Viri motenj v električnih omrežjih

Harmonike

Višji harmoniki (multiple) so sinusne napetosti ali tokovi, katerih frekvenca se od osnovne frekvence razlikuje za celo število krat.

Harmonična popačenja napetosti in tokov se pojavijo zaradi prisotnosti elementov ali opreme v omrežjih z nelinearno tokovno-napetostno karakteristiko. Glavni viri harmoničnih motenj so pretvorniki in usmerniki, indukcijske in obločne peči, fluorescenčne sijalke. Televizorji so najpogostejši viri harmoničnih motenj v gospodinjski opremi. Določeno stopnjo harmoničnih motenj lahko povzroči tudi oprema elektroenergetskega sistema: rotacijski stroji, transformatorji. Praviloma pa ti viri niso glavni.

Glavni viri več harmonikov so: statični frekvenčni pretvorniki, ciklokonverterji, asinhroni motorji, varilni stroji, obločne peči, superponirani frekvenčni krmilni sistemi.

Statični frekvenčni pretvorniki so sestavljeni iz AC-to-DC usmernika in DC-to-AC pretvornika z zahtevano frekvenco.Enosmerna napetost je modulirana z izhodno frekvenco pretvornika, zaradi česar se v vhodnem toku pojavi več harmonikov.

Statični frekvenčni pretvorniki se uporabljajo predvsem za motorje s spremenljivo hitrostjo, katerih uporaba se hitro razvija. Motorji z močjo do nekaj deset kilovatov so priključeni neposredno na nizkonapetostna omrežja, močnejši na srednjenapetostna omrežja prek lastnih transformatorjev. Obstaja več izvedbenih shem statičnih frekvenčnih pretvornikov z različnimi značilnostmi. Frekvence več harmonikov so odvisne od izhodne frekvence in impulzne frekvence pretvornika. Podobni pretvorniki se uporabljajo tudi za peči, ki delujejo na srednjih frekvencah.

Ciklokonverterji so trifazni pretvorniki velike moči (nekaj megavatov), ​​ki pretvarjajo trifazni tok iz prvotne frekvence v trifazni ali enofazni tok pri znižani frekvenci (običajno manj kot 15 Hz), ki se uporabljajo za napajanje nizkih hitrosti , motorji visoke moči. Sestavljeni so iz dveh krmiljenih usmernikov, ki prevajata tok izmenično v eno ali drugo smer. Ciklokonverterji se uporabljajo v zelo redkih primerih. Interharmonični tokovi dosegajo 8-10% toka osnovne frekvence. Zaradi velike moči ciklopretvornikov jih povezujemo v omrežja z veliko kratkostično močjo, tako da so interharmonske napetosti nizke. Meritve, izvedene v dveh takih napravah v Švici, so pokazale, da njihove vrednosti v omrežjih 50 in 220 kV niso presegle 0,1% nazivne napetosti.

Indukcijski motorji lahko v nekaterih primerih ustvarijo interharmonike zaradi vrzeli med statorjem in rotorjem, zlasti v kombinaciji z nasičenostjo jekla. Pri normalnem številu vrtljajev rotorja so interharmonske frekvence v območju 500-2000 Hz, vendar ob zagonu motorja "preidejo" skozi celotno frekvenčno območje do vrednosti ustaljenega stanja. Motnje motorjev so lahko pomembne, če so nameščeni na koncu dolgega nizkonapetostnega voda (več kot 1 km). V teh primerih so bili izmerjeni interharmoniki do 1%.

Varilni stroji in elektroobločne peči ustvarjajo širok in neprekinjen spekter harmonikov. frekvence harmonikov in interharmonikov, ki jih generira pretvorniška oprema.

Odstopanje napetosti

Odstopanja napetosti nastanejo zaradi sprememb obremenitve porabnika čez dan in temu primernega delovanja naprav za regulacijo napetosti (transformatorji z bremenskimi stikali).

Nihanja napetosti

Nihanja napetosti so niz naključnih ali naključnih sprememb. ciklično.

Napetostna nihanja so posledica delovanja električnih sprejemnikov z močno spremenljivo naravo porabe energije in se pojavijo med delovanjem naslednje opreme: varilni in obločni varilni stroji, valjarne, močni motorji s spremenljivo obremenitvijo, elektroobločne peči za proizvodnjo jeklo. Nenadne spremembe napetosti lahko nastanejo tudi pri preklapljanju bremen in električne opreme (npr.: kondenzatorske baterije).

Kratkotrajni padci napetosti

Kratkotrajni padci napetosti so nepričakovani padci napetosti, ki se obnovijo po časovnem intervalu več osnovnih frekvenčnih obdobij na več električnih stopinj.

Kratkotrajne padce napetosti povzročajo preklopni procesi v elektroenergetskih sistemih, povezani s kratkimi stiki, pa tudi zagon močnih motorjev. Določenega števila takšnih okvar, ki nastanejo zaradi delovanja avtomatizacije elektroenergetskih sistemov za odpravo kratkih stikov, ni mogoče odpraviti, zato morajo uporabniki to dejstvo upoštevati.

Napetostni impulzi

Viri napetostnih impulzov so stikala v omrežjih, elektroenergetski sistemi in nevihte.

Neuravnoteženost trifaznega napetostnega sistema

Do nesimetrije trifaznega napetostnega sistema pride, če fazne ali fazne napetosti niso enake po amplitudi ali kot zamika med njimi ni enak 120 el. toča.

Nesimetrijo trifaznega napetostnega sistema lahko povzročijo trije razlogi: nesimetrija parametrov nadzemnih vodov zaradi pomanjkanja transpozicije žic ali uporaba podaljšanih ciklov transpozicije. Ta dejavnik se kaže predvsem na visokonapetostnih vodih; neenakost faznih obremenitev zaradi njihove neenakomerne porazdelitve med fazami (asimetrija sistema) ali nehkratnega delovanja (asimetrija verjetnosti); — nefazni načini električnih vodov (po prekinitvi ene od faz zaradi poškodbe).

Stopnja neravnovesja napetosti, ki jo povzroča asimetrija parametrov daljnovoda, je običajno majhna (do 1%).Najpomembnejša asimetrija se pojavi, ko daljnovodi delujejo v nepopolnih faznih načinih, vendar so takšni načini zelo redki. Zato je glavni najpogostejši vzrok neravnovesja obremenitev omrežja.

V industrijskih omrežjih so lahko viri asimetrije: močne enofazne obremenitve, indukcijske talilne in ogrevalne peči, varilne enote, peči za taljenje žlindre; trifazni električni sprejemniki, ki dolgo časa delujejo v asimetričnem načinu, elektroobločne jeklene peči.

Frekvenčno odstopanje

Frekvenčna odstopanja nastanejo zaradi neusklajenosti med močjo generatorjev, ki proizvajajo električno energijo, in porabljeno obremenitvijo. Ko moč generatorja preseže moč obremenitve, se hitrost generatorja poveča in frekvenca se sorazmerno poveča. Poveča se tudi moč, ki jo porabi obremenitev; pri določeni vrednosti frekvence pride do ravnotežja med proizvedeno in porabljeno močjo. Podoben vzorec zmanjšanja frekvence opazimo, če moč bremena presega moč generatorja.