нелинейная нагрузка в электросетях что это

Коэффициент мощности в сетях с нелинейными нагрузками

В последние десятилетия развитие распределительных сетей с регулируемым нормативно-правовыми актами качеством поставляемой электроэнергии затрудняется из-за причины парадоксального характера — нагрузки (приборы, устройства, агрегаты) эволюционируют в аспекте потребительской функциональности, но одновременно с этим растет их негативное влияние на качество генерируемой и поставляемой по магистральным линиям электроэнергии.

По факту синфазные сети (с аналогичными по времени максимальными значениями тока и напряжения) с «чистой» резистивной нагрузкой и/или сети с индуктивной/емкостной нагрузками и синусоидальной формой тока/напряжения сегодня остались только в теории, а любой сегмент и распределительная сеть в целом в том или ином объеме насыщены нелинейными нагрузками, не только формирующими «нетиповой» сдвиг фаз тока/напряжения, но и искажающими форму синусоид за счет появления значительных по амплитуде токов высших гармоник.

Коэффициент мощности в потребительских сетях.

В относительно «чистых» в контексте нелинейных нагрузок сегментах потребительских сетей кривые тока и напряжения условно имеют синусоидальную форму, в случае превалирования индуктивной нагрузки ток по фазе отстает от напряжения, при преимущественно емкостной нагрузке – напряжение по фазе отстает от тока и чем ближе угол сдвига фаз к 90 градусам, тем меньше реактивная составляющая тока и доля реактивной мощности. В таких условиях бесспорно полезной будет компенсация реактивных токов и реактивной мощности конденсаторными установками КРМ, УКРМ (см. установки компенсации реактивной мощности КРМ 6,3 (10,5) кВ здесь, а конденсаторные установки КРМ/УКРМ 0.4 кВ здесь) (в случае превалирования индуктивных нагрузок!) и использование в расчетах типовой формулы с коэффициентом мощности cos ȹ или коэффициентом реактивной мощности tgȹ, хотя следует учитывать, что:

Существенно осложняется не только коррекция коэффициента мощности, но и идентификация проблемы реактивных токов в целом в сетях с нелинейными нагрузками — тиристорными контроллерами и частотными приводами, трансформаторами и устройствами плавного пуска электродвигателей, дуговыми плавильными печами и сварочными аппаратами, системами освещения с ДРЛ/люминесцентными лампами и компьютерами/компьютерной периферией, источниками бесперебойного питания и выпрямителями, конвертерами, генераторами и т.д. Так, например, импульсные источники питания показывают синфазность тока и напряжения (реальный сдвиг фаз очень мал — 10-15 градусов), однако их коэффициент мощности значительно меньше 1, поскольку активную мощность определяет ток базовой (основной) частоты, а полную мощность — ток основной частоты и токи высших гармоник, значительные по величине в 3, 5, 7, 9 и 11 гармониках.

нелинейная нагрузка в электросетях что это. Смотреть фото нелинейная нагрузка в электросетях что это. Смотреть картинку нелинейная нагрузка в электросетях что это. Картинка про нелинейная нагрузка в электросетях что это. Фото нелинейная нагрузка в электросетях что это

Рис. Осциллограмма импульсного источника питания (слева) и токи высших гармоник (справа).

нелинейная нагрузка в электросетях что это. Смотреть фото нелинейная нагрузка в электросетях что это. Смотреть картинку нелинейная нагрузка в электросетях что это. Картинка про нелинейная нагрузка в электросетях что это. Фото нелинейная нагрузка в электросетях что это

В 2001 году в Европейском Союзе введен в действие Стандарт IEC/EN61000-3-2, устанавливающий ограничения на гармоники входного переменного тока до 40-й гармоники включительно и определяющий четыре класса оборудования в зависимости от его типа и формы кривой тока.

Таблица. Предельные значения нелинейных искажений тока THDI в соответствии с IEC/EN61000-3-2, в зависимости от тока короткого замыкания Iкз и максимального потребляемого тока I п. макс.

Таблица. Предельные значения нелинейных искажений тока THDI в соответствии с IEC/EN61000-3-2, в зависимости от тока короткого замыкания Iкз и максимального потребляемого тока I п. макс.

Iкз / I п. макс.
Для первой гармоники

Источник

Электрическая нагрузка. Виды электрических нагрузок.

