Качество электрической энергии

Качество энергии зависит от следующих факторов:

- качество электроснабжения от поставщика по напряжению;

- качество энергии, связанные с электроустановкой потребителей.

Рассмотрим проблемы качества энергии, связанные с электроустановкой потребителей. Применение нагрузок нелинейного характера увеличивает гармонические искажения во всей системе электроснабжения. Гармоники тока, создаваемые нелинейными нагрузками представляют собой гармонические составляющие с частотами, кратными основной частоте источника питания. Высшие гармоники тока, накладываемые на основную гармонику, приводят к искажению формы тока. В свою очередь искажения тока влияют на форму напряжения в системе электропитания. Суммарный эффект этих нагрузок выражается в искажении напряжения, которое воздействует на другое оборудование, получающее электропитание от того же источника.

Это может вызвать:

-Перегрев трансформаторов при умеренных нагрузках.Гармонические искажения являются причиной дополнительных потерь в силовых трансформаторах.

-Перегрев проводников в результате поверхностного эффекта. Все гармоники приводят к дополнительным потерям в фазных проводниках

-Перегрев нейтрального проводника.Ток в нулевом проводнике четырехпроводной системы при нелинейной нагрузке превышает фазные токи.

-Ложное срабатывание автоматики и защиты. Дополнительные токи и напряжения приводят к ложному срабатыванию устройств защиты.

-Вибрация электродвигателей.Гармонические искажения вызывают дополнительные потери в асинхронных двигателях. 5 - я гармоника создает противовращающееся магнитное поле, 7 - я – несинхронно вращающееся, образующийся в результате этого крутящий момент вызывает вибрацию и износ в подшипниках.

-Искажение формы питающего напряжения. Повышенное значение коэффициента амплитуды указывает на то, что имеется большой пиковый ток.

-Падение напряжения в распределительной сети.Гармоники высшего порядка, выплескиваемые в сеть регулируемым электроприводом в конце длинных линий приводят к большим искажениям напряжения и падениям напряжения.

-Эффект гармоник кратных трем (в трехфазных сетях). Высшие гармоники тока кратные трем, определяющие высокое значение коэффициента амплитуды в трехфазных сетях сдвинуты на 360 градусов друг к другу, совпадают по фазе и образуют нулевую последовательность.

Генераторами высших гармоник тока в сеть являются:

- статические преобразователи (выпрямители системы бесперебойного питания, тиристорные регуляторы, импульсные источники питания и т.д.);

- газоразрядные осветительные устройства;

- электродуговые печи постоянного и переменного тока;

- сварочные аппараты;

- устройства с насыщающимися электромагнитными элементами;

- электродвигатели переменного тока с регулируемой скоростью вращения;

- специальные медицинские приборы.

Простейшим способом снижения уровня генерируемых нелинейными нагрузками высших гармоник тока во внешнюю сеть является последовательное включение линейных дросселей.

Применение последовательно включенных линейных дросселей в ряде случаев не позволяет уменьшить гармонические искажения тока до желаемых пределов. В этом случае целесообразно применение пассивных LC- фильтров, настроенных на определенный порядок гармоник.

Применение разделительных трансформаторов (треугольник - звезда) для подавления гармоник. Третьи гармоники и кратные им гармоники трансформируются в первичную обмотку и замыкаются внутри треугольника, поэтому на фазные напряжения влияют незначительно.

Магнитный синтезатор, обеспечивает защиту нагрузки от различных искажений электропитания, в частности от провалов и выбросов напряжения, импульсных и высоко частотных помех, наличия высших гармоник, вызывающих искажения синусоидальной формы входного напряжения. Выходное напряжение магнитного синтезатора на каждом полупериоде основной частоты генерируется путем объединения шести прямоугольных импульсов от связанных между собой трансформаторов с насыщением, аналогично инверторам со ступенчатым принципом управления. Однако магнитный синтезатор не содержит каких либо силовых полупроводниковых элементов, выполняя функцию стабилизатора напряжения.

Применение активных кондиционеров гармоник. Принцип действия активного кондиционера. Активный кондиционер соединен параллельно электропитанию и постоянно выплескивает гармонические токи, которые точно соответствуют гармоническим компонентам, генерируемым нагрузкой. В результате ток, который поставляется источником, остается синусоидальным. При этом поддерживается весь низкочастотный спектр от второй до двадцать пятой гармоники. Если гармонические токи, генерируемые нагрузкой, превышают максимальное значение автоматического фильтра гармоник, изделие автоматически ограничивает ток компенсации по своему максимальному номинальному значению (фильтр не может перегружаться и будет продолжать коррекцию до максимального номинального значения тока, а любой превосходящий гармонический ток вернется в систему электропритания).

Качество электроэнергии является многогранной областью. Проблема качества энергии приводит к прямым и косвенным материальным потерям. При этом не существует универсального способа решения проблемы, что заставляет тщательно планировать мероприятия по предупреждению качества энергии на стадии проектирования.

Дата добавления: 2015-08-05