- •Кравцов ю.В., доцент, канд. Техн. Наук
- •Конспект лекций
- •Электромагнитная совместимость в электроэнергетических системах
- •Содержание
- •Электромагнитной совместимости
- •Общие понятия
- •Обеспечение электромагнитной совместимости
- •Характеристики и параметры технических средств,
- •Электромагнитные помехи
- •Измерительное оборудование и аппаратура
- •2 Электромагнитная обстановка на объектах электроэнергетики
- •2.1 Источники электромагнитных воздействий
- •2.1 Источники электромагнитных воздействий
- •2.2. Статический преобразователь как источник гармоник и другие источники гармоник
- •2.3 Влияние гармоник на системы электроснабжения
- •2.4 Вращающиеся машины
- •2.5 Статическое оборудование
- •2.6 Устройства релейной защиты в энергосистемах
- •2.7 Оборудование потребителей
- •2.8 Влияние гармоник на измерение мощности и энергии
- •3. Влияние электромагнитного воздействия
- •4.2 Влияния линий электропередачи на линии связи и рекомендации по электромагнитной совместимости
- •4.2.2 Мешающие влияния
- •5 Источники помех. Чувствительные к помехам элементы.
- •5.1 Классификация источников помех
- •5.2 Источники узкополосных помех
- •5.2.1 Передатчики связи
- •5.2.2 Генераторы высокой частоты
- •5.2.3 Радиоприемники. Приборы с кинескопами. Вычислительные системы. Коммутационные устройства
- •5.2.4 Влияние на сеть
- •5.2.5 Влияние линий электроснабжения
- •5.3. Источники широкополосных импульсных помех
- •5.3.1 Исходный уровень помех в городах
- •5.3.2 Автомобильные устройства зажигания
- •5.3.3 Газоразрядные лампы
- •5.3.4 Коллекторные двигатели
- •5.3.5 Воздушные линии высокого напряжения
- •5.4 Источники широкополосных переходных помех
- •5.4.1 Разряды статического электричества
- •5.4.2 Коммутация тока в индуктивных цепях
- •5.4.3 Переходные процессы в сетях низкого напряжения
- •5.4.4 Переходные процессы в сетях высокого напряжения
- •5.4.5 Переходные процессы в испытательных устройствах высокого напряжения и электрофизической аппаратуре
- •5.4.6 Электромагнитный импульс молнии
- •5.4.7 Электромагнитный импульс ядерного взрыва
- •6.1 Логарифмические относительные характеристики. Уровни помех
- •6.2 Степень передачи. Помехоподавление
- •6.3 Основные типы и возможные диапазоны значений электромагнитных помех
- •6.3.1 Узкополосные и широкополосные процессы
- •6.3.2 Противофазные и синфазные помехи
- •6.4 Земля и масса
- •6.5 Способы описания и основные параметры помех
- •6.5.1 Описание электромагнитых влияний в частотной и временной областях
- •6.5.2 Представление периодических функций времени в частотной области. Ряд Фурье
- •6.5.3. Представление непериодических функций времени в частотной области. Интеграл Фурье.
- •6.5.4. Возможные диапазоны значений электромагнитных помех
- •6.5.5. Спектры некоторых периодических и импульсных процессов
- •6.5.6. Учет путей передачи и приемников электромагнитных помех
- •7 Фильтры
- •7.1 Ограничение уровней гармоник напряжений и токов
- •7.1 Ограничение уровней гармоник напряжений и токов
- •7.2 Схемы и параметры фильтров
- •8.2. Защитные элементы
- •10.2. Материалы для изготовления экранов
- •10.3 Экранирование приборов и помещений
- •10.4 Экраны кабелей
- •11 Разделительные элементы
- •12.1 Общие сведения об измерении электромагнитного воздействия
- •12.2 Электромагнитные поля радиочастотного диапазона
- •12.3. Разряды статического электричества
- •12.4 Магнитные поля промышленной частоты
- •12.5 Помехи, связанные с возмущениями в цепях питания низкого напряжения
- •13.1.1 Электромагнитная обстановка на рабочих местах и в быту
- •13.1.2 Механизмы воздействия электрических и магнитных полей на живые организмы
- •13.2 Нормирование безопасных для человека напряженностей электрических и магнитных полей
- •13.2.1. Нормативная база за рубежом и в рф
- •13.2.2. Нормирование условий работы персонала и проживания людей в зоне влияния пс и вл свн
- •13.3 Экологическое влияние коронного разряда
- •13.3.1 Радиопомехи
- •13.3.2. Акустический шум
- •14 Закон рф об электромагнитной совместимости
- •14.1 Общие сведения о Федеральном законе
- •14.2 Основные направления государственного регулирования в области обеспечения электромагнитной совместимости технических средств
- •14.3 Общие требования в области обеспечения электромагнитной совместимости технических средств
- •14.4 Обязательная сертификация технических средств
- •14.5 Обучение и переподготовка кадров
- •14.6 Обязанности физических и юридических лиц, использующих технические средства и потребляющих электрическую энергию
- •15 Качество электроэнергии
- •15.1 Область применения гост 13109-97
- •15.2 Показатели качества электрической энергии
- •15.3 Нормы качества электроэнергии
- •15.3.1 Отклонение напряжения
- •15.3.2 Колебания напряжения
- •15.3.3 Несинусоидальность напряжения
