電気ネットワークにおける障害の原因

ハーモニカ

高調波 (倍数) は、周波数が基本周波数と整数倍異なる正弦波電圧または電流です。

電圧と電流の高調波歪みは、非線形の電流-電圧特性を持つネットワーク内の要素または機器の存在によって発生します。高調波干渉の主な発生源は、コンバータと整流器、誘導炉とアーク炉、蛍光灯です。テレビは、家庭用機器における高調波干渉の最も頻繁な発生源です。回転機や変圧器などの電力システムの機器によっても、一定レベルの高調波障害が発生する可能性があります。ただし、原則として、これらの情報源は主要な情報源ではありません。

複数の高調波の主な発生源は、静的周波数コンバータ、サイクロコンバータ、非同期モータ、溶接機、アーク炉、重畳周波数電流制御システムです。

静止型周波数コンバータは、必要な周波数を備えた AC/DC 整流器と DC/AC コンバータで構成されます。DC 電圧はコンバータの出力周波数によって変調され、その結果、入力電流に複数の高調波が発生します。

静止型周波数コンバータは主に可変速モータに使用され、その用途は急速に発展しています。最大数十キロワットの容量を持つエンジンは低電圧ネットワークに直接接続され、より強力なエンジンは独自の変圧器を介して中電圧ネットワークに接続されます。異なる特性を持つ静的周波数変換器の実装スキームがいくつかあります。複数の高調波の周波数は、コンバータの出力周波数とパルス周波数によって異なります。同様のコンバーターは、中周波で動作する炉にも使用されます。

サイクロコンバータは、三相電流を元の周波数から低い周波数 (通常は 15 Hz 未満) の三相または単相電流に変換する高出力 (数メガワット) の三相コンバータであり、低速に電力を供給するために使用されます。 、高出力モーター。これらは、一方向または他方向に交互に電流を流す 2 つの制御可能な整流器で構成されています。サイクロコンバーターは非常にまれに使用されます。間高調波電流は基本周波数電流の 8 ～ 10% に達します。サイクロコンバータは高出力であるため、短絡電力が高いネットワークに接続されているため、間高調波電圧は低くなります。スイスにあるこのような2つの施設で行われた測定では、50 kVおよび220 kVのネットワークでの値が公称電圧の0.1%を超えないことが示されました。

誘導モーターは、特に鋼材の飽和と組み合わされた場合、ステーターとローター間のギャップにより、場合によっては相互高調波を生成する可能性があります。通常のローター速度では、間高調波周波数は 500 ～ 2000 Hz の範囲にありますが、エンジンが始動すると、周波数範囲全体を通過して定常状態の値になります。長い低電圧線 (1 km 以上) の終端に設置される場合、モーターからの干渉が重大になる可能性があります。これらの場合、最大 1% の次数間高調波が測定されました。

溶接機と電気炉は、広範囲の連続した高調波スペクトルを生成します。コンバータ機器によって生成される高調波と中間高調波の周波数。

電圧偏差

電圧偏差は、日中の消費者の負荷の変化と、それに対応する電圧調整装置（負荷スイッチ付き変圧器）の動作によって引き起こされます。

電圧変動

電圧変動は一連のランダムまたはランダムな変化です。周期的。

電圧変動は、エネルギー消費量が大きく変動する受電器の動作によって引き起こされ、次の機器の動作中に発生します: 溶接機およびアーク溶接機、圧延機、可変負荷の強力なモーター、製品製造用の電気アーク炉鋼。電圧の突然の変化は、負荷や電気機器 (例: コンデンサバンク) を切り替えるときにも発生する可能性があります。

短期的な電圧降下

短期的な電圧降下は、数基本周波数周期から電気角数度までの時間間隔の後に回復する予期しない電圧降下です。

短期的な電圧降下は、短絡に関連する電力システムのスイッチング プロセスや、強力なモーターの始動によって発生します。短絡を排除するための電力システムの自動化の動作によって引き起こされるこのような故障の一定数は取り除くことができないため、ユーザーはこの事実を考慮する必要があります。

電圧パルス

電圧パルスの発生源は、ネットワーク、電力システム、および雷雨におけるスイッチング動作です。

三相電圧系統の不平衡

三相電圧システムの非対称は、相または相電圧の振幅が等しくない場合、またはそれらの間の変位角が 120 エルに等しくない場合に発生します。雹。

三相電圧システムの非対称性は 3 つの理由によって引き起こされる可能性があります。1 つは電線の転置の欠如または延長された転置サイクルの使用による架空線のパラメータの非対称です。この要因は主に高圧線に現れます。位相間での不均一な分布（システムの非対称性）または動作の非同時性（確率の非対称性）による位相負荷の不平等。 — 電力線の非相モード（損傷によりいずれかの相が遮断された後）。

電力線パラメータの非対称性によって引き起こされる電圧の不均衡の程度は、通常は小さいです (最大 1%)。最も重大な非対称は、電力線が不完全な位相モードで動作するときに発生しますが、そのようなモードは非常にまれです。したがって、不均衡の主な最も一般的な原因はネットワーク負荷です。

産業用ネットワークでは、非対称の原因としては、強力な単相負荷、誘導溶解および加熱炉、溶接ユニット、エレクトロスラグ溶解炉などが考えられます。長時間非対称モードで動作する三相受電器、アーク製鋼炉。

周波数偏差

周波数偏差は、電気を生成する発電機の電力と消費される負荷との間の不一致によって発生します。発電機の電力が負荷電力を超えると、発電機の速度が増加し、それに比例して周波数も増加します。負荷によって消費される電力も増加します。特定の周波数値では、生成される電力と消費される電力の間でバランスがとれます。負荷電力が発電機電力を超える場合にも、同様の周波数低下パターンが観察されます。