Рассчитать коэффициенты n-ой гармонической

Высшие гармоники напряжения и тока влияют также на значения коэффициента мощности, вращающего момента электродвигателей. Однако снижение этих характеристик, даже при коэффициенте искажения формы кривой напряжения 10−15%, оказывается весьма небольшим. Уровень дополнительных активных потерь от ВГ в основных сетях электрических систем составляет несколько процентов от потерь при синусоидальном напряжении. В сетях предприятий, крупных промышленных центров, а также сетях17 электрифицированного железнодорожного транспорта эти потери могут достигать 10−15%.

Во многих случаях в электрических сетях различных напряжений с источниками гармоник КБ, по существу, не работают: они или отключаются вследствие перегрузки по току, или в короткий срок выходят из строя в результате вспучивания, а иногда и разрушения. В условиях промышленных предприятий батареи конденсаторов способствуют созданию условий резонанса токов (или близких к этому режиму) на частоте какой-либо из гармоник, что приводит к опасной перегрузке их по току. В тяговых и промышленных электросетях с преобразователями такие перегрузки зафиксированы при резонансе на гармониках 40−50-го порядка, в сетях с электродуговыми печами и сварочными установками — на гармониках 3−7-го порядка.

Особенно чувствительны к появлению ВГ конденсаторные батареи и кабели. В конденсаторах потери пропорциональны частоте. ВГ приводят к дополнительному нагреву конденсаторов и быстрому выходу их из строя. Ограничение по дополнительному нагреву КБ заданы допустимым увеличением действующего на его зажимах напряжения до 10% от Uном и действующего значения тока до 30% от Iном.

Кроме того, увеличение kU приводит к старению изоляции, качество которой характеризуется tgδ. Работа КБ с kU=5% в течение двух лет приводит к увеличению tgδ в 2 раза.

Аналогично восприимчивы к ВГ и кабели, качество диэлектрика которых характеризуется током утечки. При kU=6,85% за 2,5 года ток утечки возрастает на 36%, а через 3,5 года — на 43%.

При несинусоидальном напряжении наблюдается ускоренное старение изоляции электрических машин, трансформаторов, конденсаторов и кабелей в результате необратимых физико-химических процессов, протекающих под воздействием полей, создаваемых ВГ тока, а также повышенного нагрева токоведущих частей.

Определим номинальный ток асинхронного двигателя:

Найдём активное сопротивление статора:

Номинальные потери мощности составят.

Определим потери от токов высших гармоник:

Определим дополнительные потери от токов обратной последовательности:

Найдём прирост температуры от токов высших гармоник и токов обратной последовательности:

.

где — рабочая температура двигателя без воздействия токов высших гармоник Коэффициент снижения срока службы двигателя под воздействием токов высших гармоник и токов обратной последовательности составит:

Таким образом, снижение срока службы двигателя под действием токов высших гармоник и токов обратной последовательности составит:

Расчёт дополнительных потерь и снижения срока службы трансформатора собственных нужд Определим номинальный ток трансформатора:

Найдём активное сопротивление трансформатора.

Номинальные потери мощности составят:

Вычислим значение дополнительных потерь от токов высших гармоник:

Определим дополнительные потери от токов обратной последовательности:

Прирост температуры от токов высших гармоник и токов обратной последовательности составит:

Коэффициент снижения срока службы трансформатора под действием токов высших гармоник и токов обратной последовательности составит:

Снижение срока службы трансформатора под воздействием токов высших гармоник и токов обратной последовательности составит.

1. ГОСТ 13 109–97. Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения.

2. Жежеленко И. В. Показатели качества электроэнергии на промышленных предприятиях. М.: Энергия, 1977 г. 128 с.: ил.

3. Иванов В. С., Соколов В. И. Режимы потребления и качество электроэнергии систем электроснабжения промышленных предприятий. — М.: Энергоатомиздат, 1987. — 336 с.: ил. — (Экономия топлива и электроэнергии).

4. Карташов И. И. Качество электроэнергии в системах электроснабжения. Способы его контроля и обеспечения / Под ред. М. А. Калугиной. — М.: Издательство МЭИ, 2000. — 120 с., ил.