Sähköverkkojen häiriölähteet

Harmonikat

Korkeammat harmoniset (multiples) ovat sinimuotoisia jännitteitä tai virtoja, joiden taajuus eroaa perustaajuudesta kokonaismäärän kertoja.

Jännitteiden ja virtojen harmonisia vääristymiä esiintyy johtuen elementtien tai laitteiden läsnäolosta verkoissa, joilla on epälineaarinen virta-jännite-ominaisuus. Tärkeimmät harmonisten häiriöiden lähteet ovat muuntimet ja tasasuuntaajat, induktio- ja kaariuunit, loistelamput. Televisiot ovat yleisimpiä harmonisten häiriöiden lähteitä kodin laitteissa. Tietyn tason harmonisia häiriöitä voivat luoda myös voimajärjestelmän laitteet: pyörivät koneet, muuntajat. Yleensä nämä lähteet eivät kuitenkaan ole tärkeimpiä.

Monien yliaaltojen tärkeimmät lähteet ovat: staattiset taajuusmuuttajat, syklomuuntimet, asynkroniset moottorit, hitsauskoneet, kaariuunit, päällekkäiset taajuusvirran ohjausjärjestelmät.

Staattiset taajuusmuuttajat koostuvat AC-DC-tasasuuntaajasta ja DC-AC-muuntimesta vaaditulla taajuudella.Tasajännitettä moduloi muuntimen lähtötaajuus, jolloin tulovirrassa esiintyy useita harmonisia.

Staattisia taajuusmuuttajia käytetään pääasiassa säädettävänopeuksisissa moottoreissa, joiden käyttöalue kehittyy nopeasti. Moottorit, joiden teho on jopa useita kymmeniä kilowatteja, liitetään suoraan pienjänniteverkkoihin, tehokkaammat keskijänniteverkkoihin omien muuntajiensa kautta. Staattisten taajuusmuuttajien toteutusmalleja on useita eri ominaisuuksilla. Monien harmonisten taajuudet riippuvat muuntimen lähtötaajuudesta ja pulssitaajuudesta. Samanlaisia ​​muuntimia käytetään myös keskitaajuuksilla toimivissa uuneissa.

Syklomuuntimet ovat suuritehoisia (useita megawatteja) kolmivaiheisia muuntajia, jotka muuttavat kolmivaiheisen virran alkuperäisestä taajuudesta kolmivaiheiseksi tai yksivaiheiseksi virraksi alennetulla taajuudella (yleensä alle 15 Hz), joita käytetään tehonlähteenä hitaille nopeuksille. , suuritehoiset moottorit. Ne koostuvat kahdesta ohjattavasta tasasuuntaajasta, jotka johtavat virtaa vuorotellen yhteen tai toiseen suuntaan. Syklomuuntimia käytetään hyvin harvoissa tapauksissa. Interharmoniset virrat saavuttavat 8-10 % perustaajuusvirrasta. Syklomuuntimien suuren tehon ansiosta ne liitetään verkkoihin, joissa on suuri oikosulkuteho, joten harmonisten väliset jännitteet ovat alhaiset. Kahdessa tällaisessa laitoksessa Sveitsissä tehdyt mittaukset osoittivat, että niiden arvot 50 ja 220 kV verkoissa eivät ylittäneet 0,1 % nimellisjännitteestä.

Induktiomoottorit voivat joissakin tapauksissa synnyttää yliaallot johtuen staattorin ja roottorin välisestä raosta, erityisesti yhdistettynä teräksen kyllästymiseen. Normaalilla roottorin nopeudella harmoniset taajuudet ovat alueella 500-2000 Hz, mutta kun moottori käynnistetään, ne "läpäisevät" koko taajuusalueen läpi vakaan tilan arvoon. Moottoreiden aiheuttamat häiriöt voivat olla merkittäviä, kun ne asennetaan pitkän pienjännitelinjan päähän (yli 1 km). Näissä tapauksissa mitattiin yliharmonisia jopa 1 %.

Hitsauskoneet ja valokaariuunit tuottavat laajan ja jatkuvan harmonisten kirjon. muunninlaitteiston tuottamien harmonisten ja yliaaltojen taajuudet.

