Zavarok forrásai az elektromos hálózatokban

Harmonikák

A magasabb harmonikusok (multiple) olyan szinuszos feszültségek vagy áramok, amelyek frekvenciája egész számú alkalommal eltér az alapfrekvenciától.

A feszültségek és áramok harmonikus torzulásai a nemlineáris áram-feszültség karakterisztikával rendelkező hálózatokban lévő elemek vagy berendezések jelenléte miatt lépnek fel. A harmonikus zavarok fő forrásai az átalakítók és egyenirányítók, az indukciós és ívkemencék, a fénycsövek. A televíziók jelentik a leggyakoribb harmonikus interferencia forrásokat a háztartási berendezésekben. A felharmonikus zavarok bizonyos szintjét a villamosenergia-rendszer berendezései is létrehozhatják: forgógépek, transzformátorok. Általában azonban nem ezek a források a fő források.

A többszörös harmonikusok fő forrásai: statikus frekvenciaváltók, ciklokonverterek, aszinkron motorok, hegesztőgépek, ívkemencék, szuperponált frekvenciaáram-szabályozó rendszerek.

A statikus frekvenciaváltók egy AC-DC egyenirányítóból és egy szükséges frekvenciájú DC-AC átalakítóból állnak.A DC feszültséget az átalakító kimeneti frekvenciája modulálja, így több harmonikus jelenik meg a bemeneti áramban.

A statikus frekvenciaváltókat főként változó fordulatszámú motorokhoz használják, amelyek alkalmazása rohamosan fejlődik. Az akár több tíz kilowatt teljesítményű motorok saját transzformátoraik révén közvetlenül kapcsolódnak a kisfeszültségű hálózatokhoz, a nagyobb teljesítményűek a középfeszültségű hálózatokhoz. Számos megvalósítási séma létezik a statikus frekvenciaváltóknak különböző jellemzőkkel. A többszörös harmonikusok frekvenciája a kimeneti frekvenciától és az átalakító impulzusfrekvenciájától függ. Hasonló átalakítókat használnak közepes frekvencián működő kemencékhez is.

A ciklokonverterek nagy teljesítményű (több megawatt) háromfázisú konverterek, amelyek a háromfázisú áramot az eredeti frekvenciáról háromfázisú vagy egyfázisú árammá alakítják csökkentett frekvencián (általában 15 Hz-nél kisebb), alacsony fordulatszámú áramellátásra. , nagy teljesítményű motorok. Két vezérelhető egyenirányítóból állnak, amelyek váltakozva vezetik az áramot egyik vagy másik irányba. A ciklokonvertereket nagyon ritka esetekben használják. Az interharmonikus áramok elérik az alapfrekvenciás áram 8-10%-át. A ciklokonverterek nagy teljesítménye miatt nagy zárlati teljesítményű hálózatokra csatlakoznak, így az interharmonikus feszültségek alacsonyak. Svájcban két ilyen létesítményben végzett mérések azt mutatták, hogy ezek értéke az 50 és 220 kV-os hálózatokban nem haladja meg a névleges feszültség 0,1%-át.

Az indukciós motorok bizonyos esetekben interharmonikusokat generálhatnak az állórész és a forgórész közötti rés miatt, különösen, ha acél telítéssel kombinálják. Normál forgórész fordulatszámon az interharmonikus frekvenciák 500-2000 Hz tartományban vannak, de a motor beindításakor a teljes frekvenciatartományon "átmennek" az állandósult állapotú értékig. A motorok által okozott interferencia jelentős lehet, ha hosszú kisfeszültségű vezeték végére szerelik (több mint 1 km). Ezekben az esetekben legfeljebb 1%-os interharmonikusokat mértek.

A hegesztőgépek és az elektromos ívkemencék a harmonikusok széles és folyamatos spektrumát állítják elő. az átalakító berendezés által generált harmonikusok és interharmonikusok frekvenciái.

