Стартовая >> Книги >> Разное >> Высшие гармоники в низковольтных электрических сетях

Введение - Высшие гармоники в низковольтных электрических сетях

Оглавление
Высшие гармоники в низковольтных электрических сетях
Введение
Причины образования высших гармоник в сетях низкого напряжения
Влияние высших гармоник на различные виды электрооборудования
Электромагнитная совместимость
Моделирование нелинейных нагрузок
Моделирование и расчет токов и напряжений сетей НН с нелинейными нагрузками
Модели низковольтных сетей, в которых нелинейные нагрузки задаются источниками токов
Анализ зависимостей высших гармоник тока и напряжения с помощью традиционных моделей
Математическая модель электрической сети здания
Методология определения параметров схемы замещения сети
Расчет несинусоидальности токов и напряжений в сетях общественных зданий
Анализ несинусоидальности напряжений с помощью схем замещения с источниками токов высших гармоник
Метод оценки влияния потерь напряжения в линиях на значение несинусоидальности
Анализ влияния параметров нагрузки и сети
Влияние мощности и схемы соединения обмоток трансформатора
Моделирование и анализ влияния параметров нагрузочных режимов
Анализ несимметрии нелинейных электроприемников
Методика определения коэффициента искажения синусоидальности кривых фазных напряжений
Средства снижения уровня высших гармоник
Синтез схем корректирующих устройств для трехфазных четырехпроводных сетей
Моделирование фильтрации высших гармоник
Анализ эффективности фильтрации с использованием фильтров токов гармоник нулевой последовательности
Применение средств обеспечения электромагнитной совместимости
Построение систем электропитания с улучшенной электромагнитной совместимостью
Организация искусственного нулевого провода
Технические средства защиты от электромагнитных помех в сетях собственных нужд
Заключение
Список литературы

