Одна из причин нестабильной работы и выхода из строя электрооборудования – гармонические составляющие напряжения (гармоники). Это продолжительные возмущения или искажения в электросети с различными источниками и проявлениями. Импульсы, перекосы фаз, броски и провалы, которые могут быть категоризированы как переходные возмущения.

Причины искажений

Вызывать гармоники могут:

• характер нагрузки – постоянные и непостоянные нелинейные нагрузки, цикличные и пиковые нагрузки при массовом потреблении электроэнергии;
• изношенность источника питания.

Источники гармоник:

1. Силовые электронные устройства:
   Различные приводы (частотно регулируемые приводы переменного и постоянного тока и т.д.), системы бесперебойного питания, выпрямители, импульсные источники питания, статические преобразователи, компьютеры, оргтехника, тиристорные системы, диодные мосты, индукционные печи и другие системы с тиристорным управлением, блоки питания светильников.

2. Оборудование, использующее электрическую дугу:
   Дуговые печи, сварочное оборудование, системы освещения (ртутные лампы, люминесцентные лампы).

3. Устройства, которые могут работать в режиме насыщения:
   Трансформаторы, двигатели, генераторы и т.д. Если эти устройства не насыщаются, амплитуды создаваемых ими гармоник обычно незначительны по сравнению с гармониками, создаваемыми силовыми полупроводниковыми преобразователями и дуговыми устройствами.
   Критическим суммарным значением гармонических составляющих по напряжению в сети 0,4 кВ является 12%, при этом 95% времени в неделю суммарное значение гармонических составляющих не должно превышать 8%. В случаях превышения этих норм, установленных ГОСТом 32144-2013, необходимо применять меры по устранению токовых искажений.

Анализ энергосистемы

Для контроля за уровнем гармоник, создаваемых оборудованием, используются современные анализаторы сети. Например, многофункциональные измерительные приборы с дисплеем для управления, анализа и оптимизации работы энергетического оборудования, систем и промышленных цепей от EKF

Это цифровое программируемое устройство позволяет измерять параметры сетей с симметричной и несимметричной нагрузкой с одновременным отображением измеряемых величин и цифровой передачей данных.

Прибор отображает:

• среднеквадратичные значения тока и напряжения, частоты, активной, реактивной и полной мощности, активной и реактивной энергии в прямом и обратном направлениях;
• коэффициенты мощности, частоты;
• усредненную активную и реактивную мощность;
• коэффициенты гармонических искажений по току и напряжению (до 51-й);
• суммарные коэффициенты гармонических искажений по току и напряжению;
• пиковые значения.

Большое количество гармоник, превышающих частоту номинального тока, ведут к повышенному потреблению электроэнергии, быстрому старению изоляции, могут вызвать перегрузки сетей и оборудования, шумы и вибрации, постепенно разрушающие электроприводы, короткое замыкание. Поэтому высокие показатели искажений должны стать сигналом к более детальному изучению состояния сети, а также организации лучшей защиты от гармоник.

Анализ состояния энергосистемы позволяет избежать внеплановых простоев оборудования, сократить расходы на электричество, найти источник ложных срабатываний автоматических выключателей и устранить его, а также предотвратить короткое замыкание от перегрева оборудования или сети.