Elektrik şebekelerinde bozulma kaynakları

Mızıkalar

Daha yüksek harmonikler (katları), frekansı temel frekanstan birkaç kez farklı olan sinüzoidal gerilimler veya akımlardır.

Gerilim ve akımların harmonik bozulmaları, doğrusal olmayan akım-gerilim karakteristiğine sahip şebekelerdeki elemanların veya ekipmanların varlığından kaynaklanır. Harmonik girişimin ana kaynakları, dönüştürücüler ve doğrultucular, indüksiyon ve ark ocakları, flüoresan lambalardır. Televizyonlar, ev aletlerinde en sık görülen harmonik girişim kaynaklarıdır. Güç sisteminin ekipmanı tarafından da belirli bir seviyede harmonik bozulmalar yaratılabilir: dönen makineler, transformatörler. Bununla birlikte, kural olarak, bu kaynaklar ana kaynaklar değildir.

Çoklu harmoniğin ana kaynakları şunlardır: statik frekans konvertörleri, siklo konvertörler, asenkron motorlar, kaynak makineleri, ark fırınları, bindirmeli frekans akım kontrol sistemleri.

Statik frekans dönüştürücüler, gerekli frekansa sahip bir AC-DC doğrultucu ve bir DC-AC dönüştürücüden oluşur.DC voltajı, dönüştürücünün çıkış frekansı tarafından modüle edilir ve bu da giriş akımında çoklu harmoniklerin ortaya çıkmasına neden olur.

Statik frekans konvertörleri temel olarak, uygulaması hızla gelişen değişken hızlı motorlar için kullanılır. Onlarca kilovata kadar kapasiteye sahip motorlar doğrudan düşük voltajlı şebekelere, daha güçlü olanlar ise kendi transformatörleri aracılığıyla orta voltajlı şebekelere bağlanır. Farklı özelliklere sahip statik frekans dönüştürücülerin birkaç uygulama şeması vardır. Çoklu harmoniğin frekansları, dönüştürücünün çıkış frekansına ve darbe frekansına bağlıdır. Orta frekanslarda çalışan fırınlar için de benzer dönüştürücüler kullanılmaktadır.

Siklo dönüştürücüler, üç fazlı akımı orijinal frekanstan üç fazlı veya tek fazlı akıma düşük frekansta (tipik olarak 15 Hz'den az) dönüştüren, düşük hızlı güç sağlamak için kullanılan yüksek güçlü (birkaç megavat) üç fazlı dönüştürücülerdir. , yüksek güçlü motorlar. Akımı dönüşümlü olarak bir yönde veya diğer yönde ileten iki kontrol edilebilir doğrultucudan oluşurlar. Siklo dönüştürücüler çok nadir durumlarda kullanılır. Harmonik akımlar, temel frekans akımının %8-10'una ulaşır. Siklo dönüştürücülerin yüksek gücünden dolayı kısa devre gücü yüksek şebekelere bağlanırlar, böylece ara harmonik gerilimleri düşük olur. İsviçre'de bu tür iki tesiste yapılan ölçümler, 50 ve 220 kV'luk şebekelerdeki değerlerinin nominal voltajın %0,1'ini geçmediğini gösterdi.

Asenkron motorlar bazı durumlarda, özellikle çelik doygunluğu ile birleştirildiğinde, stator ve rotor arasındaki boşluk nedeniyle ara harmonikler üretebilir. Normal rotor hızında, ara harmonik frekanslar 500-2000 Hz aralığındadır, ancak motor çalıştırıldığında, tüm frekans aralığından kararlı durum değerine "geçerler". Uzun bir alçak gerilim hattının (1 km'den fazla) ucuna kurulduğunda motorlardan kaynaklanan parazit önemli olabilir. Bu durumlarda %1'e kadar olan ara harmonikler ölçülmüştür.

Kaynak makineleri ve elektrik ark fırınları geniş ve sürekli bir harmonik spektrumu üretir. dönüştürücü ekipmanı tarafından üretilen harmoniklerin ve ara harmoniklerin frekansları.

