- •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
2.6 Устройства релейной защиты в энергосистемах
Гармоники могут нарушать работу устройств защиты или ухудшать их характеристики. Характер нарушения зависит от принципа работы устройства. Цифровые реле и алгоритмы, основанные на анализе выборки данных или точки пересечения нуля, особенно чувствительны к гармоникам.
Для электромеханических реле в большинстве случаев изменения характеристик несущественны. Испытания показали, что большинство типов реле нормально работает при коэффициенте искажения до 20 %. Однако увеличение доли мощных преобразователей в сетях может в будущем изменить ситуацию.
Проблемы, возникающие из-за гармоник, различны для нормальных и аварийных режимов и ниже рассмотрены отдельно.
Влияние гармоник в аварийных режимах. Устройство защиты обычно реагируют на напряжение или ток основной частоты, а все гармоники в переходном режиме либо отфильтровываются, либо не оказывают воздействие на устройство. Последнее характерно для электромеханических реле, особенно используемых в максимальной токовой защите. Эти реле имеют большую инерцию, что делает их практически нечувствительными к высшим гармоникам.
Более существенным оказывается влияние гармоник на работу защиты, основанной на измерении сопротивлений. Дистанционная защита, основанная на измерении сопротивлений на основной частоте, может давать существенные ошибки в случае наличия в токе КЗ высших гармоник (особенно 3-го порядка). Большое содержание гармоник обычно наблюдается в случаях, когда ток КЗ течет через землю (сопротивление земли доминирует в общем сопротивлении контура). Если гармоники не отфильтровываются, вероятность ложной работы весьма велика.
В случае металлического КЗ в токе и напряжении преобладает основная частота. Однако в связи с насыщением трансформатора тока возникает вторичное искажение кривой, особенно в случае большой апериодической составляющей в первичном токе. В этих случаях также возникают проблемы обеспечения нормальной работы защиты.
В установившихся режимах работы нелинейность, связанная с перевозбуждением трансформатора тока, вызывает только гармоники нечетного порядка. В переходных режимах могут возникнуть любые гармоники, причем наибольшие амплитуды имеют обычно вторая и третья.
Однако, все эти проблемы являются проблемами правильного проектирования. Правильный выбор оборудования устраняет множество трудностей, связанных с измерительными трансформаторами.
Фильтрация гармоник, особенно в цифровых защитах, наиболее важна для дистанционных защит. Ряд работ, выполненных в области цифровых способов фильтрации, показал, что хотя алгоритмы такой фильтрации частот достаточно сложны, получение нужного результата не представляет особых трудностей.
Влияние гармоник на системы защиты в нормальных режимах работы электрических сетей. Низкая чувствительность устройств защиты к параметрам режима в нормальных условиях обусловливает практическое отсутствие проблем, связанных с гармониками в этих режимах. Исключение составляет проблема, обусловленная включением в сеть мощных трансформаторов, сопровождающимся броском намагничивающего тока. На практике высокое содержание высших гармоник в намагничивающем токе трансформатора в большинстве случаев используется для блокировки отключения выключателей высокого напряжения защитой трансформатора, несмотря на исключительно высокий пик намагничивающего тока.
Амплитуда тока зависит от индуктивности трансформатора, сопротивления обмотки и момента времени, в который происходит включение. Остаточный поток в воздушном зазоре в момент перед включением несколько увеличивает или уменьшает трудности в зависимости от полярности потока по отношению к начальному значению мгновенного напряжения. Так как ток на вторичной стороне во время намагничивания отсутствует, большой первичный ток может вызвать ложное срабатывание дифференциальной защиты.
Наиболее простым способом является использование задержки времени, однако это может привести к серьезному повреждению трансформатора, если авария произойдет во время его включения На практике нехарактерную для сетей вторую гармонику, присутствующую в токе включения, используют для блокировки защиты, хотя защита остается достаточно чувствительной к внутренним повреждениям трансформатора во время включения.