Управление высшими гармониками нелинейных потребителей в целях повышения качества работы системы электроснабжения

Введение 7
1. Глава 1 Анализ высших гармоник нелинейных потребителей электрической энергии в системах с тяговой нагрузкой 12
1.1 Источники гармоник в электрических сетях. 12
1.2 Влияние несинусоидальных режимов на работу элементов энергосистемы 16
1.3 Показатели качества электроэнергии в сетях тягового электроснабжения 25
2. Глава 2 Исследование высших гармоник электрической энергии с тяговой нагрузкой 38
2.1 Средства снижения уровня высших гармоник в электрических сетях 38
2.2 Мероприятия по улучшению качества электрической энергии в системах с тяговой нагрузкой 59
Заключение 71
Список использованных источников 72

Весь текст будет доступен после покупки

Актуальность темы исследования. Одной из основных причин ухудшения качества электроэнергии в распределительных сетях является увеличение числа нелинейных устройств, создающих при своей работе токи несинусоидальной формы. Такими устройствами являются импульсные источники питания, приводы электродвигателей с регулируемой скоростью вращения, пускорегулирующей аппараты для электролюминесцентных ламп и т.д. Токи и напряжения несинусоидальной формой можно представить в виде суммы гармоник, частоты которых кратны основной частоте питающей сети.
Результатом «засорения» системы электроснабжения гармониками является увеличение с потерь во вращающихся машинах, трансформаторах, линиях электропередач, ускорение старения изоляции электрооборудования, ложные срабатывания устройств релейной защиты и автоматики.
Для уменьшения уровня высших гармоник в сетях электроснабжения используют фильтрокомпенсирующие устройства. Такими устройствами являются пассивные и активные фильтры гармоник.

Весь текст будет доступен после покупки

Глава 1. Анализ высших гармоник нелинейных потребителей электрической энергии в системах с тяговой нагрузкой.
1.1 Причины и источники гармоник в электрических сетях.
Главной причиной гармонического искажения является протекание каких-либо переходных процессов в электрических сетях. Независимо от характера созданной нагрузки, переходной процесс можно наблюдать в работе той же лампы накаливания, которая, казалось бы, характеризуется исключительно активными потерями. Так, разница между сопротивлением нити лампы в холодном и нагретом состоянии создает переходной процесс, который привносит скачок. Но из-за низкого уровня искажения и относительно кратковременного протекания, влияние на всю систему получается ничтожным.
Поэтому можно смело сказать, что и активные, и реактивные сопротивления в сетях электропитания могут способствовать генерации гармоник. Тем не менее, существует ряд устройств, обуславливающих весомую величину искажения, которая способна нанести существенный ущерб приборам. На практике к источникам искажения относят такие виды оборудования:
- Силовое электрооборудование – приводы постоянного и переменного тока, высокочастотные плавильные печи, полупроводниковые преобразователи, источники бесперебойного питания (ИБП), преобразователи частоты;
- Устройства, работающие по принципу формирования электрической дуги – электросварочные установки, дуговые печи, лампы освещения (ДРЛ, люминесцентные и другие);
- Насыщаемые приборы – двигатели, трансформаторы, обладающие магнитопроводом, который может достигнуть насыщения петли гистерезиса. Без такового насыщения их вклад в формирование гармонической составляющей будет незначительным;
Среди бытовых приборов значительный вклад в генерацию несинусоидальных составляющих вносят те же микроволновые печи. Обратите внимание, что из-за особенностей режима работы одна такая печь способна кратковременно снижать уровень напряжения в сети на 2 – 4%, и, что куда более существенно, повышать коэффициент искажения его кривой на 6 – 18%.
В соответствии с особенностями протекания процесса в сетях и источниках электропитания, все гармонические составляющие условно разделяются по таким параметрам:
- по пути распространения выделяют пространственные либо кондуктивные;
- по прогнозируемости времени возникновения выделяют случайные либо систематические;
- по продолжительности могут быть кратковременными (импульсными) либо длительными.
Так, импульсные возмущения обуславливаются единичными коммутациями в питающей сети, короткими замыканиями, перенапряжениями, которые после их отключения потребовали бы ручного включения. А в случае срабатывания АПВ, в основной гармонике появляются уже прогнозируемые изменения, наблюдающиеся в нескольких периодах. Длительные изменения обуславливаются какой-либо циклической нагрузкой, подаваемой мощными потребителями. Для возникновения таких высших гармоник, как правило, необходима ограниченная мощность сети и относительно большие нелинейные нагрузки, обуславливающие генерацию реактивной мощности
Поскольку в современных электрических, особенно в промышленных, сетях неизменно присутствуют нелинейные элементы, то как следствие кривые тока и кривые напряжения искажаются, в сетях появляются высшие гармоники.

Весь текст будет доступен после покупки

1 Адресность потокораспределения для электроэнергетиков / Гамм А.З., Голуб И.И., Русина А.Г. - Новосибирск :НГТУ, 2016. - 284 с.: ISBN 978-5-7782-2863-4. – Текст : электронный. - URL: https://znanium.com/catalog/product/567088.
2 Белоус, А. И. Кибербезопасность объектов топливно-энергетического комплекса. Концепции, методы и средства обеспечения : практическое пособие / А. И. Белоус. - Москва ; Вологда : Инфра-Инженерия, 2020. - 644 с. - ISBN 978-5-9729-0512-6. - Текст : электронный. - URL: https://znanium.com/catalog/product/1167734 (дата обращения: 25.11.2021). – Режим доступа: по подписке.
3 Бобров, А. Э. Электромеханические переходные процессы в системах электроснабжения : учебное пособие / А. Э. Бобров, В. Н. Гиренков, А. М. Дяков. - Красноярск : Сиб. федер. ун-т, 2020. - 96 с. - ISBN 978-5-7638-4355-2. - Текст : электронный. - URL: https://znanium.com/catalog/product/1816569.
4 Боцман, В. В. Электроснабжение : 2019-08-27 / В. В. Боцман. — Белгород : БелГАУ им.В.Я.Горина, 2019. — 144 с. — Текст : электронный // Лань : электронно-библиотечная система. — URL: https://e.lanbook.com/book/123352
5 Беляев, С. А. Надежность теплоэнергетического оборудования ТЭС : учебное пособие / С. А. Беляев, А. В. Воробьев, В. В. Литвак. - Томск : Изд-во Томского политех. университета, 2015. - 248 с. - Текст : электронный. - URL: https://znanium.com/catalog/product/673008.

Весь текст будет доступен после покупки