в России (после «регуляторной гильотины» № 247-ФЗ уже условно) действуют рецепции европейских регламентов ГОСТ IEC/TR 61000-3-6-2020, ГОСТ IEC/TR 61000-3-7-2020 и пакет ГОСТ Р 59032.1/4-2020.

В 1981 году IEEE выпустил стандарт 519, цель которого заключалась в предоставлении руководящих указаний и рекомендуемых практик для коммутации оборудования, нивелирования искажения напряжения, исключения влияния на сигналы связи и т. д. гармоник, генерируемых преобразователями мощности. IEEE 519 решал некоторые проблемы кумулятивных эффектов, но мало учитывал с взаимодействие между источниками гармоник и работой энергосистемы. Основное внимание в пересмотренном стандарте IEEE-519 в 1992 году было уделено более адекватной позиции, в которой ограничения для потребителей в отношении максимального количества гармонических токов в точке соединения с электросетью не создавали угрозы чрезмерных искажений напряжения.

Этот пересмотр также подразумевал обязательство электроэнергетических компаний проверить, что любые корректирующие меры, принятые потребителями для уменьшения инжекции гармоник в систему распределения, уменьшат искажение напряжения до допустимых пределов. Взаимосвязь этих критериев показывает, что проблема гармоники — системная, а не локальная и соответствие этому стандарту требует проверки пределов уровней гармоник в точке общего присоединения (РСС). Рекомендуемые уровни общих гармонических искажений (THD) для сигналов тока и напряжения были установлены в редакции IEEE-519 1992 года, а уровни общих и индивидуальных гармонических искажений были определены для потребителей по току и для сетевых компаний по напряжению на PCC.

Подобно IEEE-519, стандарты гармоник IEC устанавливают ограничения уровней гармоник на предприятиях, а после многократных пересмотров последние версии семейства стандартов IEC 61000-3-23 по гармоникам сосредоточились на ограничении эмиссии гармоник силовым оборудованием. Европейские стандарты (и наши рецепции ГОСТ IEC/TR 61000-3-6-2020, ГОСТ IEC/TR 61000-3-7-2020) определяют индикативные уровни гармонических искажений для сетей низкого, среднего, высокого и сверхвысокого напряжения приведены (терминология IEC 61000-3-6), а в прошлом году была утверждена наиболее актуальная версия рекомендаций по применению пассивных фильтров гармони к IEEE 1531-2020.

Таким образом вне зависимости от перлов законотворчества (см. № 247-ФЗ) и по факту ограниченной нормативно-правовой базы по гармоническим возмущениям в нашей стране, реальный положительный эффект от устранения гармоник можно получить только при правильном проектировании на основе существующего отечественного и зарубежного пакета целевых стандартов и, безусловно, в случае делегирования работ высококвалифицированным профильным специалистам.

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: Реле РНПП-311

Реле напряжения РНПП-311 (ТУ 3425-001-71386598-2005) предназначено для отключения нагрузки 380 В/ 50 Гц при недопустимых колебаниях напряжения в сети с продолжительностью не менее 0,02 сек, нарушения амплитудной симметрии сетевого напряжения (перекосе фаз), обрыве и нарушении чередования фаз, отсутствия слипания фаз
Мясников Николай · ЕССО-Технолоджи · 12 апреля · Россия · Чувашская республика - Чувашия
Реле РНПП-311

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: Реле контроля напряжения в 3-фазных сетях HRN-43, HRN-43N (ETI)

Применение Применяется для контроля минимального (Umin) и максимального (Umax) уровней напряжения в пределах 138 - 276 V (система 3x400/230V с нейтралью) или 240 - 480 V (система 3x400V, без нейтрали), ассиметрии фаз, последовательности и обрыва фаз. Особенности: •гальванически изолированное питание AC 400 V, AC 230 V, AC/DC 24 V; •функция "MEMORY" - для возвращения из аварийного режима в нормальный нужно нажать кнопку "RESET" на передней панели устройства; •два выходных реле, с возможностью выбора функций второго реле (независимо / параллельно); •фиксированная (t1) и настраиваемая (t2) задержка времени; •устойчивость к индукционному напряжению (например от двигателей)
Федоров Сергей · ЭТИ Промкомплект · 11 апреля · Россия · Чувашская республика - Чувашия
Реле контроля напряжения в 3-фазных сетях HRN-43, HRN-43N (ETI)

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-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
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.