ИНТЕРГАРМОНИКИ

Райхерт  Артур  Сергеевич

Телек  Дмитрий  Николаевич

Шпота  Артём  Андреевич

магистранты  1  курса,  кафедры  ЭсППОмГТУ,  РФ,  г.  Омск

E-mail: 

Планков  Александр  Анатольевич

научный  руководитель,  канд.  техн.  наук,  ст.  преподаватель  кафедры  ЭсППОмГТУ,  РФ,  г.  Омск

E - mail :  a . a . plankov @ mail . ru

Интергармоники  означают  гармонические  колебания  с  частотами,  не  кратными  частоте  питающей  сети.  В  амплитудно-частотном  спектре  они  расположены  между  каноническими  гармониками,  включая  основную,  а  так  же  между  постоянной  составляющей  и  основной  гармоникой  [1].

Интергармоники  возникают  в  процессе  модуляции  основной  частоты  и  высших  гармоник,  и  проявляются  при  работе  таких  нагрузок,  как  электродуговые  сталеплавильные  печи,  статические  преобразователи  частоты,  сварочные  оборудования.  Из  этого  следует,  что  интергармоники  оказывают  те  же  воздействия,  что  и  высшие  гармоники.  Однако  интергармоники  оказывают  больше  влияния  на  электрическую  сеть,  чем  влияние  высших  гармоник.  При  появление  интергармоник  происходит  возникновение  ненужных  потерь  мощности  и  электроэнергии  [1].

Рассмотрим  два  механизма  из-за  которых  также  могут  возникнуть  интергармоники.  Смысл  первого  заключается  в  возникновении  составляющих  в  частоте  питающего  напряжения  и  его  гармониках  в  результате  изменения  их  амплитуд  и/или  углов  фаз.  Это  вызывается  быстрым  изменением  значений  тока  в  электроустановках  и  оборудовании,  которые  могут  быть  причиной  перепада  напряжения.  Возмущения  вызываются  нагрузками  в  переходных  режимах  постоянно  или  временно  или  во  многих  случаях  при  возникновении  модуляции  токов  и  напряжений.  Эти  возмущения  носят  случайный  характер  и  зависят  от  оборудования  и  действующих  процессов  [5].

Вторым  механизмом  является  асинхронное  переключение  (т.  е.  несинхронизированное  с  частотой  питания)  полупроводниковых  устройств  статических  преобразователей.  Типичным  примером  являются  преобразователи  частоты  и  устройства  с  широтно-импульсной  модуляцией.  Производимые  ими  интергармоники  можно  обнаружить  практически  в  любой  части  спектра  питания  [5].

Интергармоники  видна  при  разных  значениях  напряжения  и  перехода  из  одних  систем  в  другие.  Таким  образом,  интергармоники,  создавшиеся  в  сетях  высокого  и  среднего  напряжения,  перетекают  в  сети  низкого  напряжения  и  наоборот.  Амплитуда  интергармоник  почти  не  превышает  0,5  %  значения  амплитуды  основной  частоты,  но  в  условиях  резонанса  могут  возникнуть  и  большие  значения  [5].

Отрицательное  воздействие  интергармоник  отражается  в  виде  мерцания  света  —  фликера.  Основной  причиной  является  наложение  интергармоник  на  основную  гармонику  и  высшие  гармоники  питающего  напряжения.  Фликер  отлично  просматривается  в  лампах  накаливания  и  в  люминесцентных  лампах.  Интергармоники  создают  колебания  напряжения,  тем  самым  вносят  помехи  в  низкочастотные  линии  питания  управляющих  сигналов.  Интергармоники  вместе  с  колебаниями,  создают  искажения  формы  кривой  напряжения  питающей  сети.  Причина  перегрузки  резонансных  и  полосовых  фильтров  высших  гармоник,  вероятнее  всего  вызвана  токами  интергармоник  [1].

На  рис.  1  показан  пример  мерцание  в  типичном  процессе  работы  дуговой  печи,  измеренное  на  вторичном  контуре  трансформатора  [5].

Рисунок  1.  мерцание  в  типичном  процессе  работы  дуговой  печи

Значения  интергармоник  регулируется  в  [3;  4;  6].

1.  ГОСТ  Р  51317.4.7-2008

Указанный  стандарт,  используется  для  измерений  параметров  гармонических  токов  и  напряжений  в  функционирующих  системах  электроснабжения  [4].

В  [3]  утверждено  различие  между  гармониками  и  интергармониками  с  одной  стороны,  и  другими  спектральными  составляющими,  распределёнными  выше  области  частот  гармоник  до  частоты  9  кГц,  с  другой  стороны  [4].

Cтандарт  распространяется  на  средства  измерений  (СИ),  применяется  для  измерений  спектральных  составляющих  напряжения  и  тока  в  полосе  частот  до  9  кГц,  которые  берутся  за  основу  в  системах  электроснабжения  с  частотой  50  и  60  Гц  [4].

На  сегодняшний  день  стандарт  отменён.

2.  ГОСТ  30804.4.11-2013

В  [4]  представлены  способы  проверки  электротехнических,  электронных  и  радиоэлектронных  изделий  и  устройств,  подсоединённых  к  низковольтным  (не  должны  превышать  1000  В)  электрическим  сетям  переменного  тока,  на  надежность  к  воздействию  провалов,  кратковременных  прерываний  и  перепадов  напряжения  электропитания,  а  также  предложные  уровни  испытательных  напряжений  при  проведении  испытаний  на  помехоустойчивость  [2].

