Какво представляват хармониците и как те ни влияят? Професионалисти в електроенергийния сектор в електротехниката
Автор: Франк Пиолет, Продуктов мениджър на обхвата на измерване и управление на енергията Компания Socomec.
С масивната инсталация на оборудване, базирано на силова електроника (компютри, задвижвания с променлива скорост, инвертори ...), повечето потребители са изправени пред наличието на хармоници в електрическите разпределителни мрежи. Тази статия ще ви помогне да разберете по-добре причината за някои неизправности и как да ги избегнете.
Всяка електрическа мрежа се състои от определено количество товари. Когато токът през товар има същата форма като напрежението, това натоварване се нарича линейно; напротив, когато формата на тока не съответства на формата на напрежението, натоварването се нарича нелинейно (виж фигури 1 и 2)
Хармоничните токове са подобни компоненти на периодичен електрически ток, разложен в серията на Фурие. Хармониците имат честота, която е кратна (2, 3, 4, 5, ... n) на основната честота (50 или 60 Hz в електрическите мрежи). Числото "n" определя обхвата на хармоничния компонент. "Хармоникът от ранг n" се нарича хармоничен компонент на ранга, съответстващ на "n", умножен по честотата на мрежата. Пример: за основна честота от 50 Hz, хармоникът от ранг 5 ще има честота от 250 Hz.
Трябва да се има предвид, че в допълнение към хармониците, посочени по-горе, в мрежите има и два други типа компоненти, насложени върху основната вълна. Интерхармоници, които се характеризират с честота, която не е кратна на основната (например: 175 Hz не е кратна на 50 Hz), и инфрахармоници, които имат честота по-ниска от тази на мрежата.
Първият, макар и само в малко количество, може например да наруши сигналите на дистанционното управление, изпратени от разпределители на електрическа енергия, докато вторият обикновено се дължи на циклични преобразуватели, дъгови пещи или задвижвания с променлива скорост.
Измерване на хармоници, присъстващи в мрежа
Получените хармоници обикновено се обясняват с Total Harmonics Distortion (THD). Изчисляването на THD дава възможност за глобално определяне на нивото на замърсяване на мрежата по напрежение или ток (вж. Таблица 1 по-долу).
Що се отнася до THDR, определен съгласно стандарта DIN, той представлява хармоничното изкривяване по отношение на реалната ефективна стойност:
От една страна, видимата мощност се получава от
б) Влияние върху гребеновия фактор
Общи ефекти на хармониците върху електрическите мрежиГенерирани от потребителите, токовите хармоници се разпространяват в мрежите и създават изкривявания на напрежението на вълната в линейните импеданси. Тези напрежения се преразпределят между потребителите в цялата мрежа на доставчика на електроенергия. Хармоникът от ранг 3 заслужава специално внимание при трифазните мрежи. Всъщност хармоничните токове от ранг 3 и техните кратни са във фаза (виж фигура 7) и се добавят по векторен начин в неутралния проводник (In = I1 + I2 + I3). Ако приемниците се състоят главно от компютърни натоварвания, токовете от ранг 3 и от ранг кратни на 3 се добавят в неутралния проводник, генерирайки неутрален ток със 130% по-висок от фазовите токове.