Электроприемники, включенные в электрическую сеть для работы, создают в сети нагрузки, которые выражаются в единицах мощности или тока. Электроприемники присоединяются к электрическим сетям в одиночку или группами. В состав группы могут входить электроприемники как одинакового, так и различного назначения и режима работы. Режим работы системы электроснабжения одинаковых приемников или их групп зависит от режима работы или сочетаний режимов работы одиночных приемников или их групп.

В процессе работы электроприемников характер нагрузки в сети может оставаться неизменным, изменяться в отдельных или всех фазах, сопровождаться появлением высших гармоник тока или напряжения. В связи с этим нагрузку в сети можно разделить на спокойную симметричную (преобладающее большинство трехфазных электроприемников), резкопеременную, несимметричную и нелинейную. Резкопеременная, несимметричная и нелинейная нагрузка относятся к специфическим нагрузкам.

Резкопеременная нагрузка характеризуется резкими набросами и провалами мощности или тока. Несимметричная нагрузка характеризуется неравномерной загрузкой фаз. Она вызывается однофазными и реже трехфазными приемниками с неравномерной загрузкой фаз. При несимметричной нагрузке в сети возникают токи прямой, обратной и нулевой последовательности. Нелинейная нагрузка создается электроприемниками с нелинейной вольт-амперной характеристикой. При нелинейной нагрузке в сети появляются высшие гармоники тока или напряжения, искажается синусоидальная форма тока или напряжения.

Специфические нагрузки обычно создаются электродуговыми печами, сварочными установками, полупроводниковыми преобразовательными установками. Эти установки, в основном, принадлежат промышленным предприятиям. Учитывая связь электрических сетей промышленных предприятий и сетей сельскохозяйственного назначения через трансформаторные подстанции, можно считать, что специфические нагрузки промышленных предприятий оказывают влияние и на электрические сети сельскохозяйственного назначения.

По мощности электроприемники сельскохозяйственного назначения можно разделить на три группы: большой мощности (свыше 50 кВт), средней мощности (от 1 до 50 кВт) и малой мощности (до 1 кВт). Некоторые приемники используют для работы постоянный ток и токи повышенной (до 400 Гц) или высокой частоты (до 10 кГц).

Во время работы одни группы приемников могут допускать перерывы в электроснабжении, в то же время перерыв в электроснабжении других недопустим. По надежности и бесперебойности электроснабжения электроприемники делятся на три категории.

К первой категории относятся электроприемники и комплексы электроприемников, перерыв электроснабжения которых может повлечь за собой опасность для жизни людей, значительный ущерб (повреждение основного оборудования), расстройство технологического процесса. Эти приемники должны иметь возможность обеспечения электроэнергией не менее чем от двух независимых источников питания. Нарушение их электроснабжения допускается только на время автоматического восстановления электроснабжения от второго источника.

Ко второй категории относятся электроприемники и комплексы электроприемников, перерыв электроснабжения которых приводит к массовому недовыпуску продукции, простоям рабочих и механизмов.

Электроснабжение приемников второй категории должно обеспечиваться от двух независимых источников питания. Перерыв в электроснабжении допускается на время, необходимое для автоматического и оперативного переключения на второй источник.

К третьей категории относятся электроприемники и комплексы электроприемников, не попадающие под определения первой и второй категорий. Электроснабжение их может осуществляться от одного источника питания. Перерыв электроснабжения допускается на время проведения восстановительных работ, но не более одних суток.

Работа большинства электроприемников сопровождается потреблением из сети не только активной, но и реактивной мощности [1, 3]. Активная мощность преобразуется в теплоту, механическую мощность на валу рабочей машины и т. п. Реактивная мощность расходуется на создание магнитных полей в электроприемниках. Ее основными потребителями являются асинхронные двигатели, трансформаторы, реакторы, индукционные печи, в которых ток отстает по фазе от напряжения. Потребителями реактивной мощности также являются электроустановки, работа которых сопровождается искажением синусоидальной кривой тока или напряжения. Потребление реактивной мощности характеризуется коэффициентом мощности сosφ, представляющим собой отношение активной мощности Р к полной мощности S. Удобным показателем является коэффициент реактивной мощности tgφ, выражающий отношение реактивной мощности Q к активной Р, т. е. он показывает, какая реактивная мощность потребляется на единицу активной мощности.