Gerilim sapması

Voltaj sapmaları, gün boyunca tüketici yükündeki değişikliklerden ve voltaj düzenleme cihazlarının (yük anahtarlı transformatörler) ilgili çalışmasından kaynaklanır.

Voltaj dalgalanmaları

Voltaj dalgalanmaları, bir dizi rastgele veya rastgele değişikliktir. döngüsel.

Voltaj dalgalanmaları, keskin bir şekilde değişen enerji tüketimine sahip elektrik alıcılarının çalışmasından kaynaklanır ve aşağıdaki ekipmanın çalışması sırasında ortaya çıkar: kaynak ve ark kaynağı makineleri, haddehaneler, değişken yüklü güçlü motorlar, üretim için elektrik ark ocakları çelik. Yükler ve elektrikli ekipman (örneğin: kapasitör bankları) anahtarlanırken de ani voltaj değişiklikleri meydana gelebilir.

Kısa süreli voltaj düşüşleri

Kısa süreli voltaj düşüşleri, birkaç temel frekans periyodundan birkaç elektrik derecesine kadar bir zaman aralığından sonra geri kazanılan beklenmedik voltaj düşüşleridir.

Kısa süreli voltaj düşüşleri, güçlü motorların çalıştırılmasının yanı sıra kısa devrelerle ilişkili güç sistemlerindeki anahtarlama işlemlerinden kaynaklanır. Kısa devreleri ortadan kaldırmak için güç sistemlerinin otomasyonunun çalışmasından kaynaklanan belirli sayıda bu tür arızalar giderilemez ve kullanıcılar bu gerçeği dikkate almalıdır.

Gerilim darbeleri

Gerilim darbelerinin kaynakları, şebekelerde, güç sistemlerinde ve gök gürültülü fırtınalarda anahtarlama işlemleridir.

Üç fazlı voltaj sisteminin dengesizliği

Üç fazlı bir gerilim sisteminin asimetrisi, faz veya faz gerilimleri genlik olarak eşit değilse veya aralarındaki yer değiştirme açısı 120 el'e eşit değilse oluşur. dolu.

Üç fazlı gerilim sisteminin asimetrisine üç neden neden olabilir: kabloların yer değiştirme eksikliğinden veya uzun yer değiştirme döngülerinin kullanılmasından kaynaklanan havai hatların parametrelerinin asimetrisi. Bu faktör, esas olarak yüksek gerilim hatlarında kendini gösterir; fazlar arasındaki eşit olmayan dağılım (sistem asimetrisi) veya aynı anda çalışmama (olasılık asimetrisi) nedeniyle faz yüklerinin eşitsizliği; — fazsız elektrik hatları modları (hasar nedeniyle fazlardan birinin kesilmesinden sonra).

Güç hattı parametrelerinin asimetrisinden kaynaklanan voltaj dengesizliği derecesi genellikle küçüktür (%1'e kadar).En önemli asimetri, güç hatları eksik faz modlarında çalıştığında ortaya çıkar, ancak bu tür modlar çok nadirdir. Bu nedenle, dengesizliğin en yaygın ana nedeni ağ yüküdür.

Endüstriyel ağlarda asimetri kaynakları şunlar olabilir: güçlü tek fazlı yükler, indüksiyonlu eritme ve ısıtma fırınları, kaynak üniteleri, elektroslag eritme fırınları; uzun süre asimetrik modda çalışan üç fazlı elektrik alıcıları, elektrik ark çelik fırınları.

frekans sapması

Elektrik üreten jeneratörlerin gücü ile tüketilen yük arasındaki uyumsuzluk nedeniyle frekans sapmaları meydana gelir. Jeneratör gücü yük gücünü aştığında, jeneratör hızı artar ve frekans orantılı olarak artar. Yük tarafından tüketilen güç de artar; belirli bir frekans değerinde, üretilen ve tüketilen güç arasında bir denge oluşur. Yük gücü jeneratörün gücünü aşarsa, benzer bir frekans azaltma modeli gözlenir.