Surse de perturbații în rețelele electrice

armonici

Armonicele superioare (multiplii) sunt tensiuni sau curenți sinusoidali a căror frecvență diferă de frecvența fundamentală de un număr întreg de ori.

Distorsiunile armonice ale tensiunilor și curenților apar datorită prezenței elementelor sau echipamentelor în rețelele cu caracteristică curent-tensiune neliniară. Principalele surse de interferență armonică sunt convertoarele și redresoarele, cuptoarele cu inducție și cu arc, lămpile fluorescente. Televizoarele sunt cele mai frecvente surse de interferență armonică în echipamentele casnice. Un anumit nivel de perturbații armonice poate fi creat și de echipamentele sistemului de alimentare: mașini rotative, transformatoare. De regulă, însă, aceste surse nu sunt principalele.

Principalele surse de armonice multiple sunt: ​​convertoare statice de frecventa, cicloconvertoare, motoare asincrone, aparate de sudura, cuptoare cu arc, sisteme de control al curentului de frecventa suprapusa.

Convertizoarele statice de frecvență constau dintr-un redresor AC-DC și un convertor DC-AC cu frecvența necesară.Tensiunea DC este modulată de frecvența de ieșire a convertorului, rezultând armonici multiple care apar în curentul de intrare.

Convertizoarele de frecvență statice sunt utilizate în principal pentru motoarele cu turație variabilă, a căror aplicare se dezvoltă rapid. Motoarele cu o capacitate de până la câteva zeci de kilowați sunt conectate direct la rețelele de joasă tensiune, altele mai puternice la rețelele de medie tensiune prin transformatoare proprii. Există mai multe scheme de implementare a convertoarelor statice de frecvență cu caracteristici diferite. Frecvențele armonicelor multiple depind de frecvența de ieșire și de frecvența impulsurilor convertorului. Convertizoare similare sunt folosite și pentru cuptoarele care funcționează la frecvențe medii.

Cicloconvertoarele sunt convertoare trifazate de mare putere (câțiva megawați) care convertesc curentul trifazat de la frecvența originală în curent trifazat sau monofazat la o frecvență redusă (de obicei mai mică de 15 Hz), utilizate pentru alimentarea la viteză mică. , motoare de mare putere. Ele constau din două redresoare controlabile care conduc curentul alternativ într-o direcție sau în alta. Cicloconvertoarele sunt folosite în cazuri foarte rare. Curenții interarmonici ajung la 8-10% din curentul de frecvență fundamentală. Datorită puterii mari a cicloconvertoarelor, acestea sunt conectate la rețele cu putere mare de scurtcircuit, astfel încât tensiunile interarmonice sunt scăzute. Măsurătorile efectuate în două astfel de instalații din Elveția au arătat că valorile acestora în rețelele de 50 și 220 kV nu depășeau 0,1% din tensiunea nominală.

Motoarele cu inducție pot genera în unele cazuri interarmonice datorită decalajului dintre stator și rotor, mai ales atunci când sunt combinate cu saturația de oțel. La turația normală a rotorului, frecvențele interarmonice sunt în intervalul 500-2000 Hz, dar atunci când motorul este pornit, ele „trec” prin întregul interval de frecvență până la valoarea de stare staționară. Interferența de la motoare poate fi semnificativă atunci când este instalată la capătul unei linii lungi de joasă tensiune (mai mult de 1 km). În aceste cazuri au fost măsurate interarmonici de până la 1%.

Mașinile de sudură și cuptoarele cu arc electric generează un spectru larg și continuu de armonici. frecvențele armonicelor și interarmonicelor generate de echipamentul convertor.

Abaterea tensiunii

Abaterile de tensiune sunt cauzate de modificările sarcinii consumatorului în timpul zilei și de funcționarea corespunzătoare a dispozitivelor de reglare a tensiunii (transformatoare cu comutatoare de sarcină).

Fluctuațiile de tensiune

Fluctuațiile de tensiune sunt o serie de modificări aleatorii sau aleatorii. ciclic.

Fluctuațiile de tensiune sunt cauzate de funcționarea receptoarelor electrice cu o natură puternic variabilă a consumului de energie și apar în timpul funcționării următoarelor echipamente: mașini de sudură și sudură cu arc, laminoare, motoare puternice cu sarcină variabilă, cuptoare electrice cu arc pentru producerea de oţel. Modificări bruște de tensiune pot apărea și la comutarea sarcinilor și a echipamentelor electrice (de exemplu: bănci de condensatoare).

Căderi de tensiune pe termen scurt

Scăderile de tensiune pe termen scurt sunt căderi de tensiune neașteptate cu recuperarea acesteia după un interval de timp de mai multe perioade de frecvență fundamentală până la mai multe grade electrice.

Căderile de tensiune pe termen scurt sunt cauzate de procesele de comutare în sistemele de alimentare asociate cu scurtcircuite, precum și de pornirea motoarelor puternice. Un anumit număr de astfel de defecțiuni cauzate de funcționarea automatizării sistemelor de alimentare pentru eliminarea scurtcircuitelor nu pot fi eliminate, iar utilizatorii ar trebui să țină cont de acest fapt.

Impulsuri de tensiune

Sursele de impulsuri de tensiune sunt operațiunile de comutare în rețele, sisteme de alimentare și furtuni.

Dezechilibrul unui sistem de tensiune trifazat

Asimetria unui sistem de tensiune trifazat apare dacă tensiunile de fază sau de fază nu sunt egale ca amplitudine sau unghiul de deplasare dintre ele nu este egal cu 120 el. grindină.

Asimetria sistemului de tensiune trifazat poate fi cauzată de trei motive: asimetria parametrilor liniilor aeriene din cauza lipsei de transpunere a firelor sau utilizarea ciclurilor de transpunere extinse. Acest factor se manifestă în principal pe liniile de înaltă tensiune; inegalitatea sarcinilor de fază datorită distribuției lor neuniforme între faze (asimetria sistemului) sau nesimultaneitatea funcționării lor (asimetria probabilității); — moduri nefazate ale liniilor electrice (după întreruperea uneia dintre faze din cauza deteriorării).

Gradul de dezechilibru de tensiune cauzat de asimetria parametrilor liniilor de alimentare este de obicei mic (până la 1%).Cea mai semnificativă asimetrie apare atunci când liniile electrice funcționează în moduri de fază incompletă, dar astfel de moduri sunt foarte rare. Prin urmare, cea mai frecventă cauză a dezechilibrului este încărcarea rețelei.

În rețelele industriale, sursele de asimetrie pot fi: sarcini monofazate puternice, cuptoare de topire și încălzire cu inducție, unități de sudură, cuptoare de topire a zgurii electrice; receptoare electrice trifazate care funcționează în mod asimetric pentru o lungă perioadă de timp, cuptoare electrice din oțel cu arc.

Deviația de frecvență

Abaterile de frecvență apar din cauza unei nepotriviri între puterea generatoarelor generatoare de energie electrică și sarcina consumată. Când puterea generatorului depășește puterea de sarcină, viteza generatorului crește, iar frecvența crește proporțional. Puterea consumată de sarcină crește și ea; la o anumită valoare a frecvenței, are loc un echilibru între puterea generată și cea consumată. Un model similar de reducere a frecvenței este observat dacă puterea de sarcină depășește puterea generatorului.