Несинусоидальность напряжения

Несинусоидальность напряжения появляется потому, что в кривой напряжения, помимо гармоники основной частоты U^ = U_HOM имеют место гармоники U_п других высших частот,

кратных основной частоте (п= 2,3,4,..., ю). Гармоники U_п обычно определяются разложением кривой фактического напряжения в ряд Фурье.

Причиной возникновения несинусоидальности напряжения является наличие потребите­лей электроэнергии с нелинейной вольт-амперной характеристикой. Основной вклад в несину­соидальность напряжения вносят тиристорные преобразователи электрической энергии, полу­чившие широкое распространение в промышленности.

Несинусоидальность напряжения характеризуется следующими показателями: коэффициентом искажения синусоидальности кривой напряжения; коэффициентом п-й гармонической составляющей напряжения.

Коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения Ки %, является отноше­нием суммарного действующего значения всех высших гармоник к действующему значению напряжения основной гармоники, причем п > 2:

К =                 100.                                                      (19.7)

U ном

При определении коэффициента искажения синусоидальности кривой напряжения до­пускается не учитывать гармонические составляющие порядка п > 40 или действующее значе­ние которых менее 0,3 от U^

Коэффициент п-й гармонической составляющей К_и (_п) %, является отношением дейст­вующего значения напряжения п-и гармоники U (_п)) к действующему значению напряжения первой гармоники:

Ки („) = ¹⁰°.                                                                        (¹⁹⁸)

ном

Нормально допустимые и предельно допустимые значения коэффициента искажения си­нусоидальности кривой напряжения в точках общего присоединения к электрическим

К 2U = ^ 100; К 0U = ^ 100,

U н

где U₂(j) и U₀(j) - действующие значения напряжения соответственно обратной и нуле­вой последовательностей основной частоты трехфазной системы напряжений, В и кВ. Допустимые значения этих показктелей следующие: в нормальном режиме

^К2инорм = ^К0инорм = ^[4]% ; ^пр^ед^ельно д^опу^{стимые но}р^{мы К}2ипред = ^K0Unped = ^[5] %•

Провал напряжения.

Провал напряжения - внезапное значительное снижение напряжения в точке электри­ческой сети ниже 0,9 U_WM, за которым следует восстановление напряжения до первоначального или близкого к нему уровня через промежуток времени от десяти миллисекунд до нескольких десятков секунд (рис. 19.3).

Провал напряжения характеризуется глубиной 5И_п (по отношению к значению напря­жения в нормальном режиме) и длительностью At_n.

Провал напряжения:

U ном -и п

100%. (19.11)

U н

Длительность провала напряжения At_n - интервал времени между начальным моментом провала напряжения t_H и моментом восстановления напряжения до первоначального или близ­кого к нему уровня t_к:

Atп = tH - t_K .                                          (¹⁹¹²)

Глубина провала напряжения может изменяться от 10 до 100%, длительность - от сотых до нескольких десятых секунды (в некоторых случаях - секунды).

Вспомогательной характеристикой является частота появления провалов напряжения F_n - число провалов напряжения определенной глубины и длительности за определенный проме­жуток времени по отношению к общему числу провалов за этот же промежуток времени.

Основной причиной появления провалов напряжения в системе электроснабжения явля­ются короткие замыкания в отходящих от цепи питания данного узла нагрузки ответвлениях электрической сети высокого (35...220 кВ), среднего (6... 10 кВ) напряжений и в сетях с напря­жением до 1 кВ.

Провалы напряжения не нормируются, поскольку они неизбежны настолько же, на­сколько неизбежны короткие замыкания. Однако знать статистику по частоте, глубине и дли­тельности провалов напряжения в системе электроснабжения необходимо для аргументирован­ного использования агрегатов и источников бесперебойного питания с целью электроснабже­ния особенно чувствительных к провалам напряжения потребителей. К ним относятся: элек

тронные микропроцессорные устройства управления, компьютеры, серверы и ряд дру­гих.

Импульсное напряжение

Искажение формы кривой питающего напряжения может происходить за счет появления высокочастотных импульсов при коммутациях сети, работе разрядников и т. п.

Импульс напряжения - резкое изменение напряжения в точке электрической сети, за ко­торым следует восстановление напряжения до первоначального или близкого к нему уровня за промежуток времени до нескольких миллисекунд (т.е. меньше полупериода) (рис. 19.4).

Импульсное напряжение характеризуют следующие величины:

амплитуда импульса U _имп - максимальное мгновенное значение импульса напряжения;

длительность импульса - интервал времени между начальным моментом импульса на­пряжения и моментом восстановления мгновенного значения напряжения до первоначального или близкого к нему уровня; часто длительность импульса оценивается по уровню 0,5 его ам­^плитуд^ы Д^мп0,5 .

В электрическую сеть напряжением 220...380 В может проникать импульсное напряже­ние до 3 ...6 кВ.

Наиболее чувствительны к импульсным напряжениям электронные и микропроцессор­ные элементы систем управления и защиты, компьютеры, серверы и компьютерные станции.

Основным способом защиты от импульсных напряжений является использование огра­ничителей перенапряжения (ОПН) на основе металлооксидных соединений.

Временное перенапряжение.

Временное перенапряжение - повышение напряжения в точке электрической сети выше 1, 1 U_ном продолжительностью более 10 мс, возникающее в системах электроснабжения при коммутациях или коротких замыканиях.

Коэффициент временного перенапряжения К^^ величина, равная отношению макси­мального значения огибающей амплитудных значений напряжения за время существования временного перенапряжения к амплитуде номинального напряжения сети.

Длительность временного перенапряжения Dt_nepU интервал времени между начальным моментом возникновения временного перенапряжения и моментом его исчезновения.