Проблема качества электроэнергии (КЗ) и более общего понятия электромагнитной совместимости (ЭМС) потребителей в системах электроснабжения (СЭС) относится к числу важнейших проблем современной электроэнергетики. От ее решения во многом зависит решение проблемы повышения эффективности использования электроэнергии и надежности энергообеспечения потребителей [17, 68].
Проблема повышения эффективности использования электрической энергии была и остается одной из приоритетных среди задач, которые решаются в энергетике Украины. Только за счет мероприятий межотраслевого и технически возможного отраслевого характера предусматривается довести размеры экономии электроэнергии в 2005 году до 24,5—27,8 и 21,3—24,4 млрд.  кВт ч, а в 2010 году до 39,1—51,0 и 24,3—32,0 млрд.  кВт ч, соответственно [125]. Причем не меньше трети составит экономия за счет мероприятий по повышению энергетической эффективности в СЭС. Разработка основных направлений повышения энергоэффективности СЭС связана с определением причин нерационального использования электроэнергии и резервов энергосбережения, в частности его потенциала. Внедрение мероприятий по энергосбережению в СЭС, которые содержат значительное количество нелинейных и нестационарных потребителей, предусматривает обеспечение заданных уровней КЗ в системах и ЭМС ее элементов. Это связано с тем, что снижение КЗ в СЭС приводит к нарушению технологических режимов, возрастанию уровней потребления активной и реактивной мощностей, потерям активной энергии, сокращению срока службы и снижению коэффициента мощности системы и, соответственно, производительности электрического оборудования.
В условиях дефицита генерирующих мощностей возрастание уровней высших гармоник тока и напряжения в СЭС приводит к еще большему обострению проблемы ЭМС элементов системы.
Это объясняется необходимостью обеспечения эффективной совместной работы электротехнического и электроэнергетического оборудования с разными характеристиками, устранения их взаимного влияния. В связи с этим следует отметить сближение сути и проявлений проблемы повышения энергоэффективности и проблемы обеспечения КЭ и ЭМС в СЭС, что делает обоснованным поиск единого подхода к их решению.
Качество электроэнергии является существенным фактором, влияющим на эффективность режимов энергосистемы и потребителей. Проблема обеспечения КЗ в электрических сетях общего и специального назначения приобрела в последнее десятилетие особую актуальность. Это вызвано широким внедрением новых прогрессивных технологических процессов и систем и, как следствие, непрерывным ростом числа и мощности нелинейных, несимметричных и быстроизменяющихся потребителей электроэнергии, средств цифровой техники, а также соответствующими режимными изменениями потокораспределения в электрических сетях. В Украине положение с КЭ ухудшается из-за недостаточной пропускной способности электрических сетей (особенно низкого напряжения, длина линий которых достигает 50 % общей длины всех линий электропередачи); устарелых методов их проектирования и эксплуатации, не учитывающих в достаточной степени показатели КЭ; отсутствия современных средств измерения КЭ и эффективных средств его улучшения. Многочисленные исследования режимных параметров в электрических сетях Украины свидетельствуют о том, что основные показатели КЭ не всегда отвечают существующим требованиям.
Круг вопросов, составляющих содержание этой проблемы, достаточно обширен и, в основном, сводится к следующим: определению влияния электромагнитных помех на электрооборудование и оценке возникающего при этом экономического ущерба, оценке значений электромагнитных помех, генерируемых различными нелинейными и резкопеременными нагрузками, прогнозированию их значений в разных узлах СЭС и, наконец, минимизации их уровней до значений, допустимых соответствующими стандартами.
Важность решаемой проблемы наиболее наглядно иллюстрирует  экономическая оценка последствий снижения КЭ. Так, по данным, опубликованным в американских периодических изданиях в 2000 году, ежегодный экономический ущерб в США, обусловленный низким качеством электроэнергии, составляет (по разным публикациям) 30—50 млрд.  дол.
США в год за счет отрицательного влияния главным образом высших гармоник. Широкие исследования, проведенные в Советском Союзе к началу 90-х годов XX века, позволили оценить общий ущерб суммой более 10 млрд.  дол. США в год, что значительно меньше, чем ущерб от низкого КЭ электроэнергетики США. Это объясняется тем, что уровень использования нелинейных нагрузок, в первую очередь устройств силовой преобразовательной техники, в 80-е годы в СССР был значительно ниже, чем в США в 2000 году [54]. По экспертным оценкам минимальный ущерб от сниженного КЭ в целом по Украине составляет не меньше 7,2 млрд.  грн ежегодно.
В настоящее время рост установленной мощности нелинейных нагрузок даже в развитых странах опережает внедрение мероприятий по минимизации генерируемых ими электромагнитных помех. Например, в низковольтных распределительных сетях Швейцарии содержание гармоник в течение 12 лет возросло на 30 %. Аналогичная ситуация наблюдается и в Украине. Поэтому сегодня нельзя сказать, что мы приближаемся к коренному решению проблемы КЭ и ЭМС. Это станет возможным лишь при разработке экономически и юридически обоснованных норм, методов и средств минимизации уровней показателей КЭ.
Проблема высших гармоник особенно остро проявляется и имеет свои особенности в сетях низкого напряжения (НН). С одной стороны, в настоящее время в низковольтных сетях жилых и общественных зданий широко распространены и непрерывно возрастают в количестве сравнительно маломощные нелинейные электроприемники, такие, как, средства компьютерной техники, телекоммуникационная аппаратура, аудио- и видеотехника, современные бытовые электроприборы и т.д. Несмотря на небольшую мощность каждого из этих потребителей электроэнергии, их массовое применение является причиной значительных искажений синусоидальности кривых напряжений в сетях НН. С другой стороны, именно в низковольтных сетях получили распространение ответственные электропотребители, отличающиеся повышенной чувствительностью к воздействию высших гармоник, которое приводит к существенному техникоэкономическому ущербу. Причем очень часто рассматриваемые электроприемники (в первую очередь, средства компьютерной техники) являются одновременно виновниками и жертвами нарушений ЭМС. Поэтому сегодня можно утверждать, что Украина столкнулась с новой серьезнейшей проблемой, которая требует безотлагательного решения.

Очевидно, что существует потребность в проведении научных исследований по разработке практических рекомендаций, направленных на улучшение КЭ и обеспечение ЭМС потребителей низковольтных электрических сетей зданий и сооружений. В настоящее время для проведения анализа электромагнитных процессов в сетях НН с нелинейными нагрузками в целях определения их влияния на сеть используются соответствующие математические модели. Однако существующие модели не учитывают в полной мере параметры основных элементов электрической сети и не позволяют определить уровни высших гармоник токов и напряжений на зажимах отдельных электроприемников, подключенных к сети электроснабжения. Поэтому дальнейшее развитие научных исследований по разработке эффективных моделей и методик в целях определения количественных и качественных характеристик несинусоидальности токов и напряжений, а также разработка на основе результатов исследований способов и технических средств обеспечения ЭМС в низковольтных электрических сетях с нелинейными потребителями являются весьма актуальными.



 
« Ведение оперативной документации на подстанциях   Защита шин 6-10 кВ »
электрические сети