Главная страница | Контакты | Случайная страница Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Каким образом гармоника тока и напряжения оказывает влияние на средства РЗиА, средства измерений, системы дистанционного управления токами тональной частоты.

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.

Измерительные приборы калибруются при чисто синусоидаль­ном токе и напряжении, поэтому при их использовании для изме­рения мощности при искаженных токах и напряжениях они могут давать погрешности сверх нормированных.

Значение и направление гармонических искажений (вторич­ной мощности) важны для коммерческих расчетов за электро­энергию, так как знак погрешности определяется направлением вторичной мощности. Исследования показали, что погрешности измерений, вызванной высшими гармониками, варьируется в ши­роких пределах и возможны как положительные, так и отрица­тельные погрешности.

Наиболее распространенным прибором для измерения энергии является индукционный счетчик электромагнитной системы, вра­щающие и тормозящие магнитные потоки которой действуют на ротор счетчика, создавая результирующий момент вращения. В счетчике предусмотрены специальные элементы, создающие вто­ричные потоки и позволяющие увеличить точность измерения и скомпенсировать момент трения регистрирующего механизма. Эти элементы, создающие первичный и вторичный моменты, обычно нелинейны по отношению как к амплитуде, так и к часто­те. Нелинейные элементы включают в себя токовые и напряженческие части, перегрузочные магнитные шунты и частотно-чув­ствительные элементы, такие, как диск, квадратурный и анти­фрикционный контуры.

Восприимчивость счетчика к частотам, находящимся за пределами расчетных параметров, невелика.

Исследования показали, что обычно индукционные счетчики завышают мощность, потребляемую преобразователями, на не­сколько процентов (были отмечены случаи до 6 %) в основном вследствие слабого демпфирования в интервалы отсутствия тока. Такие потребители оказываются автоматически наказанными за внесение искажений в сеть, поэтому в их собственных интересах установка соответствующих средств для подавления гармо­ник. Повышенные показания счетчиков хорошо компенсируют добавочные потери мощности в сети энергосистемы, вызываемые гармониками.

Количественных данных о влиянии гармоник на точность измерения максимума нагрузки нет, однако предположительно оно такое же, как и на точность измерения энергии. Точное изме­рение энергии независимо от формы кривых тока и напряжения обеспечивается электронными счетчиками, имеющими более вы­сокую стоимость.

Гармоники оказывают воздействие и на точность измерения реактивной мощности, которая точно определена лишь для случая синусоидальных токов и напряжений, и на точность измерения коэффициента мощности.

Редко упоминается влияние гармоник на точность поверки и калибровки приборов в лабораториях, хотя эта сторона вопроса также важна.

Стандарты, относящиеся к гармоникам в сетях, преследуют три цели:

1.снижение искажения синусоидальности токов и напряжений до значений, допустимых для электроэнергетических систем, их оборудования и устройств управления. Особенно уязвимыми в этом отношении являются конденсаторные батареи, системы сигнализации на звуковых частотах (с помощью токов наложенной частоты) и устройства, использующие принцип коммутации в момент перехода напряжения через нуль;

2.обеспечение потребителей электроэнергией с уровнем искажения синусоидальности напряжения, допустимым для электрооборудования и устройств, эксплуатируемых в их сетях;

3.снижение влияния электроэнергетических систем на другие системы, например телефонные.

Факторы, обусловливающие способ нормирования гармоник.

При анализе воздействия гармоник на определенную систему электроснабжения с целью установления обоснованных ограни­чений необходимо учитывать следующие факторы:

1.гармонический состав тока и напряжения;

2.общее содержание гармоник, выра­жаемое среднеквадратичным их значение ибо коэффициентом искажения синусои­дальности:

Где U_n — напряжение i-й гармоники; U₁ — напряжение основной частоты;

3.номинальное напряжение сети, в которой проводятся измерения. При необходи­мости надо делать различие между питаю­щими и распределительными сетями;

4.некоторые характеристики системы, обусловливающие уровень гармоник. В случае отсутствия подробной информации о сопротивлениях сетей на частотах высших гармоник эти характеристики выражаются через уровень тока (мощности) КЗ в точке общего присоединения;

5.вид лимитируемых величин. Ограни­чения могут быть наложены на амплитуд­ное или действующее значение и отно­ситься, в свою очередь, к мгновенному значению, уровню, поддерживаемому в тече­ние установленного периода времени, или к числу случаев нахождения измеряемой величины внутри установленного интер­вала;

6.используемый метод измерения и форму представления данных:

7.типы искажающих нагрузок;

8.возможное воздействие на коммутации и связанное оборудование, а также использование псофометрического коэф­фициента;

9.применение некоторых специальных критериев, например, учитывающих возможности использования дистанционного управления.