Снижение несинусоидальности напряжений и токов
В тех случаях, когда значения токов или напряжений высших гармоник больше
допустимых необходимо снижать несинусоидальности напряжений и токов.
Целесообразность мер по понижению несинусоидальности может быть также
обусловлена и улучшением технико-экономических показателей работы элементов
электрических сетей и ЭП. Снижение несинусоидальности можно осуществить одним
из следующих способов:
. Снижением уровня высших гармоник, генерируемых вентильными
преобразователями;
. Рациональным построением схемы электрической сети;
. Использованием фильтров высших гармоник.
Снижение уровней высших гармоник, генерируемых преобразователями, можно
осуществить за счет увеличения числа фаз выпрямления в преобразовательных
установках
(как правило, до 12) или применения специальных схем преобразователей и
законов управлениями ими, обеспечивающих улучшение формы кривой их первичных,
т. е. сетевых, токов.
Рациональное построение схемы сети с точки зрения снижения
несинусоидальности состоит, например, в питании нелинейных нагрузок от
отдельных линий или трансформаторов либо подключении их к отдельным обмоткам
трехобмоточных трансформаторов.
Использование фильтров — распространенный способ снижения уровня высших
гармоник. За рубежом распространено мнение, что установка фильтров более
экономична, чем увеличение числа фаз преобразователей. Фильтр высших гармоник
представляет собой последовательно соединенные реактор и БК .
Рисунок 10. Фильтр высших гармоник
Параметры реактора и БК подбирают так, чтобы их
результирующее сопротивление для определеннойчастоты гармоники было равно нулю.
В общем случае на каждую гармонику нужен свой фильтр. Фильтр образует ветвь с
очень малым сопротивлением, параллельную электрической сети, шунтирует ее на
частоте заданной гармоники и соответственно снижает напряжение этой гармоники.
Такие фильтры могут присоединяться как в местах генерации высших гармоник (на
вентильных установках), так и в узлах сети с недопустимым уровнем гармоник тока
или при резонансе токов.
Батареи конденсаторов, применяемые в фильтрах,
целесообразно одновременно использовать для компенсации реактивной мощности.
Экономически целесообразно применение таких многофункциональных устройств,
предназначенных не только для снижения синусоидальности, но и для компенсации
Q. Такие установки часто называют фильтрокомпенсирующими (ФКУ).
Заключение
Влияние несинусоидального напряжения негативно сказывается, практически
на всех электроприёмниках нагрузки
Поэтому очень важно применять средства борьбы
с несинусоидальность напряжения, к примеру, такие как :. . Использованием фильтров высших гармоник
. Использованием фильтров высших гармоник.
. Рациональным построением схемы электрической сети;
Уменьшение несинусоидальности напряжения позволяют уменьшить потери на
электроэнергию, а значит этот экономически выгодно с точки зрения затрат на
электроэнергию, особенно в нашем мире, где количество потребителей постоянно
растёт .
Список литературы
1. ГОСТ
13109-97. Межгосударственный стандарт. Электрическая энергия. Совместимость
технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в
системах электроснабжения общего назначения- Введ. с 01.01.1999.
2. Аррилага
Д. Гармоники в электрических системах / Аррилага Д., Д. Брэдли, П. Боджер. —
М.: Энергоатомиздат, 1990. — 215 с.
. Жежеленко
И.В. Показатели качества электроэнергии и их контроль на промышленных
предприятиях//2-е изд., перераб. И доп.,- М.: Энергоатомиздат, 1986 — 186 с.
. Жежеленко
И. В. Качество электроэнергии на промышленных предприятиях / Жежеленко И. В.,
Рабинович М. Л., Божко В. М.. Киев: Техника, 1981 — 160 с.
. Жежеленко
И.В. Высшие гармоники в системах электроснабжения промпредприятий / Жежеленко
И.В.. — М.: Энергоатомиздат, 2000.
. Железко
Ю.С. Компенсация реактивной мощности и повышение качества электроэнергии /
Железко Ю.С.. М.: Энергоатомиздат, 1985.
Что такое несинусоидальность напряжения?
Несинусоидальность напряжения — это термин, который описывает отклонения реальных электрических сигналов от идеальной синусоиды. В идеальных условиях, электрическое напряжение в электрической сети должно быть синусоидальным, но в реальности, напряжение может иметь различные искажения и нерегулярности в своей форме.
Причинами несинусоидальности напряжения могут быть различные факторы, такие как включение и выключение больших потребителей энергии, нелинейные элементы в электрических сетях, переключение цепей и другие факторы. В результате этих факторов, волна напряжения может деформироваться и приобретать дополнительные гармонические составляющие.