Установки с опережающим током являются источниками реактивной мощности. Их применяют для компенсации реактивной нагрузки с индуктивным характером цепи.

Таким образом, нагрузка в электрической сети представляется активными и реактивными нагрузками.

Появление в распределительной сети электрической нагрузки вызывает нагрев токоведущих частей – проводов, кабелей, коммутационных аппаратов, обмоток электродвигателей и трансформаторов. Чрезмерный их нагрев может привести к преждевременному старению изоляции и ее износу. В связи с этим температура токоведущих частей не должна превышать допустимых значений. Сечение проводов и кабелей, коммутационных аппаратов должно выбираться по допустимому току нагрузки. Для определения допустимого (расчетного) тока нагрузки должна быть определена расчетная мощность нагрузки.

За расчетную нагрузку при проектировании и эксплуатации СЭС принимается такая неизменная во времени нагрузка Iрсч, которая вызывает максимальный нагрев токоведущих и соседних с ними частей, характеризующийся установившейся температурой. Нагрев не должен превышать допустимого значения. Обычно установившееся тепловое состояние для большинства проводов и кабелей наступает за 30 минут (около трех постоянных времени нагрева – 3Т, т. е. постоянная времени нагрева Т = 10 мин). В установках с номинальным током нагрузки более 1000 А установившаяся температура достигается за время не менее 60 мин.

Источник

Коэффициент нелинейных искажений (КНИ, THD), коэффициент гармонических искажений (КГИ, Kг, THDr) – различные подходы к определению

Чтобы правильно рассчитать нагрузку потребителей по мощности необходимо знать: какие бывают приемники напряжения. Что такое активная, реактивная и линейная нагрузка? Треугольник мощностей. Что такое пусковой ток? Все это разберем по порядку.

нелинейная нагрузка в электросетях что это. Смотреть фото нелинейная нагрузка в электросетях что это. Смотреть картинку нелинейная нагрузка в электросетях что это. Картинка про нелинейная нагрузка в электросетях что это. Фото нелинейная нагрузка в электросетях что это

К приемникам напряжения относятся все устройства, которые подключаются к источникам напряжения. К ним относятся: электровентилятор, электроплита, стиральная машина, компьютер, телевизор, электродвигатель, бытовой электроинструмент и другие электропотребители.

В цепях переменного тока нагрузки разделяются на активные, реактивные и нелинейные. В цепях постоянного тока деления на типы нагрузок нет.

Активная нагрузка

К устройствам с активной нагрузкой причисляются нагревательные приборы (утюги, электроплиты, лампы накаливания, электрические чайники). Подобные приборы вырабатывают тепло и свет. Они не содержат индуктивности и емкости. Активная нагрузка преобразовывает электроэнергию в свет и тепло.

нелинейная нагрузка в электросетях что это. Смотреть фото нелинейная нагрузка в электросетях что это. Смотреть картинку нелинейная нагрузка в электросетях что это. Картинка про нелинейная нагрузка в электросетях что это. Фото нелинейная нагрузка в электросетях что это

Реактивная нагрузка содержит емкость и индуктивность. Данные параметры имеют качество собирать энергию, а потом отдавать ее в сеть. Примером может служить электродвигатель, электрическая мясорубка, бытовой инструмент (пылесос, кухонный комбайн). То есть, все устройства, которые содержат электродвигатели.

Треугольник мощностей

Чтобы разобраться с реактивной нагрузкой рассмотрим треугольник мощностей.

нелинейная нагрузка в электросетях что это. Смотреть фото нелинейная нагрузка в электросетях что это. Смотреть картинку нелинейная нагрузка в электросетях что это. Картинка про нелинейная нагрузка в электросетях что это. Фото нелинейная нагрузка в электросетях что это

где Р – активная мощность, которая измеряется в Ватах и используется для совершения полезной работы;

Q – реактивная, которая измеряется в Варах и используется для создания электромагнитного поля;

S – полная мощность используется для расчета электрических цепей.

Для расчета полной мощности применяем теорему Пифагора: S2=P2+Q2. Или с помощью формулы: S=U*I, где U – это показание напряжения на нагрузке, I — показание амперметра, которое включается последовательно с нагрузкой. В расчетах также используется коэффициент мощности – cosφ. На приборах, которые относятся к реактивной нагрузке, обычно указаны активная мощность и cosφ. С помощью этих параметров также можно получить полную мощность.

