Несинусоидальность напряжения

Несинусоидальность напряжения характеризуется следующими показателями:

- коэффициентом искажения синусоидальности кривой напряжения KU;

- коэффициентом п-ой гармонической составляющей напряжения KU(n).

Коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения КU - значение, равное отношению корня квад­ратного из суммы квадратов действующих значений высших гармонических составля­ющих, кратных основной частоте, к номинальному напряжению.

где – действующее значение n-ой гармонической составляющей напряжения, В;

n – порядок гармонической составляющей напряжения,

N – порядок последней из учитываемых гармонических составляющих напряжения, стандартом устанавливается N =40;

– действующее значение напряжения основной частоты, В.

Допускается определять по выражению, %

.

где – номинальное напряжение сети, В.

Для вычисления необходимо определить уровень напряжения отдельных гармоник, генерируемых нелинейной нагрузкой.

Фазное напряжение гармоники в расчетной точке сети находят из выражения:

где – действующее значение фазного тока n - ой гармоники;

- напряжение нелинейной нагрузки (если расчетная точка совпадает с точкой присоединения нелинейной нагрузки, то = );

– номинальное напряжение сети;

– мощность короткого замыкания в точке присоединения нелинейной нагрузки.

Для расчета необходимо предварительно определить ток соответствующей гармоники, который зависит не только от электрических параметров, но и от вида нелинейной нагрузки.

Коэффициент n-ой гармоничес­кой составляющей напряжения КU(n) - отношение действующего значения n-ой гармонической составляющей напряжения к действующему значению гармонической составляющей основной частоты.

Он равен, %

.

Влияние несинусоидальности напряжения на работу электрооборудования:

 Фронты несинусоидального напряжения воздействуют на изоляцию кабельных линий электропередач, — учащаются однофазные короткие замыкания на землю. Аналогично кабелю, пробиваются конденсаторы.

 В электрических машинах, включая трансформаторы, возрастают суммарные потери.

Так, при коэффициенте искажения синусоидальной формы кривой напряжения KU = 10 % суммарные потери в сетях предприятий, крупных промышленных центров, сетях электрифицированного железнодорожного транспорта могут достигать 10...15 %.

 Возрастает недоучёт электроэнергии, вследствие тормозящего воздействия на индукционные счётчики гармоник обратной последовательности.

 Неправильно срабатывают устройства управления и защиты.

 Выходят из строя компьютеры.

Функцию, описывающую несинусоидальную кривую напряжения, можно разложить в ряд Фурье синусоидальных (гармонических) составляющих, с частотой в n-раз превышающих частоту сети электроснабжения — частоту первой гармоники (f n=1 = 50 Гц, f n=2 = 100 Гц, f n=3 = 150 Гц ...).

В связи с различными особенностями генерации, распространения по сетям и влияния на работу оборудования, различают чётные и нечётные гармонические составляющие, а также составляющие прямой последовательности (1, 4, 7 и т.д.), обратной последовательности (2, 5, 8 и т.д.) и нулевой последовательности (гармоники кратные трём).

С повышением частоты (номера гармонической составляющей) амплитуда гармоники снижается.