- •15.3.4 Несимметрия напряжений
- •15.3.5 Отклонение частоты
- •15.3.6 Провал напряжения
- •15.3.7 Импульс напряжения
- •15.4 Требования к погрешности измерений показателей
- •15.5 Требования к интервалам усреднения результатов измерений показателей качества электроэнергии
- •Список литературы
2.2. Статический преобразователь как источник гармоник и другие источники гармоник
Для правильного расчета гармоник тока, генерируемых статическими силовыми преобразователями, необходимо иметь точную информацию о форме кривой напряжения переменного тока на выводах преобразователя, его схеме, типе системы управления, полном сопротивлении сети переменного тока и параметрах цепи постоянного тока. Однако представление столь значительного числа факторов с самого начала затруднит понимание основных положений теории. Более удобно начать оценку явления с изложения теории управления преобразователем, работающим в идеализированных системах переменного тока и постоянного тока, а затем рассмотреть поочередно влияющие факторы.
В зависимости от положения момента включения одного вентиля относительно другого при устойчивой работе преобразователя различают четыре принципа управления:
1. Управление с постоянным фазовым углом, при котором включение вентилей производится через равные промежутки времени в соответствии с их коммутационными напряжениями;
2. Симметричное управление, при котором последовательное включение вентилей производится в одинаковые моменты синусоиды питающего напряжения;
3. Модулированное фазовое управление, при котором включение вентилей производится через переменные промежутки времени;
4. Интегральное управление, выбирающее целое число циклов или полуциклов питающей частоты.
Изменение фазового угла - наиболее широко используемый способ управления. Спектральный анализ Фурье прямо применим к кривым, получающимся при фазовом и симметричном управлении вентилями.
Увеличилось количество и единичная мощность принудительно коммутируемых преобразователей, в особенности инверторов, питающих привод переменного тока. Их питающим источником обычно служит система переменного тока, от которой питается выпрямитель. Гармонический же состав кривой на стороне инвертированного тока имеет характерные особенности.
Управление с постоянным фазовым углом обычно встречается в нормально коммутируемых статических преобразователях и регуляторах напряжения.
Регуляторы напряжения переменного тока, состоящие из встречнопараллельно включенных пар тиристоров в каждой фазе, генерируют изменяющиеся по амплитуде гармоники. В случае индуктивной нагрузки они могут содержать гармоники четных порядков и постоянный ток. Хотя тиристорное регулирование напряжения в настоящее время используется в основном в маломощных устройствах (таких, как регуляторы силы света электрических ламп и малые асинхронные двигатели), однако в связи с возрастающим интересом к экономии электроэнергии их использование будет расти, и они могут в будущем превратиться в существенный источник гармонических искажений.
Основными источниками гармоник тока в настоящее время являются выпрямители и инверторы с фазовым управлением. Все они могут быть разделены на три большие группы:
1 - большие преобразователи, используемые, например, в металлургии и в передачах постоянного тока высокого напряжения;
2 - преобразователи средней мощности, подобные используемым в промышленности для управления электромоторами и на железной дороге;
3 - маломощные преобразователи однофазных устройств, таких, как телевизоры и устройства перезарядки батарей.
Формы кривых напряжений и токов преобразователей первой группы близки к идеальным и могут быть приняты за основу для получения характеристик гармоник стандартных схем преобразователей. На эти данные обычно ссылаются при оценке гармоник в кривых, отличающихся от идеальной.
До появления статических преобразователей наличие гармонических искажений в энергосистемах ассоциировалось, в первую очередь, с работой электрических машин и трансформаторов. И, действительно, основными источниками гармоник, существовавшими ранее в электрических системах, были намагничивающие токи силовых трансформаторов.
После того как выполнение требований по конструированию экономичных генераторов привело к искажению формы кривой напряжения, генераторы электрических станций стали вторым основным источником гармоник.
Современные трансформаторы и вращающиеся машины в нормальных условиях работы не вносят существенных искажений в сеть. Однако в переходных процессах и в условиях работы, отличных от проектируемых, эти искажения могут сильно увеличиться.
Кроме статических преобразователей, существует еще два вида нелинейных нагрузок, чье влияние на формы кривых напряжения и тока должно быть рассмотрено, - это дуговые печи и флюоресцентные лампы.