Иногда на приборах указывается полная мощность, а cosφ не указан. В этом случае применяется коэффициент 0,7.

Наиболее распространенным на практике является гармонический метод, реализуемый двумя способами – аналитическим

основан на реализации формулы (10) и осуществляется по следующему алгоритму:

· гармонический сигнал с измерительного генератора через анализируемый объект подается на анализатор спектра или анализатор гармоник

· с помощью анализатора спектра оценивают абсолютные или относительные уровни каждой из высших гармоник и первой гармоники

· затем по формуле (10) рассчитывают Кг.

При использовании анализатора гармоник (или селективного вольтметра) настройку на каждую гармонику осуществляют вручную. Аналитический способ весьма трудоемок и применяется для оценки роли каждой гармоники в отдельности.

реализует формулу (11) и позволяет оценить совокупное влияние высших составляющих сигнала. Этот способ часто называют способом подавления напряжения основной частоты.

Измерения проводят с помощью измерителей нелинейных искажений, работающих в диапазоне от 10Гц до 1МГц. Структурная схема измерителя приведена на рис. 34.

Исследуемый сигнал поступает на входное устройство ВУ, содержащее разделительный конденсатор для исключения постоянной составляющей сигнала, и аттенюатор для изменения уровня входного сигнала.

Устройство автоматической регулировки усиления АРУ предназначено для усиления и поддержания определенного уровня сигнала на выходе при изменении входного напряжения. Таким образом на вход перестраиваемого режекторного фильтра РФ всегда поступает весьма точно известное исследуемое напряжение, соответствующее 100%-ному Кн. В более ранних моделях измерителей для этой цели применялся режим «Калибровка», предусматривавший ручную установку требуемого уровня напряжения на входе РФ («100%»).

Перестраиваемый режекторный фильтр РФ предназначен для подавления напряжения первой гармоники (основной частоты). Это осуществляется с помощью заграждающего RC- фильтра, включенного в цепь обратной связи усилителя. Фильтр настраивается до получения минимального выходного напряжения.

В ранних моделях измерителей настройка РФ осуществлялась ручным способом ступенями (кратными 10) и автоматически в пределах декады с помощью специальной системы АРУ. В современных моделях измерителей имеется встроенный частотомер, измеряющий частоту основной гармоники. При этом выходной цифровой код частотомера управляя ЦАП, входящим в состав активного РФ, настраивает фильтр на требуемую частоту.

После РФ исследуемый сигнал без первой гармоники подается на среднеквадратический преобразователь с магнитоэлектрическим индикатором. Шкала индикатора градуируется непосредственно в значениях Кг. В некоторых современных моделях измерителей напряжение высших гармоник измеряется цифровым СК- вольтметром с автоматическим переключением пределов. Параметры АРУ и РФ подбираются так, что показания ЦВ численно равны значению Кг.

Например, измеритель нелинейных искажений автоматический С6-11 предназначен для автоматического измерения коэффициента гармоник Кг=0,03(0,1)-30% в диапазоне частот от 20Гц до 199,9кГц. Прибор измеряет также среднеквадратическое значение напряжения переменного тока в диапазоне частот от 20 до 106 Гц. В режиме измерения коэффициента гармоник прибор может измерять частоту входного сигнала в диапазоне частот от 20Гц до 199,9кГц.

Нелинейная нагрузка

Имеет особенность в том, что напряжение и ток не пропорциональны. К нелинейной нагрузке относятся телевизоры, музыкальные центры, настольные электронные часы, компьютеры и его компоненты. Сама нелинейность обусловлена тем, что данное электронное устройство использует импульсные блоки питания. Для подзарядки конденсатора, которые стоят в импульсном блоке питания, достаточно вершины синусоиды.

нелинейная нагрузка в электросетях что это. Смотреть фото нелинейная нагрузка в электросетях что это. Смотреть картинку нелинейная нагрузка в электросетях что это. Картинка про нелинейная нагрузка в электросетях что это. Фото нелинейная нагрузка в электросетях что это

В остальное время энергию из сети конденсатор не потребляет. В этом случае ток имеет импульсное качество. К чему это все приводит? Это приводит к тому, что синусоида искажается. Но не все электронные устройства работают с искаженной синусоидой. Эта проблема решается за счет применения стабилизаторов двойного преобразования, где сетевое питание преобразуется в постоянное. Затем из постоянного преобразуется в переменное нужной формы и амплитуды.

