Harmoniczne w systemach elektroenergetycznych

Opis

Zagadnienia dotyczące problematyki jakości energii elektrycznej, ze względu na jej duże znaczenie dla odbiorców energii elektrycznej są przedmiotem zainteresowania naukowców od wielu lat. Jest wiele książek i artykułów dotyczących tej tematyki. Zatem dogłębne przestudiowanie zagadnienia wymaga wiele czasu. Podczas zajęć dydaktycznych, które mają ograniczoną liczbę godzin studenci nie mają szansy na dogłębne przestudiowanie literatury tematu. Przekazywana przez prowadzącego wiedza powinna zatem być zebrana, przeanalizowania i uporządkowana pod kątem prowadzenia zajęć dydaktycznych.

Prezentowany preskrypt jest przeznaczony dla studentów studiów II stopnia prowadzonych na Wydziale Elektrycznym Politechniki Warszawskiej na kierunku Elektrotechnika, uczestniczących w przedmiocie „Harmoniczne w SEE”. Omówiono w nim w sposób zwięzły i prosty zagadnienia dotyczące wpływu harmonicznych na pracę systemów elektroenergetycznych (SEE), które są powiązane z JEE. Zagadnienia opisane w opracowaniu zostały wybrane przez autorów pod kątem prowadzenia zajęć dydaktycznych. Tekst zasługujący na szczególną uwagę został oznaczony podkreśleniem lub pogrubieniem. Analizy matematyczne dotyczące harmonicznych w SEE ograniczono do minimum. Przyjęta kolejność rozdziałów jest zgodna z kolejnością zagadnień omawianych podczas prowadzonych zajęć dydaktycznych.

Spis treści

Przedmowa
Wykaz ważniejszych skrótów i oznaczeń

Jakość energii elektrycznej

1. Wprowadzenie

2. Organizacje normatywne

Harmoniczne w systemach elektroenergetycznych

1. Wstęp

2. Źródła wyższych harmonicznych w SEE

3. Wskaźniki charakteryzujące przebiegi odkształcone
3.1. Szereg Fouriera
3.2. Rodzaje symetrii funkcji odkształconej
3.2.1. Funkcja antysymetryczna
3.2.2. Funkcja parzysta
3.2.3. Funkcja nieparzysta
3.3. Odbiornik nieliniowy z nieliniowością wynikającą z charakterystyki magnesowania
3.4. Przykłady funkcji nieliniowych
3.5. Następstwo fazowe harmonicznych
3.6. Najważniejsze wskaźniki charakteryzujące przebiegi odkształcone
3.6.1. Wskaźniki klasyczne
3.6.2. Wskaźniki współczesne
3.6.3. Wskaźniki dla urządzeń elektroenergetycznych

4. Moce w obwodach z przebiegami odkształconymi

5. Skutki obecności harmonicznych w SEE

6. Wyznaczanie rozpływu wyższych harmonicznych prądu w SEE

7. Relacje pomiędzy impedancją SEE i mocą odbiornika nieliniowego, a poziomem odkształcenia napięcia w punkcie przyłączenia odbiornika

8. Zjawiska rezonansowe
8.1. Rezonans równoległy
8.2. Rezonans szeregowy
8.3. Rezonans pomiędzy elementami składowymi urządzeń
8.4. Baterie kondensatorów z szeregowo przyłączonymi dławikami ochronnymi

9. Straty mocy w przewodach linii elektroenergetycznych
9.1. Wprowadzenie
9.2. Wzrost strat w wyniku zwiększenia wartości skutecznej odkształconego prądu
9.3. Wzrost strat w wyniku efektu naskórkowości i sąsiedztwa oraz temperatury przewodu
9.4. Przeciążenie przewodów neutralnych instalacji trójfazowej czteroprzewodowej

10. Kondensatory
10.1. Wiadomości ogólne
10.2. Praca kondensatorów w sieci z odkształconym napięciem

11. Piece łukowe

12. Silniki indukcyjne (asynchroniczne)

13. Harmoniczne wnoszone do SEE przez przekształtniki statyczne
13.1. Prostowanie jednopołówkowe
13.2. Prostowanie dwupołówkowe
13.3. Efekt przyłączenia transformatora zasilającego przekształtnik 6-pulsowy
13.4. Układ prostowania 12-pulsowego
13.5. Układy przekształtników wyższych pulsacji
13.6. Wpływ impedancji systemu zasilającego oraz kąta zapłonu tyrystora
13.7. Napięcie po stronie stałoprądowej przekształtnika
13.8. Współczynnik THDI w układach przekształtnikowych

14. Interharmoniczne
14.1. Źródła interharmonicznych
14.2. Znormalizowana metoda pomiaru interharmonicznych
14.2.1. Definicje związane z koncepcją grupowania
14.2.2. Znormalizowane wskaźniki liczbowe
14.3. Skutki obecności interharmonicznych
14.4. Wahania napięcia i migotanie światła
14.5. Sposoby eliminacji interharmonicznych i redukcji skutków ich obecności
14.6. Normalizacja

15. Wpływ odkształconego prądu po stronie wtórnej transformatora na jego pracę
15.1. Transformatory jako źródła harmonicznych prądu
15.2. Straty mocy w transformatorze – wprowadzenie
15.3. Straty w transformatorach przy obciążeniu nieliniowym
15.4. Straty nieobciążeniowe (jałowe)
15.5. Straty obciążeniowe
15.6. Analiza pracy transformatora rozdzielczego obciążonego nieliniowo
15.7. Dobór transformatorów pracujących w warunkach obciążenia nieliniowego
15.8. Wpływ dodatkowych strat wiroprądowych na czas eksploatacji transformatora

16. Ograniczenie propagacji harmonicznych w SEE, filtry harmonicznych
16.1. Sposoby naturalne ograniczenia propagacji harmonicznych w SEE
16.2. Filtry wyższych harmonicznych
16.2.1. Filtry bierne (pasywne)
16.2.2. Filtry aktywne
16.2.3. Filtry hybrydowe

17. Superpozycja sygnału napięciowego do transmisji informacji

18. Zakłócenia w liniach telekomunikacyjnych

19. Prawodawstwo w zakresie jakości energii elektrycznej
19.1. Ustawa Prawo Energetyczne
19.2. Rozporządzenie Ministra Gospodarki z dnia 4 maja 2007 r.
19.3. Przerwy w zasilaniu energią elektryczną i wskaźniki dotyczące czasu trwania przerw
19.4. Norma [N3]

20. Pomiary harmonicznych
20.1. Podstawy monitorowania jakości energii elektrycznej
20.2. Funkcje i zasada działania analizatorów cyfrowych oraz technika przetwarzania danych
pomiarowych
20.3. Pomiary sygnałów przez przyrządy pomiarowe i liczniki energii elektrycznej
20.4. Zastosowanie aparatury pomiarowej

Literatura

Informacje o bezpieczeństwie produktu Informacje o producencie