Управление гармониками в энергосистемах
2024-10-29
Гармоники и их генерация
В идеале формы напряжения и тока в электросети должны быть синусоидальными с частотой 50 Гц (в некоторых странах - 60 Гц). Однако в реальности это не так, и формы напряжения и тока не являются идеальными синусоидами, что называется «искажением». Используя анализ Фурье, эту искаженную форму волны можно разложить на ряд наложенных друг на друга синусоид различных частот, из которых ордината 1 - это необходимая нам основная форма волны 50 Гц (или 60 Гц), а остальные компоненты - это целые кратные частоты основной формы волны, и эти частоты электрической энергии, которые мы не хотим видеть, известны как гармоники.
Гармоники генерируются нелинейным электрооборудованием, называемым «источниками гармоник». Основными источниками гармоник являются:
○ Силовые электронные устройства, такие как инверторы, выпрямители и тиристоры.
Дуговые устройства, такие как дуговые печи, аппараты точечной сварки, флуоресцентные лампы, ртутные лампы.
○ Насыщенные устройства, такие как трансформаторы, генераторы, двигатели.
Влияние гармоник
Существующее оборудование для электроснабжения и подачи электроэнергии рассчитано на основные частоты волн, и наличие гармоник является основным негативным воздействием. Основные аспекты таковы:
- нагрев и выход из строя конденсаторов, трансформаторов и двигателей, а также значительное сокращение срока их службы.
- ложная работа цепей защиты и систем управления.
- ошибки измерений в приборах, например, ошибки показаний счетчиков при измерении электроэнергии.
- повреждение электронного оборудования, особенно некоторых прецизионных электронных приборов
- сокращение срока службы ламп накаливания
- помехи в линиях связи.
- при определенных условиях - резонанс с трансформаторами, приводящий к разрушению системы электроснабжения.
--Гармоники - это, по сути, загрязнение системы электроснабжения.
Типичные формы гармонических колебаний
Типичные формы гармонических колебаний
Гармонические термины
1. точка общей связи PCC - точка общей связи
Точка общего присоединения (ТОС) - точка общего присоединения, в которой потребители подключены к электросети, по крайней мере, два потребителя подключены к ТОС.
2. фундаментальный (компонент)
Компонент ряда Фурье периодической величины, порядковый номер которого равен 1, т.е. компонент, частота которого совпадает с промышленной частотой.
3. гармоника (компонента) Гармоника (компонента)
Периодичность ряда Фурье при числе компонент больше 1, то есть частота основной частоты целочисленно кратна компоненте.
4. гармонический порядок
Частота гармоники и фундаментальная частота целочисленного отношения. Иногда также пишется гармоническое число.
5. гармоническое содержание гармоническое содержание
Вычитание фундаментальной составляющей из периодического переменного тока.
6. коэффициент гармоник (HR)
Отношение среднеквадратичного значения h-й гармонической составляющей к среднеквадратичному значению основной составляющей. Обычно называется «содержанием гармоник».
7. общие гармонические искажения (THD)
Все гармоническое содержание действующего значения квадратного корня из величины и фундаментальной составляющей действующего значения отношения.
THDV - коэффициент суммарных гармонических искажений напряжения
THDI - суммарные гармонические искажения тока.
8. источник гармоник
Инжекция гармонического тока в электросеть общего пользования или генерация гармонического напряжения в электросети общего пользования электрооборудования.
9. интергармоника Интергармоника
Периодические составляющие, частота которых не является интегральным кратным основной частоты. Также известны как «интергармоники».
10. характеристические гармоники
Характеристики самого источника гармоник определяют некоторое конкретное число гармоник.
11. настроенная частота
Частота, на которой абсолютное значение импеданса цепи минимально, когда цепь находится в резонансе.
12. пассивный фильтр гармоник
Фильтр, который обеспечивает канал для протекания гармонических токов преимущественно через параметры пассивных компонентов.
13. активный фильтр гармоник
Фильтр, в котором используются активные компоненты для обеспечения нейтрализующего тока, равного по величине и противоположного по направлению гармоническому току
14. настроенный фильтр гармоник
Фильтр, частота настройки которого равна или близка к частоте гармоник, подлежащих фильтрации.
15. фильтр высоких частот
Фильтр с относительно низким сопротивлением для всех гармоник выше определенной частоты.