Коэффициент мощности в сетях с нелинейными нагрузками

В последние десятилетия развитие распределительных сетей с регулируемым нормативно-правовыми актами качеством поставляемой электроэнергии затрудняется из-за причины парадоксального характера — нагрузки (приборы, устройства, агрегаты) эволюционируют в аспекте потребительской функциональности, но одновременно с этим растет их негативное влияние на качество генерируемой и поставляемой по магистральным линиям электроэнергии.

По факту синфазные сети (с аналогичными по времени максимальными значениями тока и напряжения) с «чистой» резистивной нагрузкой и/или сети с индуктивной/емкостной нагрузками и синусоидальной формой тока/напряжения сегодня остались только в теории, а любой сегмент и распределительная сеть в целом в том или ином объеме насыщены нелинейными нагрузками, не только формирующими «нетиповой» сдвиг фаз тока/напряжения, но и искажающими форму синусоид за счет появления значительных по амплитуде токов высших гармоник.

Коэффициент мощности в потребительских сетях.

В относительно «чистых» в контексте нелинейных нагрузок сегментах потребительских сетей кривые тока и напряжения условно имеют синусоидальную форму, в случае превалирования индуктивной нагрузки ток по фазе отстает от напряжения, при преимущественно емкостной нагрузке – напряжение по фазе отстает от тока и чем ближе угол сдвига фаз к 90 градусам, тем меньше реактивная составляющая тока и доля реактивной мощности. В таких условиях бесспорно полезной будет компенсация реактивных токов и реактивной мощности конденсаторными установками КРМ, УКРМ (см. установки компенсации реактивной мощности КРМ 6,3 (10,5) кВ здесь, а конденсаторные установки КРМ/УКРМ 0.4 кВ здесь) (в случае превалирования индуктивных нагрузок!) и использование в расчетах типовой формулы с коэффициентом мощности cos ȹ или коэффициентом реактивной мощности tgȹ, хотя следует учитывать, что:

Таблица. Значение реактивной мощности (РМ) в процентах от активной мощности при разных значениях коэффициентов мощности cos φ

Существенно осложняется не только коррекция коэффициента мощности, но и идентификация проблемы реактивных токов в целом в сетях с нелинейными нагрузками — тиристорными контроллерами и частотными приводами, трансформаторами и устройствами плавного пуска электродвигателей, дуговыми плавильными печами и сварочными аппаратами, системами освещения с ДРЛ/люминесцентными лампами и компьютерами/компьютерной периферией, источниками бесперебойного питания и выпрямителями, конвертерами, генераторами и т.д. Так, например, импульсные источники питания показывают синфазность тока и напряжения (реальный сдвиг фаз очень мал — 10-15 градусов), однако их коэффициент мощности значительно меньше 1, поскольку активную мощность определяет ток базовой (основной) частоты, а полную мощность — ток основной частоты и токи высших гармоник, значительные по величине в 3, 5, 7, 9 и 11 гармониках.

нелинейная нагрузка в электросетях что это. Смотреть фото нелинейная нагрузка в электросетях что это. Смотреть картинку нелинейная нагрузка в электросетях что это. Картинка про нелинейная нагрузка в электросетях что это. Фото нелинейная нагрузка в электросетях что это

Рис. Осциллограмма импульсного источника питания (слева) и токи высших гармоник (справа).

В больших масштабах проблему демонстрирует сегмент трехфазной сети с нелинейной нагрузкой, даже если нагрузка симметрична (равномерно распределена по фазам) — принцип частичной компенсации при векторном сложении токов в линейных проводах работает только для токов основной частоты, но в нейтральном проводе протекают токи высших гармоник, которые могут быть немного меньше по амплитуде, но существенно больше по действующему значению, чем токи в фазных проводах, что вызывает перегрузку нейтрального провода и связанные с ней негативные последствия для всей сети.

