РАСЧЁТ  НЕСИНУСОИДАЛЬНОСТИ  НАПРЯЖЕНИЯ

Черничко  Кристина  Игоревна

студент  3  курса,  энергетического  факультета,Омского  Государственного  Технического  Университета,  РФ,  г.  Омск

E-mail: 

Осипов  Дмитрий  Сергеевич

научный  руководитель,  канд.  техн.  наук,  доцент  ЭНИ,  Омский  Государственный  технический  университет,  РФ,  г.  Омск

Искажения  формы  синусоидальных  токов  и  напряжений  встречаются  в  процессе  преобразования,  выработки  и  распределения  электроэнергии.  Источники  этих  искажений  —  это  синхронные  генераторы  электростанций  и  силовые  трансформаторы,  которые  работают  при  повышенных  значениях  магнитной  индукции  в  сердечнике  (при  повышенном  напряжении  на  их  выводах)  преобразовательные  устройства  переменного  тока  в  постоянный  и  ЭП  с  нелинейными  вольт  —  амперными  характеристиками  (или  нелинейные  нагрузки)  [9,  с.  3].

Из  математического  курса  нам  известно,  что  совершенно  любую  несинусоидальную  функцию  (например,  см.  рис.  1),  удовлетворяющую  условию  Дирихле,  можно  представить,  как  в  виде  суммы  постоянной  величины,  так  и  бесконечного  ряда  синусоидальных  величин  с  кратными  частотами.  Такие  составляющие  называются  гармоническими  или  гармониками  [7,  с.  4]

Главной  или  первой  гармоникой  называется  синусоидальная  составляющая  период  которой  равный,  все  остальные  составляющие  синусоиды  с  частотами  со  второй  по  n-ую  называют  высшими  гармониками  [4,  с.  7].

Большое  внимание  стоит  уделить  интергармоникам  и  способам  их  появления.  Токи  или  напряжения,  имеющие  частоту,  кратную  частоте  переменного  тока  называются  интергармониками.  Интергармоники  —  это  токи  или  напряжения,  не  являющиеся  кратными  основной  частоте  переменного  тока.  Еще  до  конца  не  изучено  полное  понимание  природы  электромагнитных  возмущений,  которые  ассоциируются  с  интергармониками,  поэтому  к  этой  теме  проявляется  особый  интерес.  Абсолютно  всегда  в  системе  электроснабжения  присутствуют  интергармоники,  вот  только  в  последнее  время  с  быстрым  увеличением  силовых  электронных  систем  их  практическое  влияние  стало  более  заметно  и  ощутимо.

При  любых  значениях  напряжения  могут  появляться  интергармоники  и  перетекать  из  одних  систем  в  другие.  Таким  образом,  интергармоники,  образовавшиеся  в  сетях  высокого  и  среднего  напряжения,  переходят  в  сети  низкого  напряжения  и  наоборот.  Очень  редко  амплитуда  интергармоник  превышает  0,5  %  значения  амплитуды  основной  частоты,  но  в  условиях  резонанса  могут  возникнуть  и  большие  значения. 

Рисунок  1.  Несинусоидальность  напряжения

Несинусоидальность  напряжения  характеризуется  такими  показателями  как  [3]:

·     коэффициент  n-ой  гармонической  составляющей  напряжения  Ku(n);

·     коэффициент  искажения  синусоидальности  кривой  напряжения  Ku.

Интервал  осреднения  количество  N  наблюдений  должно  быть  равным  не  менее  9.  Результаты  i-го  наблюдения  вычисляются  нами  по  формулам:

     (1) 

  [10,  с.  4]  (2)

Стандарт  качества  электрической  энергии  по  коэффициенту  n-ой  гармонической  составляющей  напряжения  в  точке  общего  присоединения  подходит  по  требованиям,  только  если  наибольшее  из  всех  измеренных  в  течение  одних  суток  значений  коэффициентов  n-ой  гармонической  составляющей  напряжения  не  превышает  предельно  разрешенного  значения.  Значение  коэффициента  n-ой  гармонической  составляющей  напряжения,  идентично  вероятности  95  %  за  установленный  период  времени,  не  более  допустимого  значения  [2,  с.  2].

Гармонические  составляющие  напряжения  связаны  с  нелинейными  нагрузками  пользователей  электрических  сетей.  Они  подключаются  к  электрическим  сетям  разного  напряжения,  что  касается  показателей  КЭ,  относящихся  к  гармоническим  составляющим  напряжения,  можно  назвать  такие  значения  как:

·     гармонических  составляющих  напряжения  до  40-го  порядка  U_n  ,  %  U₁  в  точке  передачи  электрической  энергии,  где  U₁  —  напряжение  основной  гармонической  составляющей;

·     полного  коэффициента  гармоник  напряжения  с  учетом  влияния  всех  гармоник  напряжения  до  40-го  порядка  K_U(n),  %  в  точке  передачи  электрической  энергии  [3,  с.  3].