Jännitteen poikkeama

Jännitepoikkeamat johtuvat kuluttajan kuormituksen muutoksista päivän aikana ja jännitteensäätölaitteiden (kuormakytkimellä varustetut muuntajat) vastaavasta toiminnasta.

Jännitteen vaihtelut

Jännitteen vaihtelut ovat satunnaisten tai satunnaisten muutosten sarja. syklinen.

Jännitteen vaihtelut johtuvat sähkövastaanottimien toiminnasta, joiden energiankulutus on jyrkästi muuttuva, ja niitä esiintyy seuraavien laitteiden käytön aikana: hitsaus- ja kaarihitsauskoneet, valssaamot, voimakkaat moottorit vaihtelevalla kuormituksella, valokaariuunit teräs. Äkillisiä jännitteen muutoksia voi tapahtua myös kuormia ja sähkölaitteita vaihdettaessa (esim. kondensaattoriparistoja).

Lyhytaikaiset jännitehäviöt

Lyhytaikaiset jännitehäviöt ovat odottamattomia jännitteen pudotuksia, jotka palautuvat useiden perustaajuusjaksojen ajanjakson jälkeen useisiin sähköasteisiin.

Lyhytaikaiset jännitehäviöt johtuvat oikosulkuihin liittyvistä sähköjärjestelmien kytkentäprosesseista sekä tehokkaiden moottoreiden käynnistämisestä. Tiettyä määrää tällaisia ​​vikoja, jotka johtuvat sähköjärjestelmien automaation toiminnasta oikosulkujen poistamiseksi, ei voida poistaa, ja käyttäjien tulee ottaa tämä huomioon.

Jännitepulssit

Jännitepulssien lähteitä ovat kytkentätoiminnot verkoissa, sähköjärjestelmissä ja ukkosmyrskyt.

Kolmivaiheisen jännitejärjestelmän epätasapaino

Kolmivaiheisen jännitejärjestelmän epäsymmetria ilmenee, jos vaihe- tai vaihejännitteet eivät ole amplitudiltaan yhtä suuret tai niiden välinen siirtymäkulma ei ole 120 el. rakeita.

Kolmivaiheisen jännitejärjestelmän epäsymmetria voi johtua kolmesta syystä: ilmajohtojen parametrien epäsymmetria johtuen johtimien transponoinnin puutteesta tai pidennettyjen transponointijaksojen käytöstä. Tämä tekijä ilmenee pääasiassa suurjännitelinjoissa; vaihekuormien epätasa-arvo johtuu niiden epätasaisesta jakautumisesta vaiheiden välillä (järjestelmän epäsymmetria) tai niiden toiminnan epäsamanaikaisuudesta (todennäköisyysesymmetria); — voimalinjojen ei-vaiheiset tilat (sen jälkeen, kun jokin vaiheista on katkennut vaurion vuoksi).

Voimalinjan parametrien epäsymmetrian aiheuttama jännitteen epätasapainon aste on yleensä pieni (jopa 1 %).Merkittävin epäsymmetria ilmenee voimalinjojen toimiessa epätäydellisissä vaiheissa, mutta tällaiset tilat ovat erittäin harvinaisia. Siksi yleisin epätasapainon syy on verkon kuormitus.

Teollisissa verkoissa epäsymmetrian lähteitä voivat olla: voimakkaat yksivaiheiset kuormat, induktiosulatus- ja lämmitysuunit, hitsausyksiköt, sähkökuonan sulatusuunit; kolmivaiheiset sähkövastaanottimet, jotka toimivat pitkään epäsymmetrisessä tilassa, sähkövalokaariteräsuunit.

Taajuuspoikkeama

Taajuuspoikkeamat johtuvat sähköä tuottavien generaattoreiden tehon ja kulutetun kuorman välisestä epäsuhtaisuudesta. Kun generaattorin teho ylittää kuormitustehon, generaattorin nopeus kasvaa ja taajuus kasvaa vastaavasti. Myös kuorman kuluttama teho kasvaa; Tietyllä taajuusarvolla syntyy tasapaino tuotetun ja kulutetun tehon välillä. Samanlainen taajuuden pienenemismalli havaitaan, jos kuormitusteho ylittää generaattorin tehon.