Извори сметњи у електричним мрежама

Хармонике

Виши хармоници (вишеструки) су синусни напони или струје чија се фреквенција разликује од основне фреквенције читав број пута.

Хармонична изобличења напона и струја настају услед присуства елемената или опреме у мрежама са нелинеарном струјно-напонском карактеристиком. Главни извори хармонијских сметњи су претварачи и исправљачи, индукционе и лучне пећи, флуоресцентне сијалице. Телевизори су најчешћи извори хармонијских сметњи у кућној опреми. Одређени ниво хармонијских поремећаја може створити и опрема електроенергетског система: ротационе машине, трансформатори. По правилу, међутим, ови извори нису главни.

Главни извори вишеструких хармоника су: статички претварачи фреквенције, циклоконвертори, асинхрони мотори, апарати за заваривање, лучне пећи, системи за контролу струје суперпониране фреквенције.

Статички претварачи фреквенције се састоје од АЦ-то-ДЦ исправљача и ДЦ-то-АЦ претварача са потребном фреквенцијом.ДЦ напон је модулисан излазном фреквенцијом претварача, што резултира појавом више хармоника у улазној струји.

Статички претварачи фреквенције се углавном користе за моторе са променљивом брзином чија се примена убрзано развија. Мотори снаге до неколико десетина киловата се директно повезују на нисконапонске мреже, снажнији на средњенапонске мреже преко сопствених трансформатора. Постоји неколико шема имплементације статичких претварача фреквенције са различитим карактеристикама. Фреквенције вишеструких хармоника зависе од излазне фреквенције и фреквенције импулса претварача. Слични претварачи се такође користе за пећи које раде на средњим фреквенцијама.

Циклоконвертори су трофазни претварачи велике снаге (неколико мегавата) који претварају трофазну струју из првобитне фреквенције у трофазну или једнофазну струју на смањеној фреквенцији (обично мањој од 15 Хз), који се користе за напајање малих брзина , мотори велике снаге. Састоје се од два управљива исправљача који проводе струју наизменично у једном или другом правцу. Циклоконвертори се користе у веома ретким случајевима. Интерхармоничне струје достижу 8-10% струје основне фреквенције. Због велике снаге циклоконвертера они се повезују на мреже са великом снагом кратког споја, тако да су интерхармонски напони ниски. Мерења обављена у две такве инсталације у Швајцарској показала су да њихове вредности у мрежама од 50 и 220 кВ нису прелазиле 0,1% називног напона.

Индукциони мотори могу у неким случајевима да генеришу интерхармонике због размака између статора и ротора, посебно када се комбинују са засићењем челика. При нормалној брзини ротора, интерхармоничке фреквенције су у опсегу 500-2000 Хз, али када се мотор покрене, оне „пролазе” кроз цео опсег фреквенција до вредности стационарног стања. Сметње од мотора могу бити значајне када се инсталирају на крају дугог нисконапонског вода (више од 1 км). У овим случајевима мерени су интерхармоници до 1%.

Машине за заваривање и електролучне пећи стварају широк и континуиран спектар хармоника. фреквенције хармоника и интерхармоника које генерише конверторска опрема.

Девијација напона

Одступања напона су узрокована променама оптерећења потрошача током дана и одговарајућим радом уређаја за регулацију напона (трансформатора са прекидачима оптерећења).

Флуктуације напона

Флуктуације напона су низ насумичних или случајних промена. циклично.

Флуктуације напона су узроковане радом електричних пријемника са оштро променљивом природом потрошње енергије и јављају се током рада следеће опреме: машине за заваривање и електролучно заваривање, ваљаонице, моћни мотори са променљивим оптерећењем, електролучне пећи за производњу челика. До наглих промена напона може доћи и приликом пребацивања оптерећења и електричне опреме (нпр.: кондензаторске банке).

Краткотрајни падови напона

Краткорочни падови напона су неочекивани падови напона са његовим опоравком након временског интервала од неколико периода основне фреквенције до неколико електричних степени.

Краткотрајни падови напона су узроковани процесима пребацивања у електроенергетским системима повезаним са кратким спојевима, као и покретањем снажних мотора. Одређени број оваквих кварова узрокованих радом аутоматизације електроенергетских система за отклањање кратких спојева не може се отклонити, а корисници треба да узму у обзир ову чињеницу.

Импулси напона

Извори напонских импулса су комутационе операције у мрежама, електроенергетским системима и грмљавинама.

Неравнотежа трофазног напонског система

Асиметрија трофазног напонског система настаје ако фазни или фазни напони нису једнаки по амплитуди или угао померања између њих није једнак 120 ел. туча.

Асиметрија трофазног напонског система може бити узрокована из три разлога: асиметрија параметара надземних водова због недостатка транспозиције жица или употребе продужених циклуса транспозиције. Овај фактор се манифестује углавном на водовима високог напона; неједнакост фазних оптерећења због њихове неравномерне дистрибуције између фаза (асиметрија система) или неистовремености њиховог рада (асиметрија вероватноће); — нефазни режими далековода (након прекида једне од фаза због оштећења).

Степен неравнотеже напона изазваног асиметријом параметара далековода је обично мали (до 1%).Најзначајнија асиметрија се јавља када далеководи раде у непотпуним фазним режимима, али су такви режими веома ретки. Стога је главни најчешћи узрок неравнотеже оптерећење мреже.

У индустријским мрежама извори асиметрије могу бити: моћна једнофазна оптерећења, индукционе пећи за топљење и грејање, јединице за заваривање, пећи за топљење електрошљаке; трофазни електрични пријемници који раде у асиметричном режиму дуго времена, електролучне челичне пећи.

Девијација фреквенције

Одступања фреквенције настају због неусклађености између снаге генератора који производе електричну енергију и потрошеног оптерећења. Када снага генератора премаши снагу оптерећења, брзина генератора се повећава и фреквенција се пропорционално повећава. Повећава се и снага коју троши оптерећење; при одређеној вредности фреквенције долази до равнотеже између генерисане и потрошене снаге. Сличан образац смањења фреквенције се примећује ако снага оптерећења премашује снагу генератора.