Feszültségeltérés

A feszültségeltéréseket a fogyasztói terhelés napközbeni változása és a feszültségszabályozó berendezések (terheléskapcsolós transzformátorok) ennek megfelelő működése okozza.

Feszültségingadozások

A feszültségingadozások véletlenszerű vagy véletlenszerű változások sorozata. ciklikus.

A feszültségingadozásokat az erősen változó energiafogyasztású elektromos vevők működése okozza, és a következő berendezések működése során fordul elő: hegesztő- és ívhegesztőgépek, hengerművek, változó terhelésű nagy teljesítményű motorok, elektromos ívkemencék acél. Terhelések és elektromos berendezések (pl. kondenzátortelepek) kapcsolásakor is előfordulhatnak hirtelen feszültségváltozások.

Rövid távú feszültségesések

A rövid távú feszültségesések olyan váratlan feszültségesések, amelyek több alapfrekvencia periódusból álló időintervallum után, több elektromos fokozatra térnek vissza.

A rövid távú feszültségeséseket az áramellátó rendszerekben a rövidzárlattal összefüggő kapcsolási folyamatok, valamint az erős motorok indítása okozzák. A villamosenergia-rendszerek rövidzárlatok kiküszöbölésére szolgáló automatizálása által okozott meghibásodások egy része nem távolítható el, és a felhasználóknak ezt a tényt figyelembe kell venniük.

Feszültségimpulzusok

A feszültségimpulzusok forrásai a hálózatok, az energiarendszerek és a zivatarok kapcsolási műveletei.

Háromfázisú feszültségrendszer kiegyensúlyozatlansága

A háromfázisú feszültségrendszer aszimmetriája akkor következik be, ha a fázis- vagy fázisfeszültségek amplitúdója nem egyenlő, vagy a köztük lévő elmozdulási szög nem egyenlő 120 el-rel. jégeső.

A háromfázisú feszültségrendszer aszimmetriáját három ok okozhatja: a felsővezetékek paramétereinek aszimmetriája a vezetékek transzponálásának hiánya vagy a meghosszabbított transzpozíciós ciklusok alkalmazása miatt. Ez a tényező főleg a nagyfeszültségű vezetékeken nyilvánul meg; a fázisterhelések egyenlőtlensége a fázisok közötti egyenlőtlen eloszlásuk miatt (rendszeraszimmetria), vagy működésük nem egyidejűsége (valószínűségi aszimmetria); — az elektromos vezetékek nem fázisú üzemmódjai (az egyik fázis sérülés miatti megszakadása után).

A tápvezeték paramétereinek aszimmetriája okozta feszültségkiegyensúlyozatlanság mértéke általában kicsi (legfeljebb 1%).A legjelentősebb aszimmetria akkor jelentkezik, amikor a tápvezetékek nem teljes fázisú üzemmódban működnek, de az ilyen üzemmódok nagyon ritkák. Ezért az egyensúlyhiány fő leggyakoribb oka a hálózat terhelése.

Az ipari hálózatokban az aszimmetria forrásai a következők lehetnek: erős egyfázisú terhelések, indukciós olvasztó- és fűtőkemencék, hegesztőegységek, elektrosalak olvasztó kemencék; hosszú ideig aszimmetrikus üzemmódban működő háromfázisú elektromos vevőkészülékek, elektromos ívacél kemencék.

Frekvencia eltérés

A frekvenciaeltérések az áramot termelő generátorok teljesítménye és az elfogyasztott terhelés közötti eltérések miatt következnek be. Amikor a generátor teljesítménye meghaladja a terhelési teljesítményt, a generátor fordulatszáma és a frekvencia arányosan nő. A terhelés által fogyasztott teljesítmény is nő; egy bizonyos frekvenciaértéknél egyensúly jön létre a termelt és a fogyasztott teljesítmény között. Hasonló frekvenciacsökkentési mintázat figyelhető meg, ha a terhelési teljesítmény meghaladja a generátor teljesítményét.