Zdroje poruch v elektrických sítích

Harmoniky

Vyšší harmonické (násobky) jsou sinusová napětí nebo proudy, jejichž frekvence se od základní frekvence liší několikanásobně.

Harmonické zkreslení napětí a proudů se vyskytuje v důsledku přítomnosti prvků nebo zařízení v sítích s nelineární charakteristikou proud-napětí. Hlavními zdroji harmonického rušení jsou měniče a usměrňovače, indukční a obloukové pece, zářivky. Televize jsou nejčastějším zdrojem harmonického rušení ve vybavení domácnosti. Určitou úroveň harmonických poruch může vytvářet i zařízení elektrizační soustavy: točivé stroje, transformátory. Zpravidla však tyto zdroje nejsou hlavní.

Hlavními zdroji více harmonických jsou: statické frekvenční měniče, cykloměniče, asynchronní motory, svářečky, obloukové pece, superponované frekvenční proudové řídicí systémy.

Statické měniče kmitočtu se skládají z usměrňovače střídavého na stejnosměrný proud a z měniče stejnosměrného na střídavý proud s požadovanou frekvencí.Stejnosměrné napětí je modulováno výstupní frekvencí měniče, což má za následek výskyt více harmonických ve vstupním proudu.

Statické frekvenční měniče se používají především pro motory s proměnnými otáčkami, jejichž aplikace se rychle rozvíjí. Motory s výkonem do několika desítek kilowattů jsou připojeny přímo do sítí nízkého napětí, výkonnější do sítí středního napětí přes vlastní transformátory. Existuje několik implementačních schémat statických frekvenčních měničů s různými charakteristikami. Frekvence více harmonických závisí na výstupní frekvenci a pulzní frekvenci převodníku. Podobné měniče se používají také pro pece pracující na středních frekvencích.

Cyklokonvertory jsou vysoce výkonné (několik megawatt) třífázové měniče, které převádějí třífázový proud z původní frekvence na třífázový nebo jednofázový proud se sníženou frekvencí (obvykle méně než 15 Hz), používané k napájení nízkorychlostních , vysoce výkonné motory. Skládají se ze dvou řiditelných usměrňovačů, které vedou proud střídavě v jednom nebo druhém směru. Cyklokonvertory se používají ve velmi vzácných případech. Meziharmonické proudy dosahují 8-10 % proudu základní frekvence. Vzhledem k vysokému výkonu cyklokonvertorů jsou připojeny k sítím s vysokým zkratovým výkonem, takže meziharmonická napětí jsou nízká. Měření provedená ve dvou takových instalacích ve Švýcarsku ukázala, že jejich hodnoty v sítích 50 a 220 kV nepřesáhly 0,1 % jmenovitého napětí.

Indukční motory mohou v některých případech generovat meziharmonické díky mezeře mezi statorem a rotorem, zejména v kombinaci s nasycením oceli. Při normálních otáčkách rotoru jsou meziharmonické frekvence v rozmezí 500-2000 Hz, ale při nastartování motoru „projdou“ celým frekvenčním rozsahem až do hodnoty ustáleného stavu. Rušení od motorů může být významné, pokud jsou instalovány na konci dlouhého nízkonapěťového vedení (více než 1 km). V těchto případech byly naměřeny meziharmonické hodnoty do 1 %.

Svařovací stroje a elektrické obloukové pece generují široké a nepřetržité spektrum harmonických. frekvence harmonických a meziharmonických generovaných zařízením převodníku.

Odchylka napětí

Odchylky napětí jsou způsobeny změnami zátěže spotřebičů během dne a odpovídajícím provozem zařízení pro regulaci napětí (transformátorů se zátěžovými spínači).

Kolísání napětí

Kolísání napětí je série náhodných nebo náhodných změn. cyklický.

Kolísání napětí je způsobeno provozem elektrických přijímačů s prudce proměnlivým charakterem spotřeby energie a vyskytuje se při provozu následujících zařízení: svářečky a obloukové svářečky, válcovny, výkonné motory s proměnnou zátěží, elektrické obloukové pece na výrobu ocel. K náhlým změnám napětí může dojít také při spínání zátěží a elektrických zařízení (např.: kondenzátorové baterie).

Krátkodobé poklesy napětí

Krátkodobé poklesy napětí jsou neočekávané poklesy napětí s jeho obnovením po časovém intervalu několika period základních frekvencí na několik elektrických stupňů.

Krátkodobé poklesy napětí jsou způsobeny spínacími procesy v energetických systémech spojenými se zkraty a také spouštěním výkonných motorů. Určitý počet takových poruch způsobených provozem automatizace energetických systémů k odstranění zkratů nelze odstranit a uživatelé by měli tuto skutečnost zohlednit.

Napěťové impulsy

Zdroje napěťových impulsů jsou spínací operace v sítích, energetických systémech a bouřkách.

Nesymetrie třífázového napěťového systému

K asymetrii třífázové napěťové soustavy dochází, pokud fázová nebo fázová napětí nejsou stejná v amplitudě nebo úhel posunutí mezi nimi není roven 120 el. kroupy.

Asymetrie třífázového napěťového systému může být způsobena třemi důvody: asymetrií parametrů venkovních vedení v důsledku chybějící transpozice vodičů nebo použití prodloužených transpozičních cyklů. Tento faktor se projevuje především na vedení vysokého napětí; nerovnoměrnost fázových zatížení v důsledku jejich nerovnoměrného rozložení mezi fázemi (asymetrie systému) nebo nesouběžnosti jejich provozu (asymetrie pravděpodobnosti); — nefázové režimy elektrického vedení (po přerušení jedné z fází v důsledku poškození).

Míra nevyváženosti napětí způsobená asymetrií parametrů elektrického vedení je obvykle malá (do 1 %).Nejvýznamnější asymetrie nastává, když elektrické vedení pracuje v neúplných fázových režimech, ale takové režimy jsou velmi vzácné. Proto je hlavní nejčastější příčinou nerovnováhy zatížení sítě.

V průmyslových sítích mohou být zdroji asymetrie: výkonné jednofázové zátěže, indukční tavicí a ohřívací pece, svařovací jednotky, elektrostruskové tavicí pece; třífázové elektrické přijímače pracující v asymetrickém režimu po dlouhou dobu, elektrické obloukové ocelové pece.

Frekvenční odchylka

K odchylkám frekvence dochází v důsledku nesouladu mezi výkonem generátorů vyrábějících elektřinu a spotřebovanou zátěží. Když výkon generátoru překročí výkon zátěže, otáčky generátoru se zvýší a frekvence se úměrně zvýší. Zvyšuje se také výkon spotřebovaný zátěží; při určité hodnotě frekvence nastává rovnováha mezi vyráběným a spotřebovaným výkonem. Podobný vzorec snížení frekvence je pozorován, pokud výkon zátěže překročí výkon generátoru.