Коэффициент гармонических составляющих (THD) — это мера несинусоидальности напряжения и отражает процентное содержание гармонических составляющих в сигнале по отношению к его амплитуде. Чем выше значение THD, тем больше несинусоидальность напряжения.
Несинусоидальность напряжения может иметь негативное влияние на работу электрических устройств и оборудования. Это может приводить к ухудшению переходных процессов, нагреву и снижению эффективности работы электромеханических устройств, а также вызывать помехи в соседних электрических цепях.
Поэтому контроль и уменьшение несинусоидальности напряжения играет важную роль в обеспечении надежной работы электрических сетей и оборудования. Это включает в себя использование фильтров и компенсаторов гармоник, контроль нагрузки, а также применение специальных технологий для улучшения качества электрической энергии.
Коэффициент — несинусоидальность — напряжение
Коэффициент несинусоидальности напряжения в шахтных электрических сетях составляет 2 5 — 3 % и определяется в основном 2, 4, 7, 8, 10, 11 и 13 — й гармониками. Имеется также постоянная составляющая. Эти гармоники генерируются выпрямительными устройствами зарядных станций.
Коэффициент несинусоидальности напряжения на границе раздела не должен превосходить 5 % при присоединении потребителя к сети энергоснабжающей организации при напряжении до 35 кВ и должен быть не более 2 % при напряжении 110 кВ и выше.
|
Зависимости коэффициентов несинусоидальности сетевого тока / ( а и сетевого напряжения и ( б, а также коэффициента реактивной мощности СНВ от тока нагрузки /. ( в. |
Причем коэффициент несинусоидальности напряжения повышается с возрастанием величины q, или, что то же самое, с увеличением отношения мощности преобразователя к мощности питающей сети.
Значение коэффициента несинусоидальности напряжения в пределах до 5 % длительно допустимо на зажимах любого приемника эл.
|
Схема процесса зажигания дуги. |
К — коэффициент несинусоидальности напряжения и тока ( для постоянного тока равен единице, для переменного тока 0 7 — 0 97); / св — сварочный ток, А; 11Я — напряжение дуги, В.
|
Статическая вольт-амперная характеристика дуги ( а и зависимость напряжения адги L д от ее длины /. ( о. |
К — коэффициент несинусоидальности напряжения и тока ( для постоянного тока равен единице, для переменного тока 0 7 — 0 97); / св — сварочный ток, А; С / д — напряжение дуги, В. Однако не вся мощность дуги полностью расходуется на нагрев и расплавление электрода и основного металла, часть ее теряется в результате теплоотдачи в окружающую среду.
|
Статическая вольт-амперная характеристика дуги ( а и зависимость напряжении дуги О д от ее длины Lfl ( б. |
К — коэффициент несинусоидальности напряжения и тока ( для постоянного тока равен единице, для переменного тока 0 7 — 0 97); / св — сварочный ток, А; Е / д — напряжение дуги, В. Однако не вся мощность дуги полностью расходуется на на-греа и расплавление электрода и основного металла, часть ее теряется в результате теплоотдачи в окружающую среду.
|
Однолинейная схема питания мощного вентильного преобразователя ( а и схема замещения ( б. |
Методика расчета коэффициента несинусоидальности напряжения / Снс основывается на вычислении в любой точке питающей сети действующих значений коммутационных искажений напряжения, что равносильно учету всех высших гармоник.
В электромеханике применяются коэффициент несинусоидальности напряжения, характеризующий несимметричность нагрузки по фазам. Математические модели электрических машин позволяют отдельно учесть все факторы, приводящие к появлению высших гармоник в воздушном зазоре. Таких основных причин свыше десятка, поэтому целесообразно ввести один коэффициент ( Л), учитывающий несколько факторов.
В качестве пунктов контроля коэффициента несинусоидальности напряжения следует выбирать шины центра питания и границы раздела электрических сетей энергоснабжающей организации с потребителями, располагающими источниками высших гармонических составляющих.
Методика оценки интергармонических составляющих напряжения
В ГОСТ Р 51317.4.7–2008 установлены требования к проведению измерений гармоник и интергармоник напряжения .
Спектральные составляющие, относящиеся к интергармоникам, обычно изменяются по амплитуде и по частоте. В стандарте определены способы образования интергармонических групп путем группирования следующих друг за другом с частотой 5 Гц спектральных составляющих в интервале частот между последовательными гармоническими составляющими (рисунок 1.2). Это группирование позволяет учесть значения спектральных составляющих, возникающих между двумя последовательными гармониками, а также учесть результаты флюктуации гармоник.