Главная  задача  данного  стандарта  заключается  в  установлении  общих  правил  оценки  помехоустойчивости  ТС  при  воздействии  провалов,  кратковременных  прерываний  и  перепадов  напряжения  электропитания  [2].

3.  ГОСТ  Р  51317.4.30-2008

В  стандарте  [5]используются  способы  измерений  показателей  качества  электрической  энергии  (КЭ)  в  системах  электроснабжения  переменного  однофазного  и  трехфазного  тока  частотой  50/60  Гц  и  порядок  оценки  результатов  измерений  [3].

В  стандарте  перечислены  показатели  КЭ,  которые  относятся  к:

·     частоте  в  системе  электроснабжения;

·     значению  напряжения  системы  электроснабжения;

·     фликеру;

·     обрывам  напряжения  и  перенапряжениям;

·     перепадом  напряжения;

·     переходным  процессам  напряжения;

·     несимметрии  напряжений;

·     гармоникам  и  интергармоникам  напряжения;

·     сигналам,  передаваемым  по  электрическим  сетям;

·     быстрым  изменениям  напряжения;

·     установившемуся  отклонению  напряжения  в  системах  электроснабжения  частотой  50  Гц.

В  зависимости  от  целей  измерений  могут  быть  проведены  измерения  всех  показателей  из  указанного  выше  перечня  либо  их  части  [3].

Прибор  для  измерения  интергармоники  Fluke  6105A

Эталон-калибратор  электрической  мощности  Fluke  6105A  (рис.  2)  был  разработан  как  высокоточный,  универсальный  источник  сигналов  электрической  мощности.  Он  может  широко  применятся  для  подтверждения  результатов  измерений  в  простых  калибровочных  лабораториях,  а  также  для  инженерного  проектирования  и  производственных  испытаний.  Помимо  того,  что  эталон-калибратор  6105А  обладает  мощной  высокоточной  «чистотой»,  он  также  имеет  способность  воспроизводить  различные  формы  искажений  с  большой  степенью  точности.  Это  позволяет  использовать  6105А  для  проверки  на  работоспособность  стандартных  устройств  традиционными  методами,  а  также  при  наличии  искажений,  различаемых  в  электрических  системах.  Указанный  эталон-калибратор  может  помочь  в  решение  проблем  калибровки  современных  устройств,  которые  измеряют  искажение  напрямую  [6].

Рисунок  2.  Эталон-калибратор  электрической  мощности  Fluke  6105A

Эталон-калибратор  является  точным  контролируемым  источником:

·     чистой  синусоидальной  фиктивной  электрической  мощности,

·     гармонически  деформированной  электрической  мощности  с  отдельно  смоделированными  гармониками,

·     флуктуирующих  гармоник,

·     интергармоник,

·     провалов  и  выбросов,

·     мерцания  (фликкера),

·     дисбаланса  (расхождения)  фаз.

Прибор  6105 A  является  эталоном-калибратором  электрической  мощности;  он  доступен  любому  пользователю  и  применяется  для  проведения  калибровки  и  измерений,  а  также  используется  для  разработки  огромного  ряда  продукции  для  измерения  параметров  электроэнергии,  включая  эталоны  электроэнергии,  трансформаторы  тока  и  напряжения  и  наиболее  точные  анализаторы  качества  электроэнергии  [6].

Вывод:

Наука,  все  время  продвигается  вперед,  вместе  с  ней  и  развивается  электроснабжение  сетей,  в  которых  всегда  присутствуют  интергармоники  и  создают  отрицательное  влияние  на  элементы  систем  электроснабжения.  Из  этого  следует,  что  исследования  интергармоник  очень  слабо  изучено,  на  мой  взгляд  интергармоникам,  стоит  больше  уделять  внимание,  так  как  это  тема  не  раскрыта  полностью.

Список  литературы:

1.Аничков  С.П.  Интергармоники  в  электрической  сети  предприятий;  III-я  Международная  научная  заочная  конференция  «АКТУАЛЬНЫЕ  ВОПРОСЫ  СОВРЕМЕННОЙ  ТЕХНИКИ  И  ТЕХНОЛОГИИ»  СБОРНИК  ДОКЛАДОВ,2011.  —  169  с.

2.ГОСТ  30804.4.11-2013  Совместимость  технических  средств  электромагнитная.  Устойчивость  к  провалам,  кратковременным  прерываниям  и  изменениям  напряжения  электропитания.  Требования  и  методы  испытаний.

3.ГОСТ  Р  51317.4.30-2008  Совместимость  технических  средств  электромагнитная.  Методы  измерений  показателей  качества  электрической  энергии.

4.ГОСТ  Р  51317.4.7-2008  Совместимость  технический  средств  электромагнитная.  Общее  руководство  по  средствам  измерений  и  измерениям  гармоник  и  интергармоник  для  систем  электроснабжения  и  подключаемых  к  ним  технических  средств.

5.Збигнев  Ханзелка  (ZbigniewHanzelka),  АнжейБьень  (AndrzejBien)  AGH-UST,  Краков,  Республика  Польша  журнал«Энергосбережение»,  2005.

6.Эталон-калибратор  электрической  мощности  Fluke  6105A[Электронный  ресурс]  —  Режим  доступа.  —  URL:  http://www.flukerussia.ru/show_full.asp?uic=28112011175124&login=fluke(дата  обращения:  3.05.2015).