Izvori smetnji u električnim mrežama

Harmonike

Viši harmonici (višestruki) su sinusni naponi ili struje čija se frekvencija razlikuje od osnovne frekvencije cijeli broj puta.

Harmonijska izobličenja napona i struja nastaju zbog prisutnosti elemenata ili opreme u mrežama s nelinearnom strujno-naponskom karakteristikom. Glavni izvori harmonijskih smetnji su pretvarači i ispravljači, indukcijske i lučne peći, fluorescentne svjetiljke. Televizori su najčešći izvori harmonijskih smetnji u kućanskoj opremi. Određenu razinu harmonijskih poremećaja može stvoriti i oprema elektroenergetskog sustava: rotacijski strojevi, transformatori. U pravilu, međutim, ti izvori nisu glavni.

Glavni izvori višestrukih harmonika su: statički pretvarači frekvencije, ciklopretvarači, asinkroni motori, strojevi za zavarivanje, elektrolučne peći, superponirani sustavi upravljanja strujom frekvencije.

Statički pretvarači frekvencije sastoje se od AC-to-DC ispravljača i DC-to-AC pretvarača s potrebnom frekvencijom.Istosmjerni napon je moduliran izlaznom frekvencijom pretvarača, što rezultira višestrukim harmonicima koji se pojavljuju u ulaznoj struji.

Statički pretvarači frekvencije uglavnom se koriste za motore s promjenjivom brzinom čija se primjena ubrzano razvija. Motori snage do nekoliko desetaka kilovata spajaju se izravno na niskonaponske mreže, a jači na srednjenaponske mreže preko vlastitih transformatora. Postoji nekoliko izvedbenih shema statičkih pretvarača frekvencije s različitim karakteristikama. Frekvencije više harmonika ovise o izlaznoj frekvenciji i frekvenciji impulsa pretvarača. Slični pretvarači također se koriste za peći koje rade na srednjim frekvencijama.

Ciklopretvarači su trofazni pretvarači velike snage (nekoliko megavata) koji pretvaraju trofaznu struju iz izvorne frekvencije u trofaznu ili jednofaznu struju smanjene frekvencije (obično manje od 15 Hz), koji se koriste za napajanje malih brzina , motori velike snage. Sastoje se od dva upravljiva ispravljača koji naizmjenično provode struju u jednom ili drugom smjeru. Ciklokonvertori se koriste u vrlo rijetkim slučajevima. Interharmonijske struje dosežu 8-10% struje osnovne frekvencije. Zbog velike snage ciklopretvarači se spajaju na mreže s velikom snagom kratkog spoja, tako da su interharmonijski naponi niski. Mjerenja provedena u dvije takve instalacije u Švicarskoj pokazala su da njihove vrijednosti u mrežama od 50 i 220 kV nisu prelazile 0,1% nazivnog napona.

Indukcijski motori mogu u nekim slučajevima generirati interharmonike zbog razmaka između statora i rotora, osobito u kombinaciji s zasićenjem čelika. Pri normalnoj brzini vrtnje rotora interharmoničke frekvencije su u rasponu 500-2000 Hz, ali pri pokretanju motora "prolaze" kroz cijelo frekvencijsko područje do stacionarne vrijednosti. Smetnje od motora mogu biti značajne kada su instalirani na kraju dugog niskonaponskog voda (više od 1 km). U tim slučajevima izmjereni su interharmonici do 1%.

Strojevi za zavarivanje i elektrolučne peći generiraju širok i kontinuirani spektar harmonika. frekvencije harmonika i interharmonika koje stvara oprema pretvarača.

Odstupanje napona

Odstupanja napona uzrokovana su promjenama opterećenja potrošača tijekom dana i odgovarajućim radom uređaja za regulaciju napona (transformatora s teretnim sklopkama).

Kolebanja napona

Fluktuacije napona su niz slučajnih ili slučajnih promjena. ciklički.

Fluktuacije napona uzrokovane su radom električnih prijemnika s oštro promjenjivom prirodom potrošnje energije i javljaju se tijekom rada sljedeće opreme: strojevi za zavarivanje i elektrolučno zavarivanje, valjaonice, snažni motori s promjenjivim opterećenjem, elektrolučne peći za proizvodnju željezo. Nagle promjene napona također se mogu dogoditi kod prebacivanja opterećenja i električne opreme (npr. kondenzatorskih baterija).

Kratkotrajni padovi napona

Kratkotrajni padovi napona su neočekivani padovi napona s njegovim oporavkom nakon vremenskog intervala od nekoliko osnovnih frekvencijskih razdoblja do nekoliko električnih stupnjeva.

Kratkotrajni padovi napona uzrokovani su sklopnim procesima u elektroenergetskim sustavima povezanim s kratkim spojevima, kao i pokretanjem snažnih motora. Određeni broj takvih kvarova uzrokovanih radom automatike elektroenergetskih sustava za otklanjanje kratkih spojeva nije moguće otkloniti, o čemu bi korisnici trebali voditi računa.

Naponski impulsi

Izvori naponskih impulsa su sklopke u mrežama, elektroenergetski sustavi i grmljavinska nevremena.

Neuravnoteženost trofaznog naponskog sustava

Nesimetrija trofaznog naponskog sustava nastaje ako fazni ili fazni naponi nisu jednaki po amplitudi ili kut pomaka među njima nije jednak 120 el. tuča.

Nesimetrija trofaznog naponskog sustava može biti uzrokovana trima razlozima: nesimetrijom parametara nadzemnih vodova zbog nedostatka transpozicije žica ili korištenjem produljenih ciklusa transpozicije. Ovaj čimbenik se uglavnom očituje na visokonaponskim vodovima; nejednakost faznih opterećenja zbog njihove neravnomjerne raspodjele između faza (asimetrija sustava) ili neistodobnosti njihovog rada (asimetrija vjerojatnosti); — nefazni načini rada vodova (nakon prekida jedne od faza zbog oštećenja).

Stupanj neravnoteže napona uzrokovan asimetrijom parametara dalekovoda obično je mali (do 1%).Najznačajnija asimetrija se javlja kada dalekovodi rade u nepotpunim faznim modovima, ali takvi modovi su vrlo rijetki. Stoga je glavni najčešći uzrok neravnoteže opterećenje mreže.

U industrijskim mrežama izvori asimetrije mogu biti: snažna jednofazna opterećenja, indukcijske peći za taljenje i grijanje, jedinice za zavarivanje, peći za taljenje elektrotroske; trofazni električni prijemnici koji dugo rade u asimetričnom načinu rada, elektrolučne čelične peći.

Odstupanje frekvencije

Odstupanja frekvencije nastaju zbog neusklađenosti između snage generatora koji proizvode električnu energiju i potrošenog opterećenja. Kada snaga generatora premaši snagu opterećenja, brzina generatora se povećava, a frekvencija proporcionalno raste. Snaga koju troši opterećenje također se povećava; pri određenoj vrijednosti frekvencije dolazi do ravnoteže između proizvedene i potrošene snage. Sličan obrazac smanjenja frekvencije opažen je ako snaga opterećenja premašuje snagu generatora.