Πηγές διαταραχών στα ηλεκτρικά δίκτυα

Αρμονικές

Οι υψηλότερες αρμονικές (πολλαπλάσια) είναι ημιτονοειδείς τάσεις ή ρεύματα των οποίων η συχνότητα διαφέρει από τη θεμελιώδη συχνότητα κατά ακέραιο αριθμό φορών.

Οι αρμονικές παραμορφώσεις των τάσεων και των ρευμάτων συμβαίνουν λόγω της παρουσίας στοιχείων ή εξοπλισμού σε δίκτυα με μη γραμμικό χαρακτηριστικό ρεύματος-τάσης. Οι κύριες πηγές αρμονικών παρεμβολών είναι μετατροπείς και ανορθωτές, επαγωγικοί και καμίνους τόξου, λαμπτήρες φθορισμού. Οι τηλεοράσεις είναι οι πιο συχνές πηγές αρμονικών παρεμβολών στον οικιακό εξοπλισμό. Ένα ορισμένο επίπεδο αρμονικών διαταραχών μπορεί επίσης να δημιουργηθεί από τον εξοπλισμό του συστήματος ισχύος: περιστρεφόμενες μηχανές, μετασχηματιστές. Κατά κανόνα, όμως, αυτές οι πηγές δεν είναι οι κύριες.

Οι κύριες πηγές πολλαπλών αρμονικών είναι: στατικοί μετατροπείς συχνότητας, κυκλομετατροπείς, ασύγχρονοι κινητήρες, μηχανές συγκόλλησης, κάμινοι τόξου, συστήματα ελέγχου ρεύματος υπερτιθέμενης συχνότητας.

Οι μετατροπείς στατικής συχνότητας αποτελούνται από έναν ανορθωτή AC-to-DC και έναν μετατροπέα DC-to-AC με την απαιτούμενη συχνότητα.Η τάση DC διαμορφώνεται από τη συχνότητα εξόδου του μετατροπέα, με αποτέλεσμα να εμφανίζονται πολλαπλές αρμονικές στο ρεύμα εισόδου.

Οι στατικοί μετατροπείς συχνότητας χρησιμοποιούνται κυρίως για κινητήρες μεταβλητής ταχύτητας, η εφαρμογή των οποίων αναπτύσσεται ραγδαία. Οι κινητήρες με χωρητικότητα έως και αρκετές δεκάδες κιλοβάτ συνδέονται απευθείας με δίκτυα χαμηλής τάσης, οι ισχυρότεροι με δίκτυα μέσης τάσης μέσω των δικών τους μετασχηματιστών. Υπάρχουν πολλά σχήματα υλοποίησης μετατροπέων στατικής συχνότητας με διαφορετικά χαρακτηριστικά. Οι συχνότητες των πολλαπλών αρμονικών εξαρτώνται από τη συχνότητα εξόδου και τη συχνότητα παλμού του μετατροπέα. Παρόμοιοι μετατροπείς χρησιμοποιούνται επίσης για φούρνους που λειτουργούν σε μεσαίες συχνότητες.

Οι κυκλομετατροπείς είναι τριφασικοί μετατροπείς υψηλής ισχύος (πολλά μεγαβάτ) που μετατρέπουν το τριφασικό ρεύμα από την αρχική συχνότητα σε τριφασικό ή μονοφασικό ρεύμα σε μειωμένη συχνότητα (συνήθως μικρότερη από 15 Hz), που χρησιμοποιούνται για την τροφοδοσία χαμηλής ταχύτητας , κινητήρες υψηλής ισχύος. Αποτελούνται από δύο ελεγχόμενους ανορθωτές που μεταφέρουν ρεύμα εναλλάξ προς τη μία ή την άλλη κατεύθυνση. Οι κυκλομετατροπείς χρησιμοποιούνται σε πολύ σπάνιες περιπτώσεις. Τα διααρμονικά ρεύματα φτάνουν το 8-10% του ρεύματος θεμελιώδης συχνότητας. Λόγω της υψηλής ισχύος των κυκλομετατροπέων συνδέονται με δίκτυα με υψηλή ισχύ βραχυκυκλώματος, με αποτέλεσμα οι διααρμονικές τάσεις να είναι χαμηλές. Οι μετρήσεις που πραγματοποιήθηκαν σε δύο τέτοιες εγκαταστάσεις στην Ελβετία έδειξαν ότι οι τιμές τους σε δίκτυα 50 και 220 kV δεν ξεπερνούσαν το 0,1% της ονομαστικής τάσης.

Οι επαγωγικοί κινητήρες μπορούν σε ορισμένες περιπτώσεις να δημιουργήσουν διααρμονικές λόγω του κενού μεταξύ του στάτορα και του ρότορα, ειδικά όταν συνδυάζονται με κορεσμό χάλυβα. Σε κανονικές στροφές του ρότορα, οι διααρμονικές συχνότητες είναι στην περιοχή 500-2000 Hz, αλλά όταν ο κινητήρας ξεκινά, «περνούν» από όλο το εύρος συχνοτήτων στην τιμή της σταθερής κατάστασης. Οι παρεμβολές από κινητήρες μπορεί να είναι σημαντικές όταν εγκαθίστανται στο τέλος μιας μεγάλης γραμμής χαμηλής τάσης (περισσότερο από 1 km). Σε αυτές τις περιπτώσεις μετρήθηκαν διααρμονικές έως και 1%.

Οι μηχανές συγκόλλησης και οι φούρνοι ηλεκτρικού τόξου παράγουν ένα ευρύ και συνεχές φάσμα αρμονικών. συχνότητες αρμονικών και διααρμονικών που παράγονται από τον εξοπλισμό του μετατροπέα.

