Несинусоидальность напряжения

Несинусоидальность напряжения – это степень искажения формы кривой напряжения от основной синусоиды напряжения. Степень несинусоидальности напряжения характеризуется следующими показателями:

– коэффициентом искажения синусоидальности кривой напряжения К_u;

– коэффициентом n-ой гармонической составляющей напряжения К_u(n).

Коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения, %:

К_u = ,

где U и U₁ – действующие значения соответственно -й и 1-й гармоник напряжения.

В таблице 2.1 приведены нормы коэффициента искажения синусоидальности напряжения при различных значениях напряжения электросети.

Таблица 2.1 - Нормы коэффициента искажения синусоидальности напряжения

	Нормально допустимое значение	Предельно допустимое значение
Uном, кВ	0,38	6-20		110-330	0,38	6-20		110-330
Кu, %	8,0	5,0	4,0	2,0	12,0	8,0	6,0	3,0

При определении коэффициента искажения синусоидальности кривой напряжения допускается не учитывать гармонические составляющие порядка n > 40 или действующее значение которых менее 0,3 от U₁.

Усредненное значение коэффициента n -ой гармонической составляющей напряжения К_u(n) в процентах (%) за N наблюдений К_u(n)i на интервале времени 3 с, определяется по формуле:

K_u(n) = .

Нормально допустимые значения коэффициента n -ой гармонической составляющей напряжения в точках общего присоединения к электрическим сетям с разными номинальными напряжениями приведены в таблице 2.2.

Предельно допустимое значение коэффициента n-ой гармонической составляющей напряжения вычисляют по формуле

K_u(n) = 1,5K_u(n)норм,

где K_u(n)норм - нормально допустимое значение коэффициента n-ой гармонической составляющей напряжения, определяемое по таблице 2.2.

Таблица 2.2 – Нормально допустимые значения коэффициента К_u(n), %

n1	При Uном, кВ	n2	При Uном, кВ	n3	При Uном, кВ
0,38	6-20		110-	0,38	6-20		110-330	0,38	6-20		110-330
>25	6,0 5,0 3,5 3,0 2,0 1,5 1,5 1,5 0,2+1,3· ·25/n	4,0 3,0 2,0 2,0 1,5 1,0 1,0 1,0 0,2+0,8· ·25/n	3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 1,0 1,0 1,0 0,2+0,6· ·25/n	1,5 1,0 1,0 0,7 0,5 0,4 0,4 0,4 0,2+0,2· ·25/n	>25	5,0 1,5 0,3 0,2 0,2	3,0 1,0 0,3 0,2 0,2	3,0 1,0 0,3 0,2 0,2	1,5 0,4 0,2 0,2 0,2	>12	2,0 1,0 0,5 0,5 0,5 0,2 0,2	1,5 0,7 0,3 0,3 0,3 0,2 0,2	1,0 0,5 0,3 0,3 0,3 0,2 0,2	0,5 0,3 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2

Примечания. 1. n_i – номер гармонической составляющей напряжения; n₁ – нечетные гармоники, не кратные 3; n₂ – нечетные, кратные 3; n₃ – четные.

2. Нормально допустимые значения, приведенные для n, равные 3 и 9, относятся к однофазным электрическим сетям. В трехфазных трехпроводных электрических сетях эти значения принимают вдвое меньше приведенных в таблице 2.2.

Измерение коэффициента искажения синусоидальности кривой напряжения К_u осуществляют для междуфазных (фазных) напряжений.

Несинусоидальность формы кривой напряжения и тока обусловлена широким внедрением приемников электрической энергии с нелинейными вольт - амперными характеристиками (электросварочные установки, вентильные преобразователи, газоразрядные источники света, трансформаторы и электродвигатели). Токи высших гармоник, проходя по элементам сети, вызывают падения напряжения на сопротивлениях этих элементов, которые, накладываясь на основную синусоиду напряжения, приводят к искажению формы кривой напряжения.

При прохождении токов высших гармоник по элементам системы электроснабжения возникают дополнительные потери активной мощности

,

где R_ν – активное сопротивление элемента току ν–й гармоники; I_ν - ток ν–й гармоники.

Наибольшие дополнительные потери активной мощности имеют место в трансформаторах, двигателях и генераторах. Эти потери могут привести к недопустимому перегреву обмоток электрических машин и во всех случаях приводят к дополнительным потерям электроэнергии. При наличии гармоник в кривой напряжения процесс старения изоляции протекает более интенсивно, чем в случае работы при синусоидальном напряжении. Высшие гармоники тока и напряжения влияют на погрешности электроизмерительных приборов (до 10%); на работу вентильных преобразователей, ухудшая качество выпрямления тока; ухудшают работу телемеханических устройств; вызывают ложное срабатывание устройств релейной защиты и т.д.

Наиболее ощутимое влияние высшие гармоники оказывают на работу батарей конденсаторов. Батареи конденсаторов, работающие при несинусоидальном напряжении, могут быстро выйти из строя в результате вспучиваний и взрывов. Причиной разрушения конденсаторов является перегрузка их токами высших гармоник, которая возникает при возникновении в сети резонансного режима на частоте одной из гармоник.

Дата добавления: 2014-01-04