Причины появления гармонических искажений тока в электросети и способы их измерения
Нужен электромонтаж или электроизмерения? Звоните нам!
Появлению эффекта гармонических искажений тока в электрических сетях человечество обязано бурному развитию техники и инновационным технологиям в эволюции электрооборудования. Эти процессы начали массово замещать линейных потребителей электроэнергии и безинверторные электродвигатели оборудованием, принцип работы которого строился на нескольких циклах преобразования поставляемой электрической энергии.
Причины появления гармоник в электросети
По своей физической сути, гармоники являются синусоидальными волнами, суммирующимися с основной частотой 50 Гц. Таким образом, комплексная синусоида представляет собой сумму конкретного числа гармонических искажений тока с большими или меньшими показателями.
Практически все современные устройства влияют на возникновение в сети гармонических искажений. Причиной, вызывающей искажение напряжения и тока в электросети, выступают нелинейные потребители, которые используют ток несинусоидального типа. Среди таких источников стоит выделить:
• электродвигатели с инверторной системой управления, комплексы плавного пуска двигателей, выпрямители управляемого и неуправляемого типа, блоки питания;
• электротермическое оборудование – лазеры, дуговые и индукционные печи с высокой частотой, сварочные агрегаты, микроволновые установки и т.п.;
• осветительные устройства – люминесцентные, дуговые и газоразрядные лампы;
• бытовое оборудование – кондиционеры, телевизоры, аудио и видеосистемы, радиоприёмники, компьютеры, микроволновки, электрочайники и т.д.;
• офисные устройства – ксероксы, принтеры, серверы, блоки беспрерывного питания, мониторы.
Способы измерений гармоник
Чтобы убрать негативные последствия гармонических искажений тока в электросети, необходимо провести комплекс работ по внедрению установок конденсаторного типа, которые будут выполнять компенсаторную функцию по реактивной мощности, а также фильтров гармоник. Но для правильного подбора фильтрующего и компенсирующего оборудования нужно предварительно всесторонне измерить основные параметры электросети:
• величину и уровни гармонических искажений тока и напряжения;
• активную реактивную мощность;
• полную мощность и коэффициент мощности;
• мощность нелинейных искажений;
• уровень провалов и перенапряжений в линии;
• пик-фактор или амплитудный коэффициент;
• изменение светового потока.
Для определения вышеперечисленных параметров могут использоваться разные приборы. Современные технологии позволяют достаточно точно измерять показатели электрических сетей. Для поверхностного анализа можно использовать осциллографы, компактность и автономность которых позволяет проводить измерения, как на улице, так и внутри помещений. В случае необходимости получения более развёрнутых данных по всем параметрам функционирования электросетей, лучше воспользоваться анализаторами качества электроэнергии. Они имеют более широкий функционал при тех же компактных размерах и полной автономности, что и осциллографы. Возможность перенесения полученных данных на ПК и дальнейшая обработка с помощью специального программного обеспечения значительно облегчают их анализ.
Почему необходимо противодействовать проявлениям гармоник в сети
Появление гармоник в электросети свидетельствует об искажённых параметрах тока или напряжения, что, в свою очередь, является признаком наличия возмущений в сети распределения и ухудшения качества поступающей электроэнергии. Присутствие гармоник может стать причиной следующих негативных последствий:
• увеличение текущего значения тока приводит к перегрузкам в распределительных сетях;
• суммирование токов высших гармоник, которые кратные трём и генерируются нагрузками по однофазной сети, способствует перегрузкам в нейтральных проводниках;
• возникновение перегрузок, вибраций и преждевременного старения электрооборудования (двигателей, генераторов, трансформаторов);
• возникновение повышенного шума трансформаторов;
• преждевременное старение и перегрузка конденсаторов, отвечающих за повышение коэффициента мощности;
• возникновение помех в телефонных линиях и сетях связи.
Все эти факторы имеют суммарное экономическое последствие, которое выливается в необходимости замены вышедшего из строя раньше положенного срока оборудования, в повышенном расходовании электроэнергии и её увеличенным потерям, в ложном срабатывании предохранителей и автоматических выключателей, останавливающих производственный процесс. Именно поэтому своевременное выявление и устранение гармоник имеют большое значение в надёжности функционирования электросетей и подаче качественной электроэнергии конечным потребителям.
Прочая и полезная информация