CC BY
16ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ (TECHNICAL SCIENCES) УДК 621.3.019
Рогаткин Я.Е.
студент магистратуры кафедры электроснабжение промышленных предприятий Самарский государственный технический университет
(г. Самара, Россия)
Лыков Ю.Ф.
канд. тех. наук, доцент кафедры электроснабжение промышленных предприятий Самарский государственный технический университет
(г. Самара, Россия)
ВЛИЯНИЕ ВЫСШИХ ГАРМОНИК И ИХ ФИЛЬТРОВ НА УЧЕТ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ
Аннотация: в работе рассматриваются существующие требования к наличию высших гармоник в сети, потребители, страдающие от наличия искажений и влияние данных искажений на приборы учета.
Ключевые слова: гармоники, фильтрокомпенсационная установка, качество электроснабжения.
В настоящее время в электроэнергетике предъявляются крайне высокие требования к качеству энергии. Это объясняется целым рядом причин: широкое распространение чувствительных приборов и устройств к наличию высших гармоник и перенапряжений, целый комплекс проблем, связанный с такой областью электротехнических наук как электромагнитная совместимость и другие.
Под высшими гармониками следует понимать, что если из сети потребители получают не чисто синусоидальный ток, то преобразовав кривую с помощью ряда Фурье можно получить ряд колебаний, который принято именовать высшими гармониками.
Рис.1 Разложение в ряд Фурье
Также необходимо отметить, что с развитием вычислительной техники, персональных компьютеров и различных бытовых приборов, наличие несинусоидальной составляющей возросло, а так как высшие гармоники вредны для потребителей и приводят к перегрузкам, а также влияют на приборы учета, что влечет экономические потери, их наличие в сети строго регламентировано.
Основным нормативным документом, регламентирующим нормы качества электроэнергии в РФ, является ГОСТ-32144-2013.
Гармонические токи, протекающие в электрических сетях, создают падения напряжений на полных сопротивлениях электрических сетей. Гармонические токи, полные сопротивления электрических сетей и, следовательно, напряжения гармонических составляющих в точках передачи электрической энергии изменяются во времени.
Показателями КЭ, относящимися к гармоническим составляющим напряжения являются:
- значения коэффициентов гармонических составляющих напряжения до 40-го порядка Кип в процентах напряжения основной гармонической составляющей игв точке передачи электрической энергии;
- значение суммарного коэффициента гармонических составляющих напряжения (отношения среднеквадратического значения суммы всех гармонических составляющих до 40-го порядка к среднеквадратическому значению основной составляющей)^, % в точке передачи электрической энергии. [3]
Для указанных показателей КЭ установлены строгие нормы, это обусловлено тем, что при протекании тока, содержащего высшие гармоники по распределительным сетям, сопротивление которых имеет преимущественно индуктивный характер, возникает падение напряжения, превышающее расчетное, что влечет просадки у потребителей. Для борьбы с данным эффектом применяют фильтрокомпенсирующее устройство (ФКУ), его принцип действия основан на резонансе напряжений, с помощью ФКУ можно фильтровать одну гармонику, так как индуктивность и емкость из которых состоит фильтр подбирается таким образом, что бы сопротивление на п гармонике стремилось к 0, следовательно и напряжение п гармоники будет стремится к 0.
Рис.2 Принципиальная схема ФКУ
Кроме того, гармоники и ФКУ оказывают влияния на средства учета.
По линии, питающей нелинейную (искажающую) нагрузку, идут два
п
РНЛ = Р1 - XР к
встречных потока мощности к=2 , переносимые током основной и
токами высших гармоник.
По линии к неискажающей нагрузке идут две совпадающих по
п
Рл = Р1 Р к
направлению мощности основной и высших гармоник к=2 .
С учетом погрешности счетчика для нелинейной и линейной нагрузок:
^нл = Рг- £П=2 Рк = Р1 - £П=2(Рк + АРк) =Р±- ЕП=2(Рк + Ук • АРк) = ^1-ЕП=2Рк(1 + Ук);
^л = ^ + ££=2^(1+Ук), где АРк, ук - абсолютная и относительная погрешности счетчика на частотах гармоники к.
Погрешности учета энергии, переносимой высшими гармониками:
п п
АРнл =-Х Рк-Ук АРл =Х Рк-У к
к=2 и к=2 .
Зависимость погрешности счетчика от частоты (от номера гармоники) называется частотной характеристикой счетчика. [2]
Рис.3 Частотная характеристика индукционного счетчика электроэнергии.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники. Изд.6-е, перераб. И доп. Учебник для студентов энергетических и электротехнических вузов. М., «Высш. Школа», 1973. 752с. с илл.
2. Лыков Ю.Ф. Качество электроэнергии. - Самара: Самарский государственный технический университет, кафедра электроснабжения, 2011. -107с.
3. ГОСТ 32144-2013 Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения. Введен 01.07.2014 - Стандартинформ, 2014.
4. IEC-60909-0 2001 Международный стандарт расчета токов. [Текст]. - Введ. с 01.07.2001 по 01.07.2016. - Женева: Набор и печать в центральном офисе МЭК 2001- с.146.
Rogatkin Ya.E.
Samara State Technical University (Samara, Russia)
Lykov Yu.F.
Samara State Technical University (Samara, Russia)
INFLUENCE OF HIGHER HARMONICS AND THEIR FILTERS ON ELECTRICITY ACCOUNTING
Abstract: work on the consideration of the requirements for the presence of higher harmony in the network, consumers, feelings from the presence of exposure and the impact of exposure to metering devices.
Keywords: harmonica, filter-compensation unit, power supply quality.
