Внимание! Это ознакомительный вариант работы с системой, войдите или зарегистрируйтесь.
Размещение рекламы | Пользовательское соглашение | Тарифы |





Институт повышения квалификации специалистов релейной защиты и автоматики

 
Онлайн Электрик > Электронная конференция «Электроэнергетика. Новые технологии»

Дата приоритета: 15.03.2012
Код ГРНТИ: 44.29.29
Сертификат участника: Скачать
Прислать статью

Особенности возникновения высших гармоник в электрических сетях

Шклярский Я.Э., профессор кафедры электротехники и электромеханики
Скамьин А.Н., ассистент кафедры электротехники и электромеханики
Санкт-Петербургский государственный горный университет

     Для уменьшения влияния высших гармоник на электрооборудование, прежде всего, необходимо знать источник и природу их возникновения, а также зону их действия. Причем, как будет показано ниже, следует четко разделять возникновение высших гармоник либо в токе, либо в напряжении, либо в токе и напряжении одновременно.
     В последнее время основными источниками высших гармоник являются электроприводы с вентильными преобразователями. Работа вентильных преобразователей основана на беспрерывной коммутации транзисторных или тиристорных ключей [1].
     Наиболее популярными являются 6-ти и 12-пульсные схемы частотных преобразователей. Остальные многопульсные схемы основаны на параллельном соединении 6-пульсных групп. Важным фактором в этом случае является соединение обмоток трансформаторов, входящих в состав преобразователей.
     Источниками высших гармоник могут быть мощные однофазные приемники, к которым, к примеру, относятся электрические печи, электровозный транспорт и т.п. В отличие от предыдущих, эти приемники могут вносить и несимметрию в напряжение трехфазной системы. Мощность представленных выше приемников варьируется в очень широких пределах и может достигать нескольких мегавольтампер.
     Кроме этого, источниками высших гармоник могут быть: электросварочные установки, системы освещения с применением газоразрядных и флуоресцентных ламп, а также, но в меньшей степени, вращающиеся машины [2].
     Остановимся на первом виде источников высших гармоник –асинхронном электроприводе с вентильным преобразователем, как наиболее распространенном. Для представления принципа влияния высших гармоник на работу сети и нагрузки воспользуемся простейшей однофазной схемой замещения, показанной на рис. 1.


Рис. 1. Однофазная схема замещения: ИН – источник синусоидального напряжения; ЛН – линейная нагрузка; ВП – вентильный преобразователь; АД – асинхронный двигатель, iл – общий ток сети; iлн – ток линейной нагрузки; iнн – ток нелинейной нагрузки; uн – напряжение на нагрузке; uи – напряжение источника


     Очевидно, что напряжение на нагрузке, независимо от наличия нелинейности будет синусоидальным. Ток на ЛН (iлн) также будет синусоидальным. Несинусоидальными будут токи iнн и iл = iлн + iнн. Никакого влияния нелинейность не оказывает на ЛН. Картина нереальная, но позволяющая четко представить принцип возникновения несинусоидальности, причем только в токе.
     Рассмотрим другую, более реальную схему, представленную на рис. 2.


Рис. 2. Однофазная схема замещения: RЛ и LЛ – активное и индуктивное сопротивление питающей сети


     В отличие от предыдущей схемы, здесь добавлены RЛ и LЛ – соответственно активное сопротивление и индуктивность питающей сети.
     Аналогично схеме на рис. 1, здесь источником высших гармоник в сети является нелинейный ток iнн. Напряжение uн будет нелинейным, так как:

где uи – синусоидальное напряжение.
     Падение напряжения от несинусоидального тока iл создает несинусоидальность в напряжении uн. Отсюда следует, что несинусоидальность напряжения на нагрузке обусловлена падением напряжения в сети и только этим.
     Следующий еще более сложный вариант представлен на рис. 3.


Рис. 3. Однофазная схема замещения: RЛ1, RЛ2, LЛ1, LЛ2 – соответственно активные сопротивления и индуктивности первой и второй линий, uнн – напряжение на нелинейной нагрузке; uлн – напряжение на линейной нагрузке


     Опять же, источником несинусоидальности в сети является ток uнн. Падение напряжения в первой линии:

тогда:

т.е. напряжение uлн будет несинусоидальным из-за несинусоидального падения напряжения в первой линии. Несинусоидальность тока iлн вызвана несинусоидальностью напряжения uнн:

     Очевидно, что в этом случае, чем больше RЛ1 и LЛ1, тем больше будет несинусоидальным напряжение uнн.
     Наконец рассмотрим еще один вариант схемы, показанной на рис. 4.


Рис. 4. Однофазная схема замещения сети


     В этом случае напряжение uнн1 будет несинусоидальным вследствие несинусоидальности падения напряжения в первой линии (RЛ1, LЛ1). Несинусоидальность же напряжения uлн = uнн2 будет обусловлена двумя факторами: несинусоидальностью напряжения uнн1 и падением несинусоидального напряжения во второй линии (RЛ2, LЛ2), обусловленного уже несинусоидальным током iлн и iнн2.
     Из вышесказанного следует, что если высшие гармоники поступают из внешней (питающей) сети, то исследовать высшие гармоники необходимо прежде всего в питающем напряжении. Если высшие гармоники обусловлены работой нагрузки предприятия, то прежде всего необходимо исследовать ток нагрузки.

Библиографическй список

     1. Жежеленко И.В. Высшие гармоники в системах электроснабжения промпредприятий. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Энергоатомиздат, 1986. – 168 с.
     2. Железко Ю.С. Компенсация реактивной мощности и повышение качества электроэнергии. – М.: Энергоатомиздат, 1985. – 224 с.


Библиографическая ссылка на статью:
Шклярский Я.Э., Скамьин А.Н. Особенности возникновения высших гармоник в электрических сетях // Онлайн Электрик: Электроэнергетика. Новые технологии, 2012.–URL: http://www.online-electric.ru/articles.php?id=7 (Дата обращения: 21.08.2017)

Библиографическая ссылка на ресурс "Онлайн Электрик":
Алюнов, А.Н. Онлайн Электрик: Интерактивные расчеты систем электроснабжения / А.Н. Алюнов. - Режим доступа: http://online-electric.ru.








Дистанционые курсы
Повышение квалификации по программе БС-6 "Безопасность строительства и качество устройства электрических сетей и линий связи" (удостоверение гос. образца)
www.online-electric.ru

Профессиональная переподготовка
Дистанционные курсы профессиональной переподготовки по программе «Проектирование, монтаж и эксплуатация систем электроснабжения»
www.online-electric.ru

SaaS, Облачные вычисления, программа расчета, пример расчета, Электроснабжение загородного дома, промышленных предприятий, электроснабжение дома, коттеджа, квартиры, электроснабжение зданий, цеха, города, микрорайона. Проект электроснабжения, электрификация, электрофикация, система электроснабжения, схемы электроснабжения, учебник по электроснабжению, договор электроснабжения, расчет электроснабжения, надежность электроснабжения, категории электроснабжения, промышленное электроснабжение, электрификация сельского хозяйства, проектирование электроснабжения онлайн!
Побелитель Конкурса Электросайт года                  
© ОНЛАЙН ЭЛЕКТРИК: Онлайн расчеты электрических систем Online-electric.ru, 2008-2017
© А.Н. Алюнов, 2008-2017 Свидетельство №16066 от 23.08.2010 года