Измерение гармоник

На рис. 9 приведены гармонические спектры на шинах 0,4 кВ РТП 24. В табл. 5 приведены действующие значения напряжений гармоник во всех трех фазах. Как видно из рис. 9 и табл. 5 искажения кривой напряжения во всех трех фазах приблизительно одинаковы. Коэффициент несинусоидальности во всех фазах составляет около 21%. На рис. 10 приведена кривая напряжения на шинах 0,4 кВ фазы В РТП 43. На рис. 11 приведены спектры высших гармоник на шинах РТП 43. Коэффициент несинусоидальности составляет около 18 %.

Табл. 5

Амплитуды высших гармонических в кривой напряжения

на шинах 0,4 кВ РТП 24

Рис. 9. Гармонические спектры на шинах 0,4 кВ РТП 24 (фазы А, В и С)

Рис. 10. Кривая напряжения (h_v = 2 В, h_t = 5 мс)

на шинах 0,4 кВ ТП 29А (фаза А)

Табл. 6

Амплитуды высших гармонических в кривой напряжения

на шинах 0,4 кВ ТП 29А

Рис. 11. Гармонические спектры на шинах 0,4 кВ ТП 29А (фазы А, В и С)

3.3. Влияние высших гармоник на работу электрооборудованиянефтепереработки

Линии электропередачи. Гармоники тока в линях приводят к увеличению потерь мощности и напряжения. В кабельных линиях и шинопроводах гармоники напряжения увеличивают ток утечки, а их воздействие на диэлектрик пропорционально квадрату максимального значения амплитуды. Сокращение срока службы кабельных линий можно приблизительно оценить по формуле:

, (14)

где U_max.в.г. – максимальная амплитуда напряжения с учетом высших гармоник;

U_max – амплитуда основной гармоники (В).

Трансформаторы. Гармоники напряжения вызывают в трансформаторах увеличение потерь на гистерезис, потерь, связанных с вихревыми токами в стали, и потерь в обмотках. Кроме того, сокращается срок службы изоляции. Могут наблюдаться локальные перегревы магнитопровода трансформатора. Следует отметить, что гармоники низших порядков, присутствующие в спектре на шинах 0,4 кВ ТП (n = 2, 4, 5, 6, 7, 11, 13, 17, 19) обладают высоким (до 0,9) коэффициентом проникновения через трансформатор.

По результатам исследования влияния высших гармоник на электрооборудование можно сделать следующие выводы:

1. Коэффициент несинусоидальности на шинах 0,4 кВ значительно (в 4 и более раз) превышает значения рекомендованные ГОСТ 13109-97;

2. Амплитуда напряжения на шинах 0,4 кВ благодаря наличию высших гармоник достигает значения 2,25 номинального;

3. В спектре в основном присутствуют гармоники низших порядков n = 2, 4, 5, 6, 7, 11, 13, 17, 19;

Напряжение 230 В, ток 40 А, нагрузка 100%

Напряжение 230 В, ток 30 А, нагрузка 75%

Напряжение 230 В, ток 20 А, нагрузка 50%

Рис. 12. Фазные ток и напряжения ПЧ

4. Наибольшее влияние на искажение формы кривой напряжения оказывают вторая, одиннадцатая и семнадцатая гармоники;

5. Уровни высших гармоник оказывают значительное влияние на снижение срока службы электрооборудования;

6. Увеличение амплитуды максимального напряжения следует учитывать при выборе нелинейных ограничителей перенапряжений;

7. Наличие в спектре ТП 24А гармоник кратных 3 указывает на перегрузку силовых трансформаторов.

Аналогичным образом проводилось исследование характера изменения тока потребляемого от сети частотно-регулируемым электродвигателем. На рис. 12 приведены осциллограммы тока и напряжения преобразователя частоты, подключенного к шинам 0,4 кВ ТП-25 при вариации нагрузки от 50 до 100%.

Из рис. 12 следует, что кривая потребляемого тока имеет форму, содержащую два пика за полупериод питающего напряжения. Амплитуды пиков могут различаться из-за несимметрии питающего напряжения.