К.пед.н. Олійник Ю.С.
вплив
вищих гармонійних складових на роботу електрообладнання
Актуальним
моментом є аналіз вищих гармонік, їх негативний вплив на якість електроенергії
та дослідження таких питань, як нормування режимів, регламентація відносин між
споживачами та мережею, техніка вимірювання, аналіз режимів за результатами
вимірювань, дослідження впливу ВГ на електрообладнання.
Авторитетом, який не піддається сумнівам, у галузі дослідження
режимів систем електропостачання при наявності джерел вищих гармонік (ВГ) є
І.В. Жежеленко. Сучасні економічні факти обумовлюють необхідність більш
детального вивчення особливостей процесу передачі та розподілу електроенергії
на ВГ та оцінці участі у формування показників якості електричної енергії всіх електроприймачів, що приєднані до
загальної мережі [2-4].
Проблема
вищих гармонік розглядається в роботі автора Плотнікова М.П. та на його думку
обумовлена, в свою чергу, прогресом в галузі силової перетворювальної техніки,
яка призвела до появи в промисловому електропостачанні потужних вентильних
перетворювачів, електродугових сталелитейних печей, зварювальних установок та інших пристроїв з нелінійними вольт
амперними характеристиками. Розробкою проблеми вищих гармонік займається безліч
спеціалістів в Україні, Росії та за кордоном. Питання, які пов’язані з підвищенням
якості електроенергії та, як приклад, зі зниженням рівнів вищих гармонік є дуже
актуальними у наш час [1-3].
Розрахунок
несиметричних та несинусоїдальних
режимів відіграє важливу роль. Важливість таких розрахунків та
досліджень обумовлюється необхідністю забезпечити якість електричної енергії не
лише при експлуатації СЕП, але й при її проектуванні.
Втрати електроенергії в електричних мережах систем
електропостачання – це один з найважливіших показників економічності їх роботи.
При оцінці втрат електроенергії в системах електропостачання також виникає
проблема врахування вищих гармонійних складових струму і напруги. Сучасне
навантаження характеризується великою кількістю нелінійних споживачів, які
генерують ВГ та є причиною спотворення мережі. При цьому ускладнюється робота
електрообладнання, створюються додаткові втрати електроенергії в елементах
мережі.
Отже, необхідно правильно розраховувати втрати
електроенергії в мережі. Проблема нормування таких втрат є наразі дуже
актуальною. Для того, щоб правильно визначати та нормувати втрати
електроенергії у таких мережах необхідно вірно розраховувати їх гармонійний
склад. Гармонійне врахування ВГ однією із складових проблеми розрахунку
загальних втрат електроенергії в електричних мережах [1, 3, 5].
Для розрахунку втрат потужності від гармонік в
електричних мережах систем електропостачання прийнято використання методики
струмів, що задаються, коли раніше визначаються гармоніки струму на вході у
перетворювач. Визначаються вони, виходячи з умови живлення перетворювача синусоїдальної
напруги. Якщо розглядати випрямляч, то при цьому приймають за основу той факт,
що випрямлений струм є повністю згладженим. При цьому не враховуються деякі
обставини [3-5].
По-перше, при роботі перетворювачів у мережах низької
напруги, коли точки підключення розташовані по системі електропостачання,
наруга їх живлення не відрізняється від синусоїдальної, оскільки самі перетворювачі
вносять ВГ в мережу. Причому спотворення живлячої напруги розрізняється по
точках підключення [1, 2, 4, 5].
По-друге, при незалежному визначенні ВГ не приймається до
уваги фазовий здвиг напруг живлення, неврахування якого обумовлює похибку у розрахунках.
По-третє, зміна характеру навантаження потребує
додаткового розрахунку вихідних струмів завдання ВГ, причому неясно, на якому
етапі струм можна вважати повністю згладженим, а на якому – не можна так
вважати.
При цьому практично відсутні математично обґрунтовані
схеми заміщення перетворювачів сумісно з навантаженням при їх динамічних
режимах роботи, які могли бути використані при розрахунку гармонійних складових
струму і напруги. Схеми заміщення системи електропостачання відносно гармонійних
складових включають всі елементи системи електропостачання, за виключенням
власно перетворювачів , які вводяться до цих схем струмами, що задаються [4,
5].
Інтенсифікація використання вентильних перетворювачів у
всіх сферах економіки країни викликає необхідність технічного регулювання в
галузі забезпечення встановлених показників якості електроенергії, які
нормовані відповідними регламентуючими документами, у складі рівня ВГ [1-5].
Найбільш широким джерелом похибок, які впливають на
якість електроенергії, є силові вентильні (напівпровідникові) перетворювачі. На
промислових підприємствах є найбільш потужні джерела ВГ. Ці вентильні
перетворювачі алюмінієвих комбінатів, заводі чорної металургії, тягових
підстанцій залізничного та міського електротранспорту, метрополітену.
В мережах 0,4 кВ підключені суттєво менш потужні
перетворювачі технологічних установок та побутових електроприладів, але у
кількісному співвідношенні їх на декілька порядків більше, ніж у системах
електропостачання більш високої напруги. Отже, має актуальність контроль за
якістю електроенергії в мережах всіх рівні номінальної напруги та використання
вже на стадії проектування технічних заходів щодо обмеження рівня ВГ у випадку
використання пристроїв, які спотворюють синусоїдальну криву напруги, що живить.
Разом з цим при розробці електротехнічних комплексів та систем на базі
перетворювальної техніки недостатньо опрацьовані питання їх наступної роботи у
системах електропостачання у відношенні дії на показники якості електроенергії
мережі, що живить, як індивідуально, так і при сумісній роботі декількох
установок. Якщо врахувати, що в мережах 0,4 кВ таких джерел ВГ може працювати
одночасно від декількох десятків до декількох тисяч, які підключені до одного
центру живлення, то питання правильного розрахунку складу ВГ в системі
електропостачання при наявності будь-якої кількості перетворювачів та оцінці ступеню
дії кожного джерела ВГ на якість електричної енергії є досить украй необхідними
[1-5].
ЛІТЕРАТУРА:
1.
Плотников М.П.
Подход к расчету высших гармоник и системное прогнозирование в электроэнергетике
/Материалы международной заочной научно-практической конференции «Наука и
техника в современном мире» 05
октября 2011 г. – С. 17-22.
2.
Жежеленко
И. В. Высшие гармоники в системах
электроснабжения промпредприятий. М.:
Энергоатомиздат. 1984.
3.
Жежеленко И.В.
Высшие гармоники в системах электроснабжения пром-предприятий. М.:
Энергоатомиздат, 2000. - 331 с.
4.
Жежеленко И.В.,
Сезенко Ю.Л. Вопросы качества электроэнергии в
электроустановках. - Мариуполь: ПГТУ, 1996,- 173 с.
5.
Правило устройства
электроустановок / Минэнерго СССР. М.: Энергоатомиздат, 1986.-424с.