Несинусоидальность напряжения

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки РФ

ФГБОУ ВО Марийский государственный университет

Электроэнергетический факультет

Кафедра электроснабжения и технической диагностики

Реферат по дисциплине “Качество электрической энергии” на тему:

«Несинусоидальность напряжения»

Выполнил: студент ЭЭ-41

Мосолов В.В.

Проверил: доцент, к.т.н.

Макарова Н.Л.

Йошкар-Ола-2017 г.

Содержание

Список сокращений

Введение

Несинусоидальность напряжения

Влияние несинусоидальности напряжения на работу потребителей электрической энергии

Коэффициент искажения напряжения

Снижение несинусоидальности напряжения и токов

Заключение

несинусоидальность напряжение электроснабжение

Список сокращений

БК - батареи конденсаторов

ПЭ - приемник электроэнергии

ЭП - электроприемник

Введение

Приемники электроэнергии (ПЭ) и аппараты, присоединенные к электрическим сетям, предназначены для работы при определенных номинальных параметрах: номинальной частоте переменного тока, номинальном напряжении, номинальном токе и т. п. Долгое время основными режимными параметрами, определяющими качество электрической энергии, считались значение частоты в электрической системе и уровни напряжения в узлах сети. Однако по мере внедрения в технологические производственные процессы электропотребителей, обладающих нелинейными вольтамперными характеристиками, все чаще приходилось учитывать возможные нарушения симметрии, синусоидальности формы кривой напряжения в трехфазных сетях.

Несинусоидальность напряжения

Проблема обеспечения синусоидальности тока и напряжения в питающих сетях энергосистем и сетях электроснабжения возникла в связи с применением мощных электроприемников с нелинейной вольтамперной характеристикой, таких как электросварка, сталеплавильные печи, неуправляемые и особенно управляемые вентильные преобразователи. В настоящее время проблема возникновения высших гармоник является одной из важных частей общей проблемы электромагнитной совместимости приемников электроэнергии с питающей электрической сетью.

Искажения кривой напряжения в электрических сетях приводят к следующим отрицательным последствиям:

появляются добавочные потери мощности в питающих линиях, трансформаторах, батареях конденсаторов и т.д.;

происходит ускорение старения изоляции электрических машин, аппаратов и кабелей, что приводит к уменьшению надежности и срока службы электрооборудования;

ухудшается точность электрических измерений;

появляются нарушения в работе автоматики, телемеханики и релейной защиты;

затрудняется, а в ряде случаев становится невозможным использование силовых цепей в качестве каналов для передачи информации;

ухудшается, а иногда и нарушается работа приемников электроэнергии, в том числе и тех, которые создают несинусоидальность в электрических сетях;

ограничивается, а в ряде случаев, становится невозможным применение батарей конденсаторов из-за перегрузки их токами высших гармоник и возникновения резонансных явлений.

Влияние несинусоидальности напряжения на работу потребителей электрической энергии

В двигателях гармоники напряжения и тока приводят к появлению добавочных потерь в обмотках ротора, в цепях статора, а также в стали статора и ротора. Из-за вихревых токов и поверхностного эффекта потери в проводниках статора и ротора больше, чем определяемые омическим сопротивлением. Токи утечки, вызываемые гармониками в торцевых зонах статора и ротора, также приводят к дополнительным потерям. Все это приводит к повышению общей температуры машины и к местным перегревам, наиболее вероятным в роторе, что может привести к серьезным последствиям. Также следует отметить, что при определенных условиях наложения гармоник может возникнуть механическая вибрация ротора.

В трансформаторах гармоники напряжения вызывают увеличение потерь на гистерезис, потери, связанные с вихревыми токами в стали, и потери в обмотках. Кроме того, сокращается срок службы изоляции. Увеличение потерь в обмотках наиболее важно в случае преобразовательного трансформатора, так как наличие фильтра, присоединенного обычно к стороне переменного тока, не снижает гармоник тока в трансформаторе. Кроме того, могут наблюдаться локальные перегревы трансформаторного бака.

В батареях конденсаторов гармоники тока также приводят к добавочным потерям энергии. Вследствие этого происходит дополнительный нагрев конденсатора, который может привести к выходу последнего из строя. Также возможно повреждение конденсатора при возникновении гармонических резонансов в сети.

Гармоники могут нарушать работу устройств защиты или ухудшать их характеристики. Характер нарушения зависит от принципа работы устройства. Наиболее распространенными являются ложные срабатывания, которые наиболее вероятны в работе систем защиты, основанных на измерении сопротивлений.

Влияние гармоник на индукционные приборы измерения мощности и учета электроэнергии приводит к увеличению погрешности результатов их измерений.

Также следует отметить влияние гармоник, возникающих в силовых цепях, на сигналы в линиях связи (в частности, в телефонных линиях). Малый уровень шума приводит к определенному дискомфорту, при его увеличении часть передаваемой информации теряется, в исключительных случаях связь становится вообще невозможной.

Коэффициент искажения напряжения

Несинусоидальность напряжения характеризуется такими показателями как:

- коэффициент n-ой гармонической составляющей напряжения;

- коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения.

Интервал осреднения количество N наблюдений должно быть равным не мене 9.

Нормально допустимые и предельно допустимые значения коэффициента искажения синусоидальности кривой напряжения в точках общего присоединения к электрическим сетям с разным номинальным напряжением приведены в таблице 1.

Таблица 1. Допустимые и предельно допустимые значения коэффициента искажения

Нормально допустимые значения коэффициента n-ой гармонической составляющей напряжения в точках общего присоединения к электрическим сетям с разным номинальным напряжением Uном приведены в таблице 2.[3]

Таблица 2. допустимые значения коэффициента n-ой гармонической составляющей напряжения

Снижение несинусоидальности напряжения 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 (рис. 1).

Рисунок 1. Фильтр высших гармоник

Параметры реактора и БК подбирают так, чтобы их результирующее сопротивление для определенной частоты 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 реактивной мощности. Такие установки часто называют фильтрокомпенсирующими. [2]

Заключение

Влияние несинусоидального напряжения негативно сказывается, практически на всех электроприёмниках нагрузки. Поэтому очень важно применять средства борьбы с несинусоидальность напряжения.

Уменьшение несинусоидальности напряжения позволяют уменьшить потери на электроэнергию, а значит это экономически выгодно с точки зрения затрат на электроэнергию, особенно в нашем мире, где количество потребителей постоянно растёт .

Список литературы

1. ГОСТ Р 5419-2010. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения. М.:Стандартинформ, 2010 - 20 с.

2. Методические указания по контролю и анализу качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения/ Белоусов В.Н. М.: «Линвит»,2002.

3. Электромагнитная совместимость. Несимметрия и несинусоидальность напряжения / Кузнецов В.Г, Куренный Э.Г, Лютый А.П. Донецк: Норд-пресс, 2005. - 250 с.

4. Справочник технического переводчика. /Статья Шалыт И.С., 2014 г.

Размещено на Allbest.ru