Нормы  для  указанных  показателей  КЭ:

а.   значения  гармонических  составляющих  напряжения  U_n,  %  U₁,  усредненные  в  интервале  времени  десяти  минут,  не  превышают  значений,  установленных  в  таблицах  1,2  в  течение  95  %  времени  интервала  в  одну  неделю;

б.  значения  гармонических  составляющих  напряжения  U_n,  %  U₁,  усредненные  в  интервале  времени  десяти  минут,  не  должны  быть  больше  значений,  установленных  в  таблицах  1,2  увеличенных  в  1,5  раза,  в  течение  100  %  времени  каждого  периода  в  одну  неделю;

в.   значения  полных  коэффициентов  гармоник  напряжения  K_U(n),  усредненные  в  интервале  времени  десяти  минут,  не  должны  быть  больше  значений,  установленных  в  таблице  4,  в  течение  95  %  времени  интервала  в  одну  неделю  [5,  с.  6].

Таблица  1.

Значения  нечетных  гармонических  составляющих  напряжения  не  кратных  трем  U_n  ,  %  U₁,  для  электрических  сетей  низкого,  среднего  и  высокого  напряжения

Таблица  2.

Значения  четных  гармонических  составляющих  напряжения  не  кратных  трем  U_n  ,  %  U₁,  для  электрических  сетей  низкого,  среднего  и  высокого  напряжения

[9,  с.  20]

По  приведенной  ниже  формуле  можно  рассчитать  предельно  допустимое  значение  коэффициента  n-ой  гармонической  составляющей  напряжения:

Л_Г(т)= 1б5  Л_{Г(т)норм}б

где:  K_U(n)норм  —  это  нормально  допустимое  значение  коэффициента  n-ой  гармонической  составляющей  напряжения,  определяемое  в  таблице  под  номером  2  [8,  с.  9].

Целью  расчета  несинусоидальности  напряжения  является  определение  K_нс,  и  затем  уже  сравнение  его  с  нормативным  значением.  Чтобы  определить  K_нс  следует  найти  U_n  отдельных  гармоник,  для  чего  необходимо  провести  расчет  электрической  цепи  с  одним  или  же  несколькими  источниками  токов  гармоник.  Исходные  данные  для  расчета:  расчетная  схема;  параметры  всех  элементов;  параметры  нагрузок,  получающих  питание  от  данной  сети;  мощность  короткого  замыкания  питающей  системы  [6].

Список  литературы:

1.ГОСТ  Р  5419-2010.  Нормы  качества  электрической  энергии  в  системах  электроснабжения  общего  назначения.  [Текст].  М.:  Стандартинформ,  2010  —  20  с.

2.Компенсация  реактивной  мощности  и  повышение  качества  электроэнергии  /  Железко  Ю.С.  М.:  Энергоатомиздат,  1985  г.

3.Методические  указания  по  контролю  и  анализу  качества  электрической  энергии  в  системах  электроснабжения  общего  назначения/  Белоусов  В.Н.  М.:  «Линвит»,2002.

4.Несинусоидальность  напряжения.  [Электронный  ресурс]  —  Режим  доступа.  —  URL:  http://www.teslafirm.ru/non-sinusoidal/  (дата  обращения  :  18.07.14).

5.Особенности  схемы  замещения  трехфазной  двухцепной  ЛЭП  пониженного  качества  электрической  энергии.  Естественные  и  инженерные  науки  —  развитию  регионов  Сибири:  материалы  XI  (XXXIII)  Всероссийской  научно-технической  конференции/Плотников  М.П.  Братск:  Изд-во  БрГУ,  2012.

6.Расчет  несинусоидальности  напряжения.  [Электронный  ресурс]  —  Режим  доступа.  —  URL:  http://studopedia.ru/2_47770_raschet-nesinusoidalnosti-napryazheniya.html  (дата  обращения:  18.07.14).

7.Справочник  технического  переводчика.  /Статья  Шалыт  И.С.,  2014  г.

8.Теоретические  основы  электротехники  /  Бессонов  Л.А.  М.:  Высшая  школа,  1964  г.

9.Характеристики  показателей  качества  электроэнергии.  [Электронный  ресурс]  —  Режим  доступа.  —  URL:  http://www.normalizator.com/manuals/power/harm/3.html  (дата  обращения:  19.07.14).

10.Электромагнитная  совместимость.  Несимметрия  и  несинусоидальность  напряжения  /  Кузнецов  В.Г,  Куренный  Э.Г,  Лютый  А.П.  Донецк:  Норд-пресс,  2005.  —  250  с.