Написать доклад на тему: "Анализ спектра гармонических составляющих напряжения в системах электроснабжения промышленных предприятий."

Гармоника напряжения определяется стандартом UNEEN-60150:1996 как
«синусоидальное напряжение, частота которого в целое число раз больше
основной частоты питающего напряжения». Гармоники генерируются
нелинейными нагрузками. Эти нагрузки, будучи подключенными к
электрической сети с синусоидальным переменным напряжением,
потребляют нелинейные токи. Амплитуда и частота возникающих гармоник
зависят от степени искажения формы тока. Вносимые такими нелинейными
нагрузками искажения, как правило, периодические. Среди множества
источников гармоник в качестве наиболее распространенных можно
выделить следующие:
• Электромагнитные и электронные балласты систем освещения
• Электросварочное оборудование
• Однофазное электрооборудование
• Электромагнитные дроссели для газоразрядных ламп
• Устройства плавного пуска
• Регулируемые электроприводы.
Спектр гармоник формируется путем разложения сигнала на его
гармонические составляющие в частотной области. Он может быть
представлен в виде гистограммы, отображающей информацию о процентном
содержании каждой из гармоник сигнала. Сумма сигналов гармоник дает
полную форму анализируемого сигнала.
Третья гармоника. На один период сигнала основной частоты при-
ходится три периода сигнала 3-й гармоники, причем максимумы для
основной гармоники и для 3-й совпадают во времени. Сигнал 3-й гармоники

имеют важную особенность: его частота кратна сигналу основной гармоники
(в электрических градусах), и он относится к сигналам нулевой
последовательности. Поэтому в трехфазной четырехпроводной системе (R, S,
T и N), входом которой являются три фазы (R, S и T), ток гармоники
протекает в нулевом проводе (N). То же самое касается 6-й, 9-й и т.д.
гармоник.
Пятая гармоника. На один период сигнала основной частоты
приходится пять периодов сигнала 5-й гармоники, причем максимумы
основной гармоники и 5-й гармоники совпадают во времени. В отличие от 3-
й гармоники, 5-я гармоника не является кратной (в электрических градусах)
сигналу основной частоты, поэтому токи с частотой гармоники протекают по
фазам R, S и T и оказывают влияние на конденсаторы и трехфазную систему,
так же как и 7-я, 11-я и т.д.
Именно эти два гармонических искажения (3-я и 5-я гармоники)
считаются наиболее важными при разработке устройств коррекции
коэффициента мощности для промышленного оборудования, поскольку
конденсаторы в этом случае должны быть оснащены пассивными фильтрами
(L-C).
Энергетические сети являются связующими звеньями
промышленности, однако над их надежностью редко задумываются.
Зачастую предприятия знают только одну сторону: либо ток есть, либо его
нет. Едва ли кто-нибудь задается вопросом, насколько действительно хорошо
качество сети. При ближайшем рассмотрении становится понятно, к каким
тяжелым последствиям в работе могут приводить высшие частоты. С каждым
годом на предприятиях возрастает число электроприемников генерирующих
высшие гармоники тока в сеть, к ним относятся: компьютерные сети;
статические преобразователи (выпрямители, системы бесперебойного
питания, тиристорные регуляторы, импульсные источники питания и т. д.);
газоразрядные осветительные устройства и электронные балласты;

электродуговые печи постоянного и переменного тока; сварочные аппараты;
устройства с насыщающимися электромагнитными элементами;
электродвигатели переменного тока с регулируемой скоростью вращения;
специальные медицинские приборы и т. д.
Высшие гармоники тока, кратные трем (т. е. 3, 9, 15, 21 и т. д.),
определяющие высокое значение коэффициента амплитуды и генерируемые
однофазными нагрузками, имеют специфическое результирующее
воздействие в трехфазных системах. В сбалансированной (симметричной)
трехфазной системе гармонические (синусоидальные) токи во всех трех
фазах сдвинуты на 120 градусов по отношению друг к другу, и в результате
сумма токов в нейтральном проводнике равна нулю. Следовательно, не
возникает и падения напряжения на проводнике нейтрали в кабеле. Это
утверждение остается справедливым для большинства гармоник. Однако
некоторые из них имеют направление вращения вектора тока в ту же
сторону, что и основная гармоника (первая, «фундаментальная», 50 Гц), т. е.
они имеют прямую последовательность. Другие же вращаются в обратном
направлении и, следовательно, имеют обратную последовательность. Это
относится к нечетным гармоникам, кратным третьей: В трехфазных цепях
они сдвинуты на 360 градусов друг к другу, совпадают по фазе и образуют
нулевую последовательность. Нечетные гармоники, кратные третьей,
суммируются в проводнике нейтрали. Потери электроэнергии при наличии в
сети высших гармоник связаны с тем, что при увеличении частоты
омическое сопротивление кабельной линии возрастает, что приводит к
увеличению потерь в проводнике, а сопротивление изоляции наоборот
снижается, следовательно, увеличиваются токи утечки.
Таким образом, наличие высших гармоник в электрических сетях
предприятий приводит к перегреву кабельных линий, увеличению потерь в
них и к значительному сокращению срока службы изоляции.

Список использованной литературы:

1. Добуш B.C. Влияние гармонического состава тока и напряжения на
мощность искажения / B.C. Добуш, Я.Э. Шклярский, Брагин//
Электронный научный журнал "Нефтегазовое дело". 2012 №4. С. 26-31.
URL: http: /Avww.ogbus.ru /Shklyarskii/ ShWyarskii_2.pdf.
2. Наумов И.В. Электроснабжение: учебное пособие. – Благовещенск:
Изд-во АМГУ, 2014.- 381 с.
3. Сумарокова Л.П. Электроснабжение промышленных предприятий:
Учебное пособие./ Л.П. Сумарокова; Томский политехнический
университет – Томск: Изд-во Томского политехнического
университета, 2012 – 288 с.