На рисунке 3.20 приведен пример детализации гармоник непрерывного передаваемого сигнала 23 В на частоте 178 Гц, наложенного на третью и пятую гармоники, имеющие среднеквадратические значения 11,5 В. В данном случае интергармоническая группа порядка 3,5 содержит большую часть распределенной энергии.
В работе предложены рекомендации по оценки гармоник и интергармоник напряжения быстрым методом корреляционных функций .
При наличии в напряжении интергармонических составляющих в модель сигнала u(t), принятая в (2.2), кроме шума (t) к случайным процессам будет отнесены данные составляющие. Рисунок 3.20 — Детализация гармоник напряжения
На первом этапе определяются гармонические составляющие напряжения (определяется 40 гармоник). Данный этап был рассмотрен выше. Далее, начиная с частоты 55 Гц с шагом в 5 Гц минуя частоты высших гармоник, определяются амплитуды интергармоник (необходимо определить 351 интергармонику). В этом случае базовая точка В определяется следующим образом:
После определения параметра 8 (согласно методу корреляционных функций) определяется частоты интергармоник, как отклонение параметра 8 от базовой точки В (3.7). Амплитуды интергармоник для каждой частоты определяются по формуле (2.34).
По результатам исследования методов в среде пакета Matlab было установлено, что точность оценки среднеквадратических значений интергармонической группы и центрированной интергармонической подгруппы, произведенная быстрым методом корреляционных функций соизмерима с точностью оценки значений гармонических групп и подгрупп. 3.5 Выводы по разделу
На основании работы, проделанной в третьем разделе, можно сделать следующие выводы:
1) Исследование метода корреляционных функций показало, что использование окон с наименьшим уровнем подавления боковых лепестков позволяет добиться наименьшей величины смещения вычисляемого параметра. Наименьшую величину смещения обеспечивает применение оконных функций Тьюки и Кайзера с параметром 4. Также хорошие результаты показали метод с треугольным окном, окнами Чебышева (параметр 40) и Барлетта.
2) При анализе метода корреляционных функций на предмет определения количества отсчетов в наборе эталона, с которыми метод обеспечит наименьшее смещение гармонических составляющих напряжения, было установлено, что достаточно использовать пять отсчетов в наборе эталона при его построении. Это обеспечит экономию памяти и вычислительных ресурсов.
3) Метод чисел Фибоначчи был использован для решения задачи сокращения количества операций перебора. Применение алгоритма позволяет определять точки, в которых необходимо вычислить значения коэффициента корреляции.
4) В результате исследования получено, что точность оценки спектральных составляющих напряжения быстрым метод корреляционных функций соизмерима с точностью оценки модернизированным методом корреляционных функций. Отличия возникают только при уровне шума от минус 20 дБ до минус 10 дБ. Величина отклонения не превышает двух процентов.
5) Для быстрого метода корреляционных функций предложена методика оценки интергармонических составляющих напряжения, позволяющая производить вычисление среднеквадратических значений интергармонической группы и центрированной интергармонической подгруппы с точностью оценки значений гармонических групп и подгрупп.
Влияние несинусоидальности напряжений на потери в электрических сетях
Министерство
образования и науки Российской Федерации
федеральное
государственное автономное образовательное учреждение
высшего
образования
«НАЦИОНАЛЬНЫЙ
ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Институт — Энергетический
Направление — Электроэнергетика и
электротехника
Кафедра — Электрических сетей и
электротехники
Влияние несинусосидальности
напряжений на потери в электрических сетях
Выполнил
студент гр.5А3Д ________ _______ А.С. Овчиников
Проверил acc.
кафедры ЭЭС ________ _______Б.К. Мамашаев
Томск — 2016
Оглавление
ВВЕДЕНИЕ
Электрические сети
Электрические сети переменного и постоянного тока
Синусоидальный ток и напряжение
Несинусоидальность напряжения
Влияние несинусоидальности напряжения на работу потребителей
электрической энергии.
Вывод
Дополнительные потери мощности в линиях электропередач, вызванные с несимметрией и несинусоидальностью токов и напряжений, могут быть значительными. Дополнительные потери мощности от искажений симметрии и синусоидальности токов и напряжений в трансформаторах 6-10кВ могут достигать 17-34 %. Для борьбы с дополнительными потерями необходимо проведение соответствующих технических мероприятий как на стадии проектирования системы электроснабжения, так и на этапе эксплуатации: использование фильтровых устройств, включение параллельно нагрузке узкополосных резонансных фильтров, включение фильтрокомпенсирующих устройств (ФКУ) применение фильтросимметрирующих устройств (ФСУ), применение быстродействующих статических источников реактивной мощности (ИРМ), содержащих ФКУ.