Гармоники
Высшие гармоники (кратные) представляют собой синусоидальные напряжения или токи, частота которых отличается от основной частоты в целое число раз.
Гармонические искажения напряжений и токов возникают из-за наличия в сетях элементов или оборудования с нелинейной вольт-амперной характеристикой. Основные источники гармонических помех - преобразовательные и выпрямительные установки, индукционные и дуговые печи, люминесцентные лампы. Из бытового оборудования наиболее сильными источниками гармонических помех являются телевизоры. Определенный уровень гармонических помех может создавать и оборудование энергосистем: вращающиеся машины , трансформаторы. Однако, как правило, эти источники не основные.
Основными источниками некратных гармоник являются: статические преобразователи частоты, циклоконверторы, индукционные двигатели, сварочные машины, дуговые печи, системы управления токами наложенной частоты.
Статические преобразователи частоты состоят из выпрямителя переменного тока исходной частоты в постоянный ток и преобразователя постоянного тока в переменный требуемой частоты. Напряжение постоянного тока модулируется выходной частотой преобразователя, вследствие чего во входном токе возникают некратные гармоники.
Статические преобразователи частоты используются, главным образом, для двигателей с регулируемой скоростью вращения, применение которых быстро развивается. Двигатели мощностью до нескольких десятков киловатт присоединяются непосредственно к низковольтным сетям, более мощные - к сетям среднего напряжения через собственные трансформаторы. Существует несколько схем выполнения
статических преобразователей частоты с различными характеристиками. Частоты некратных гармоник зависят от выходной частоты и пульсности преобразователя. Подобные преобразователи используются также для печей, работающих на средних частотах.
Циклоконверторы представляют собой трехфазные преобразователи большой мощности (несколько мегаватт), которые превращают трехфазный ток исходной частоты в трехфазный или однофазный ток пониженной частоты (обычно менее 15 Гц), используемый для питания тихоходных двигателей большой мощности. Они состоят из двух управляемых выпрямителей, проводящих ток попеременно то в одном, то в другом направлении. Циклоконверторы используются в очень редких случаях. Токи интергармоник достигают 8-10% от тока основной частоты. В связи с большой мощностью циклоконверторов они присоединяются к сетям с большой мощностью короткого замыкания, поэтому напряжения интергармоник оказываются малыми. Измерения, проведенные на двух таких установках в Швейцарии, показали, что их величины в сетях 50 и 220 кВ не превышают 0,1% от номинального напряжения.
Индукционные двигатели могут в ряде случаев генерировать интергармоники из-за наличия зазора между статором и ротором, особенно в сочетании с насыщением стали. При нормальной скорости вращения ротора частоты интергармоник находятся в диапазоне 500-2000 Гц, но при запуске двигателя "пробегают" весь диапазон частот вплоть до установившегося значения. Помехи, создаваемые двигателями, могут быть значительными при установке их в конце длинной линии низкого напряжения (более 1 км). В этих случаях были замерены интергармоники величиной до 1%.
Сварочные машины и дуговые сталеплавильные печи генерируют широкий и непрерывный спектр гармоник. частоты гармоник и интергармоник, генерируемых преобразова-тельным оборудованием.
Отклонение напряжения
Отклонения напряжения обуславливаются изменением нагрузок потребителей в течение суток и соответствующей работой устройств, регулирующих напряжения (трансформаторы с РПН).
Колебания напряжения
Колебания напряжения представляют собой серию изменений случайного или циклического характера.
Колебания напряжения вызываются работой электроприемников с резко-переменным характером потребления мощности и происходят при работе следующего оборудования: сварочных машин сопротивления и дуговых, прокатных станов, мощных двигателей с изменяющейся нагрузкой, электродуговых сталеплавильных печей. Скачкообразные изменения напряжения могут возникать также при коммутациях нагрузок и электрооборудования (например: конденсаторных батарей).
Кратковременные провалы напряжения
Кратковременные провалы напряжения представляют собой неожиданные снижения
напряжения с его восстановлением через интервал времени от нескольких периодов
основной частоты до нескольких электрических градусов.
Кратковременные провалы напряжения вызываются коммутационными процессами в энергосистемах, связанных с короткими замыканиями, а также запуском мощных двигателей. Определенное количество таких провалов, вызванных работой автоматики энергосистем по ликвидации коротких замыканий, не может быть устранено и потребители должны учитывать это обстоятельство.
Импульсы напряжения
Источниками импульсов напряжения являются коммутационные операции в сетях
энергосистем и грозовые явления.
Несимметрия трехфазной системы напряжений
Несимметрия трехфазной системы напряжения возникает, если фазные или междуфазные напряжения не равны по амплитуде или угол сдвига между ними не равен 120 эл. град.
Несимметрия трехфазной системы напряжений может быть вызвана тремя причинами: несимметрией параметров воздушных линий вследствие отсутствия транспозиции проводов или применения удлиненных циклов транспозиции. Этот фактор проявляется преимущественно на линиях высокого напряжения; неравенством нагрузок фаз вследствие неравномерного распределения их между фазами (систематическая несимметрия) либо неодновре-менностью их работы (вероятностная несимметрия); - неполнофазными режимами линий электропередач (после отклю-чения одной из фаз вследствие повреждения).
Степень несимметрии напряжений, вызываемая несимметрией параметров линий электропередач, как правило, невелика (до 1%). Наиболее существенная несимметрия возникает при неполнофазных режимах работы линий электропередач, однако такие режимы бывают весьма редко. Поэтому основной наиболее распространенной причиной несимметрии являются нагрузки сети.
В сетях промышленных предприятий источниками несимметрии могут быть: мощные однофазные нагрузки, индукционные плавильные и нагревательные печи, сварочные агрегаты, печи электрошлакового переплава; трехфазные электроприемники длительно работающие в несимметричном режиме, электродуговые сталеплавильные печи.
Отклонения частоты
Отклонения частоты возникают вследствие несоответствия мощности генераторов вырабатывающих электроэнергию и потребляемой нагрузки. При превышении генераторной мощностью мощности нагрузки скорость генераторов возрастает, пропорционально ей возрастает частота. Мощность, потребляемая нагрузкой, также увеличивается, при определенном значении частоты наступает баланс между генерируемой и потребляемой мощностью. Аналогичная картина снижения частоты наблюдается, если мощность нагрузки превышает мощность генераторов.