Наличие гармонических колебаний в электросети – это результат искажения Наличие гармонических колебаний в электросети – это результат искажения частоты тока или напряжения питания, которое может быть вызвано характером нагрузки или самим источником питания. Причины искажения: постоянные и непостоянные нелинейные нагрузки (работа выпрямителей, преобразователей частоты, трансформаторов разовое включение большого потребителя, например сварочного автомата или станка), цикличные нагрузки (крупный потребитель подключается в определенное время суток к сети), пиковые нагрузки при массовом потреблении электроэнергии. Часто причиной возникновения гармонических колебаний по напряжению является изношенность оборудования в энергогенерирующей отрасли и распределительных сетях (в основном, это старые ТП и сети с малым пределом потребления).
Источники гармонических токов:
– двигатели с плавным пуском, управляющие устройства (преобразователи частоты), блоки питания;
– печи (дуговые, индукционные), сварочные аппараты;
– энергосберегающие лампы (люминесцентные, дуговые, газоразрядные);
– современная бытовая и офисная техника.
Критическим для сети переменного тока считается оборудование, способное вызывать гармоники, соответствующее 20% потребления по мощности. В таких случаях необходимо применять меры по устранению токовых искажений.
Последствия гармоник и защита
По сути, гармоники – это токи-паразиты, которые оборудование не может потребить или потребляет частично с негативным эффектом. В электродвигателях они являются причиной вибраций, в различных сетях приводят к перегреву, а если гармоника ниже чем номинальный синусоидальный ток необходимый для работы электротехники, то в сервоприводах, автоматических выключателях и другом оборудовании они могут вызывать ложные срабатывания.
Большая проблема – преждевременное старение электроизоляции в сетях с обилием гармоник. Гармоники, превышающие частоту номинального тока, вызывают нагрев проводников, при этом в изоляционных материалах начинаются термохимические процессы, меняющие их свойства. Следствием данных процессов являются пробои изоляции.
Важно! При наличии большого количества гармоник возможны однофазные КЗ с пробоем на землю. Также большое количество гармоник приводит к перегрузке нейтрали, что снижает степень защищенности системы.
Для защиты от гармоник в устройстве используются различные схемы. Основные:
– использование резистора, способного поглотить данный ток и перевести его в тепловую энергию;
– применение конденсаторов (выполняют роль компенсатора реактивной мощности);
– применение фильтров гармоник.
Для контроля сети используются современные анализаторы качества электроэнергии, способные контролировать от 10 параметров тока (уровни искажений в том числе) и выше с возможностью вывода информации на ПК.
Подробнее о гармониках можно указать из следующего видео:
Негативные последствия гармонических токов:
– перегрузка в распределительных сетях;
– перегрузка в нейтралях;
– перегрузка трансформаторов, генераторов, двигателей, что вызывает преждевременное старение оборудования;
– шум, вибрации, как следствие – механические разрушения неправильно работающих электроприводов;
– снижение надежности электронной части, повышение вероятности выхода ее из строя;
– помехи в линиях связи, коммуникационном оборудовании, записывающих устройствах.
Экономические последствия гармонических токов:
– внеплановые ремонт или замена оборудования;
– увеличение расхода электроэнергии за счет потерь;
– останови техпроцесса из-за ложных срабатываний автоматических выключателей;
– убытки, нанесенные в результате КЗ (остановка производства, ремонт, ликвидация пожара).