Интегральную характеристику сети с нелинейными нагрузками учитывают коэффициентом гармонических искажений Кг (в России), показывающим долю энергии гармоник высшего порядка в сравнении с энергией основной (первой) гармоники, или THD (в ЕС) — полным коэффициентом гармонических искажений (THDF — total harmonic distortion factor), демонстрирующим отношение всей энергии гармонических колебаний (без основной гармоники) к энергии основной гармоники. Активная мощность в сетях с несинусоидальными нагрузками определяется формулой P[in] = Vin(rms)* Iin(rms)*cos ȹ* cos θ, где

нелинейная нагрузка в электросетях что это. Смотреть фото нелинейная нагрузка в электросетях что это. Смотреть картинку нелинейная нагрузка в электросетях что это. Картинка про нелинейная нагрузка в электросетях что это. Фото нелинейная нагрузка в электросетях что это

В 2001 году в Европейском Союзе введен в действие Стандарт IEC/EN61000-3-2, устанавливающий ограничения на гармоники входного переменного тока до 40-й гармоники включительно и определяющий четыре класса оборудования в зависимости от его типа и формы кривой тока.

Таблица. Предельные значения нелинейных искажений тока THDI в соответствии с IEC/EN61000-3-2, в зависимости от тока короткого замыкания Iкз и максимального потребляемого тока I п. макс.
Таблица. Предельные значения нелинейных искажений тока THDI в соответствии с IEC/EN61000-3-2, в зависимости от тока короткого замыкания Iкз и максимального потребляемого тока I п. макс.

Iкз / I п. макс. Для первой гармоники100015762.51.420

Пусковой ток

При расчете необходимо учитывать и пусковые токи устройства. Например, сопротивление нити накаливания в лампочке в момент включения в 10 раз меньше, чем в рабочем режиме. Следовательно, пусковой ток этой лампочки в 10 раз больше. Через некоторое время она начнет потреблять ту мощность, которая записана в данных этой лампочки. Поэтому, при включении она перегорает за счет больших пусковых токов.

нелинейная нагрузка в электросетях что это. Смотреть фото нелинейная нагрузка в электросетях что это. Смотреть картинку нелинейная нагрузка в электросетях что это. Картинка про нелинейная нагрузка в электросетях что это. Фото нелинейная нагрузка в электросетях что это

В радиоэлектронной аппаратуре пока не зарядится конденсатор в блоке питания, также образуется пусковой ток.

В электродвигателях тоже образуется пусковой ток, пока двигатель не наберет номинальные обороты.

В нагревательных приборах пусковой ток образуется, пока спираль не нагреется до дежурной температуры.

Источник

Аварийность силовых сетей и реальные способы ее снижения

Анонс: аварийность силовых сетей и перспективы ее снижения в мире и России. Максимально просто о нагрузках «идеальной» и реальной современной силовой сети. Коэффициент мощности из традиционного «треугольника» и de facto.

нелинейная нагрузка в электросетях что это. Смотреть фото нелинейная нагрузка в электросетях что это. Смотреть картинку нелинейная нагрузка в электросетях что это. Картинка про нелинейная нагрузка в электросетях что это. Фото нелинейная нагрузка в электросетях что это

В последние десятилетия во всех развитых странах мира отмечается увеличение числа аварий на объектах разного назначения, и хотя International Electrotechnical Commission (аббрев. IEC) уже неофициально признала факт критического негативного влияния на рост аварийности сугубо «электрических» проблем введением IEEE 1531-2020 буквально в разгар пандемии, а в нашей стране, как говорится, воз и ныне там.

Безусловно, прогрессом в этом направлении в России стали ГОСТ IEC/TR 61000-3-6-2020, ГОСТ IEC/TR 61000-3-7-2020, ГОСТ Р 59032.1/4-2020, однако пока все наработки в стандартах не более, чем декларации на бумаге, а Минэнерго и те же «Россети» или ФСК ЕЭС больше заняты продвижение IT-отрасли в цифровой трансформации электросетей и игнорируют явные нарастающие проблемы в силовых сетях объектов.

По старинке коэффициент мощности оценивает негативное влияние силовой сети абонента на распределительную сеть, а в отношении самого объекта контроль буквально сведен на нет, хотя не так давно приказом № 465 Минэнерго РФ было введено техническое освидетельствование сетей 1 кВ и выше. Т. е. по факту получилось, что спасение утопающих — дело рук самих утопающих, и поэтому ряд материалов команды «МИРКОН» направлен на помощь этим утопающим в решении проблемы аварийности силовых сетей объектов.

