Fonti di disturbo nelle reti elettriche

Armoniche

Le armoniche superiori (multipli) sono tensioni o correnti sinusoidali la cui frequenza differisce dalla frequenza fondamentale di un numero intero di volte.

Le distorsioni armoniche di tensioni e correnti si verificano a causa della presenza di elementi o apparecchiature in reti con una caratteristica corrente-tensione non lineare. Le principali fonti di interferenza armonica sono convertitori e raddrizzatori, forni ad induzione e ad arco, lampade fluorescenti. I televisori sono le fonti più frequenti di interferenze armoniche nelle apparecchiature domestiche. Un certo livello di disturbi armonici può essere creato anche dalle apparecchiature del sistema di alimentazione: macchine rotanti, trasformatori. Di norma, tuttavia, queste fonti non sono le principali.

Le principali fonti di armoniche multiple sono: convertitori di frequenza statici, cicloconvertitori, motori asincroni, saldatrici, forni ad arco, sistemi di controllo della corrente a frequenza sovrapposta.

I convertitori di frequenza statici sono costituiti da un raddrizzatore da CA a CC e da un convertitore da CC a CA con la frequenza richiesta.La tensione CC è modulata dalla frequenza di uscita del convertitore, con conseguente comparsa di più armoniche nella corrente di ingresso.

I convertitori di frequenza statici sono utilizzati principalmente per motori a velocità variabile, la cui applicazione è in rapido sviluppo. I motori con una capacità fino a diverse decine di kilowatt sono collegati direttamente alle reti a bassa tensione, quelli più potenti alle reti a media tensione attraverso i propri trasformatori. Esistono diversi schemi di implementazione convertitori di frequenza statici con caratteristiche diverse. Le frequenze delle armoniche multiple dipendono dalla frequenza di uscita e dalla frequenza degli impulsi del convertitore. Analoghi convertitori sono utilizzati anche per forni funzionanti a media frequenza.

I cicloconvertitori sono convertitori trifase ad alta potenza (diversi megawatt) che convertono la corrente trifase dalla frequenza originale in corrente trifase o monofase a frequenza ridotta (tipicamente inferiore a 15 Hz), utilizzati per alimentare , motori ad alta potenza. Sono costituiti da due raddrizzatori controllabili che conducono la corrente alternativamente in una direzione o nell'altra. I cicloconvertitori sono usati in casi molto rari. Le correnti interarmoniche raggiungono l'8-10% della corrente a frequenza fondamentale. A causa dell'elevata potenza dei cicloconvertitori, sono collegati a reti con elevata potenza di cortocircuito, in modo che le tensioni interarmoniche siano basse. Le misurazioni effettuate in due di tali installazioni in Svizzera hanno mostrato che i loro valori nelle reti di 50 e 220 kV non superavano lo 0,1% della tensione nominale.

I motori a induzione possono in alcuni casi generare interarmoniche dovute allo spazio tra lo statore e il rotore, specialmente se combinato con la saturazione dell'acciaio. Alla normale velocità del rotore, le frequenze interarmoniche sono comprese nell'intervallo 500-2000 Hz, ma quando il motore viene avviato, "passano" attraverso l'intero intervallo di frequenze fino al valore di stato stazionario. L'interferenza dei motori può essere significativa se installati alla fine di una lunga linea a bassa tensione (più di 1 km). In questi casi sono state misurate interarmoniche fino all'1%.

Le saldatrici e i forni elettrici ad arco generano un ampio e continuo spettro di armoniche. frequenze di armoniche e interarmoniche generate dall'apparecchiatura del convertitore.

Deviazione di tensione

Le deviazioni di tensione sono causate dalle variazioni del carico delle utenze durante il giorno e dal corrispondente funzionamento dei dispositivi di regolazione della tensione (trasformatori con interruttori di carico).

Fluttuazioni di tensione

Le fluttuazioni di tensione sono una serie di cambiamenti casuali o casuali. ciclico.

Le fluttuazioni di tensione sono causate dal funzionamento di ricevitori elettrici con una natura fortemente variabile del consumo energetico e si verificano durante il funzionamento delle seguenti apparecchiature: saldatrici e saldatrici ad arco, laminatoi, potenti motori a carico variabile, forni elettrici ad arco per la produzione di acciaio. Gli sbalzi di tensione possono verificarsi anche durante la commutazione di carichi e apparecchiature elettriche (es: batterie di condensatori).

Cadute di tensione a breve termine

I cali di tensione a breve termine sono cadute di tensione impreviste con il suo ripristino dopo un intervallo di tempo da diversi periodi di frequenza fondamentale a diversi gradi elettrici.

Le cadute di tensione a breve termine sono causate da processi di commutazione nei sistemi di alimentazione associati a cortocircuiti, nonché dall'avvio di motori potenti. Un certo numero di tali guasti causati dal funzionamento dell'automazione dei sistemi di alimentazione per eliminare i cortocircuiti non può essere rimosso e gli utenti dovrebbero tenerne conto.

Impulsi di tensione

Le fonti di impulsi di tensione sono operazioni di commutazione in reti, sistemi di alimentazione e temporali.

Squilibrio di un sistema di tensione trifase

L'asimmetria di un sistema di tensione trifase si verifica se le tensioni di fase o di fase non sono uguali in ampiezza o l'angolo di spostamento tra loro non è uguale a 120 el. salve.

L'asimmetria del sistema di tensione trifase può essere causata da tre ragioni: l'asimmetria dei parametri delle linee aeree dovuta alla mancata trasposizione dei fili o all'utilizzo di cicli di trasposizione prolungati. Questo fattore si manifesta principalmente sulle linee ad alta tensione; disuguaglianza dei carichi di fase a causa della loro distribuzione non uniforme tra le fasi (asimmetria del sistema) o non simultaneità del loro funzionamento (asimmetria di probabilità); — modi non di fase delle linee elettriche (dopo l'interruzione di una delle fasi per guasto).

Il grado di squilibrio di tensione causato dall'asimmetria dei parametri della linea elettrica è generalmente piccolo (fino all'1%).L'asimmetria più significativa si verifica quando le linee elettriche operano in modalità di fase incomplete, ma tali modalità sono molto rare. Pertanto, la principale causa più comune di squilibrio è il carico di rete.

Nelle reti industriali, le fonti di asimmetria possono essere: potenti carichi monofase, forni di fusione e riscaldo ad induzione, unità di saldatura, forni di fusione elettroscoria; ricevitori elettrici trifase funzionanti in modalità asimmetrica per lungo tempo, forni elettrici in acciaio ad arco.

Deviazione di frequenza

Le deviazioni di frequenza si verificano a causa di una discrepanza tra la potenza dei generatori che generano elettricità e il carico consumato. Quando la potenza del generatore supera la potenza del carico, la velocità del generatore aumenta e la frequenza aumenta proporzionalmente. Aumenta anche la potenza consumata dal carico; ad un certo valore di frequenza, si verifica un equilibrio tra potenza generata e consumata. Un modello simile di riduzione della frequenza si osserva se la potenza del carico supera la potenza del generatore.