Απόκλιση τάσης

Οι αποκλίσεις τάσης προκαλούνται από αλλαγές στο φορτίο του καταναλωτή κατά τη διάρκεια της ημέρας και την αντίστοιχη λειτουργία των συσκευών ρύθμισης τάσης (μετασχηματιστές με διακόπτες φορτίου).

Διακυμάνσεις τάσης

Οι διακυμάνσεις τάσης είναι μια σειρά από τυχαίες ή τυχαίες αλλαγές. κυκλικός.

Οι διακυμάνσεις τάσης προκαλούνται από τη λειτουργία ηλεκτρικών δεκτών με έντονα μεταβλητή φύση της κατανάλωσης ενέργειας και συμβαίνουν κατά τη λειτουργία του ακόλουθου εξοπλισμού: μηχανές συγκόλλησης και συγκόλλησης τόξου, ελαστήρια, ισχυροί κινητήρες με μεταβλητό φορτίο, φούρνοι ηλεκτρικού τόξου για την παραγωγή ατσάλι. Ξαφνικές αλλαγές στην τάση μπορούν επίσης να συμβούν κατά την εναλλαγή φορτίων και ηλεκτρικού εξοπλισμού (π.χ. συστοιχίες πυκνωτών).

Βραχυπρόθεσμες πτώσεις τάσης

Οι βραχυπρόθεσμες πτώσεις τάσης είναι απροσδόκητες πτώσεις τάσης με την ανάκτησή της μετά από ένα χρονικό διάστημα πολλών θεμελιωδών περιόδων συχνότητας σε αρκετούς ηλεκτρικούς βαθμούς.

Οι βραχυπρόθεσμες πτώσεις τάσης προκαλούνται από διαδικασίες μεταγωγής σε συστήματα ισχύος που σχετίζονται με βραχυκυκλώματα, καθώς και από την εκκίνηση ισχυρών κινητήρων. Ορισμένος αριθμός τέτοιων αστοχιών που προκαλούνται από τη λειτουργία του αυτοματισμού των συστημάτων ισχύος για την εξάλειψη των βραχυκυκλωμάτων δεν μπορεί να αφαιρεθεί και οι χρήστες θα πρέπει να λάβουν υπόψη αυτό το γεγονός.

Παλμοί τάσης

Πηγές παλμών τάσης είναι οι λειτουργίες μεταγωγής σε δίκτυα, συστήματα ισχύος και καταιγίδες.

Ανισορροπία τριφασικού συστήματος τάσης

Η ασυμμετρία ενός συστήματος τριφασικής τάσης εμφανίζεται εάν οι τάσεις φάσης ή φάσης δεν είναι ίσες σε πλάτος ή η γωνία μετατόπισης μεταξύ τους δεν είναι ίση με 120 el. χαλάζι.

Η ασυμμετρία του τριφασικού συστήματος τάσης μπορεί να προκληθεί από τρεις λόγους: την ασυμμετρία των παραμέτρων των εναέριων γραμμών λόγω της έλλειψης μεταφοράς καλωδίων ή τη χρήση εκτεταμένων κύκλων μεταφοράς. Αυτός ο παράγοντας εκδηλώνεται κυρίως σε γραμμές υψηλής τάσης. ανισότητα των φορτίων φάσης λόγω της ανομοιόμορφης κατανομής τους μεταξύ των φάσεων (ασυμμετρία συστήματος) ή της μη ταυτόχρονης λειτουργίας τους (ασυμμετρία πιθανότητας). — μη-φασικοί τρόποι λειτουργίας των γραμμών ηλεκτρικής ενέργειας (μετά από διακοπή μιας από τις φάσεις λόγω βλάβης).

Ο βαθμός ανισορροπίας τάσης που προκαλείται από την ασυμμετρία των παραμέτρων της γραμμής ισχύος είναι συνήθως μικρός (έως 1%).Η πιο σημαντική ασυμμετρία εμφανίζεται όταν οι γραμμές ηλεκτρικού ρεύματος λειτουργούν σε ημιτελείς καταστάσεις φάσης, αλλά τέτοιες λειτουργίες είναι πολύ σπάνιες. Επομένως, η κύρια πιο κοινή αιτία ανισορροπίας είναι το φόρτο δικτύου.

Στα βιομηχανικά δίκτυα, πηγές ασυμμετρίας μπορεί να είναι: ισχυρά μονοφασικά φορτία, επαγωγικοί κλίβανοι τήξης και θέρμανσης, μονάδες συγκόλλησης, κλίβανοι τήξης ηλεκτροσκωρίας. τριφασικοί ηλεκτρικοί δέκτες που λειτουργούν σε ασύμμετρη λειτουργία για μεγάλο χρονικό διάστημα, φούρνοι από χάλυβα ηλεκτρικού τόξου.

Απόκλιση συχνότητας

Οι αποκλίσεις συχνότητας συμβαίνουν λόγω αναντιστοιχίας μεταξύ της ισχύος των γεννητριών που παράγουν ηλεκτρική ενέργεια και του καταναλισκόμενου φορτίου. Όταν η ισχύς της γεννήτριας υπερβαίνει την ισχύ φορτίου, η ταχύτητα της γεννήτριας αυξάνεται και η συχνότητα αυξάνεται αναλογικά. Η ισχύς που καταναλώνεται από το φορτίο αυξάνεται επίσης. σε μια ορισμένη τιμή συχνότητας, προκύπτει μια ισορροπία μεταξύ της παραγόμενης και της καταναλισκόμενης ισχύος. Παρόμοιο μοτίβο μείωσης συχνότητας παρατηρείται εάν η ισχύς φορτίου υπερβαίνει την ισχύ της γεννήτριας.