Максимально просто о нагрузках «идеальной» и реальной современной силовой сети

нелинейная нагрузка в электросетях что это. Смотреть фото нелинейная нагрузка в электросетях что это. Смотреть картинку нелинейная нагрузка в электросетях что это. Картинка про нелинейная нагрузка в электросетях что это. Фото нелинейная нагрузка в электросетях что это

В «идеальной» трехфазной системе:

Справка
Не вполне корректно говорить, что линейная нагрузка — только резистивная. Нагрузки с опережающим напряжением (индуктивная) или опережающим током (емкостная) считаются линейными, поскольку даже если две формы сигналов не совпадают по фазе друг с другом, искажения формы сигнала не происходит.

Однако в типовой современной силовой сети превалирующее большинство нагрузок — нелинейные.

Справка
Нагрузка считается нелинейной, если потребляемый ей ток не будет синусоидальным даже при подключении к источнику синусоидального напряжения, т. е. здесь не работает закон Ома, поскольку сопротивление не является постоянным, а ток изменяется во время каждой волны синусоиды напряжения, что на практике приводит к серии положительных и отрицательных импульсов. Такой нелинейный ток содержит частотные составляющие, кратные частоте энергосистемы, взаимодействующие с импедансом электросети и ответственные за искажения напряжения.

Наиболее распространенными нелинейными нагрузками в современных энергосистемах являются энергоэффективные приводы с регулируемой скоростью и импульсные источники питания (SMPS), устройства дугового разряда, энергосберегающие системы освещения, компьютерная техника и пр.

нелинейная нагрузка в электросетях что это. Смотреть фото нелинейная нагрузка в электросетях что это. Смотреть картинку нелинейная нагрузка в электросетях что это. Картинка про нелинейная нагрузка в электросетях что это. Фото нелинейная нагрузка в электросетях что этоНаложение токов гармоник в нейтрали

Коэффициент мощности из традиционного «треугольника» и de facto

нелинейная нагрузка в электросетях что это. Смотреть фото нелинейная нагрузка в электросетях что это. Смотреть картинку нелинейная нагрузка в электросетях что это. Картинка про нелинейная нагрузка в электросетях что это. Фото нелинейная нагрузка в электросетях что это

Коэффициент мощности — математический параметр, на который, тем не менее влияют, как характер нагрузки, гармонические искажения, так и дисбаланс нагрузок, причем ситуация ухудшается с увеличением фазового сдвига между током и напряжением, а также с увеличением искажения тока.

Коэффициент мощности находят, как отношение значений активной Р и полной S мощности и (условно) cosϕ служит мерой эффективности использования энергии нагрузкой, т. е., упрощенно, в системе электроснабжения нагрузка с высоким коэффициентом мощности потребляет меньше тока, чем нагрузка с низким cosϕ при том же количестве передаваемой полезной мощности и, таким образом, имеет лучший КПД. Уменьшение активной мощности Р в сравнении с полной S вызвано потребностью в реактивной энергии Q, условно не выполняющей полезной работы, хотя она идет на создание магнитного поля индуктивной нагрузки.

Традиционный плоский треугольник мощности продолжает использоваться для расчетов в современных энергетических системах, хотя это правомерно только для силовых сетей с линейными нагрузками, ток и напряжение которых сохраняет форму правильной синусоиды, а при наличии в системе гармоник появляется новый фактор — (упрощенно) мощность искажений D, а при расчетах нужно переходить на объемную форму геометрических зависимостей мощностей (более детально см. «Теории и IEEE 1459 о балансе мощности»).

нелинейная нагрузка в электросетях что это. Смотреть фото нелинейная нагрузка в электросетях что это. Смотреть картинку нелинейная нагрузка в электросетях что это. Картинка про нелинейная нагрузка в электросетях что это. Фото нелинейная нагрузка в электросетях что этоОбъемный параллелепипед баланса мощности в силовой сети

Т. е. de facto современная энергосистема не может и не должна оцениваться по коэффициенту мощности cosϕ на фундаментальной частоте, а с учетом искажений на всех нефундаментальных частотах, которые по факту и ответственны за большую долю аварийных ситуаций в силовых сетях объектов.

Важно
Предварительно посчитать объемы перетока реактивной мощности можно на простом калькуляторе, а специалисты «МИРКОН» могут детализовать реальные финансовые, технические и технологические преимущества пакетного устранения искажений на фундаментальной и нефундаментальных частотах для конкретной силовой сети.

Часть фото взята из открытых источников

Источник

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *