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Die industrielle Revolution hat das Leben durch Technologie verändert, insbesondere durch die weltweite Verteilung von Strom durch Versorgungsunternehmen. Heute ist die Stromqualität für den konstanten Betrieb von Geräten von entscheidender Bedeutung und erfordert eine störungsfreie, stabile Stromversorgung für Privathaushalte und Industriekunden. Versorgungsunternehmen verlangen hochwertige Geräte, um Stromausfälle zu vermeiden.
Geräte auf der Basis von Leistungselektronik haben erheblich zur Kraftstoff- und Stromersparnis beigetragen, führen aber auch zu Oberschwingungen, die zu verunreinigten Spannungen führen. Sowohl gewerbliche als auch private Anwender verwenden diese Geräte, die Oberschwingungsströme ziehen. Daher ist die Gewährleistung einer sauberen Stromversorgung zu einem gemeinsamen Interesse sowohl der Anwender als auch der Versorgungsunternehmen geworden.
Oberschwingungen sind seit langem ein kritisches Thema im Bereich der Stromqualität. Verschiedene internationale Organisationen, darunter IEEE, IET und IEC, haben Designstandards für die Aufrechterhaltung oberschwingungsfreier Stromversorgungen festgelegt.
Zur Steuerung von Stromversorgungssystemen müssen die Versorgungsunternehmen Oberschwingungen an ihrem Ursprung steuern, um eine Instabilität des Netzes zu verhindern. Ein umfassender Ansatz zur Oberschwingungskontrolle umfasst drei wichtige Phasen:
1. Identifizierung harmonischer Quellen
2. Messung harmonischer Pegel
3. Implementierung von Spültechniken
Die Forschungs- und Entwicklungsabteilungen der Versorgungsunternehmen forschen daran, die Oberschwingungspegel innerhalb der zulässigen Grenzen zu halten. Zu den wichtigsten Forschungsbereichen gehören:
Regulierungsbehörden konzentrieren sich auf die Entwicklung und Umsetzung von Standards zur Oberschwingungsbekämpfung. Zu diesen Methoden gehören:
In diesem Kapitel werden die Quellen der Oberwellenerzeugung sowie deren Identifizierung, Messung und Lösch-/Unterdrückungstechniken erläutert. Es ist für alle Elektroingenieure, insbesondere für Versorgungsingenieure, von Nutzen.
In der Elektrotechnik beziehen sich Harmonische auf sinusförmige Wellenformen, die ein Vielfaches der Systemfrequenz sind. Die Harmonischen eines Systems können wie folgt beschrieben werden.
Harmonische werden in positive, negative und Nullsequenzen unterteilt. Harmonische mit positiver Sequenz variieren mit der Grundfrequenz, während Harmonische mit negativer Sequenz ihr entgegengesetzt sind. Harmonische mit Nullsequenz werden von der Grundfrequenz nicht beeinflusst.
Die Richtung des Zeigers ist besonders bei Motoren von entscheidender Bedeutung. Harmonische der positiven Sequenz treiben Motoren richtig an, während negative Sequenzen das Drehmoment reduzieren. Beispiele hierfür sind die 7., 13. und 19. für die positive Sequenz, die 5., 11. und 17. für die negative Sequenz und die 3., 9. und 15. für die Nullsequenz.
Aufgrund der abnehmenden Amplitude konzentrieren sich die Energieversorger auf Harmonische bis zur 11. Ordnung. Deren Beherrschung ist für die Stromqualität und die Systemzuverlässigkeit von entscheidender Bedeutung.
Harmonics in electrical networks are produced by various sources, including:
Voltage distortions from AC generators occur due to uneven magnetic fields.
In large power systems, maintaining a smooth output from the generator is vital. However, any deviations in the circuit can lead to harmonics in the current flow. Also, harmonics can originate from the iron cores in transformers, which have a non-linear magnetic behavior.
Managing these harmonic sources is essential for maintaining power quality, ensuring the efficiency and reliability of electrical systems, and preventing potential damage to equipment.
Harmonic frequencies in electrical systems can lead to several issues:
· Resonant Conditions: Harmonics can create resonant conditions when combined with power factor correction capacitors.
· Increased Losses: System elements, including transformers and generating plants, experience increased losses.
· Insulation Aging: Harmonics accelerate the aging of insulation materials.
· Communication Interference: Harmonics can interrupt communication systems.
· False Tripping: Circuit breakers may experience false tripping due to harmonics.
· Neutral Wire Currents: Large currents can flow in neutral wires, causing potential safety hazards.
Harmonic identification in AC power networks led to standards by IEEE, IEC, and IET for monitoring and evaluation. These standards help maintain power quality, with modern AI techniques aiding in improving and enforcing these regulations globally.
In a harmonically polluted environment, identifying the best measurement point is challenging. Modern electronics contribute to widespread harmonics, with load profiles varying throughout the day. Accurate harmonic identification requires power quality analyzers or digital oscilloscopes for Fast Fourier Transform (FFT). IEEE Standard 519-1992 outlines procedures for harmonic measurements, but utilities must maintain precise logs for accurate monitoring and mitigation.
• Power Quality Analyser
• Instrument transformers based transducers (CT and PT)
Active Power Filters (APFs) use power electronics to mitigate harmonic distortions from non-linear loads. They focus on developing control algorithms and load current analysis.
Active Power Filters (APFs) are crucial for improving low-voltage power quality, two type as below:
• series active filters
• shunt active filters
Shunt-Aktivfilter oder Parallelfilter wirken harmonischen Verzerrungen in Wechselstromnetzen entgegen, die durch nichtlineare Lasten verursacht werden. Sie fungieren als Stromquelle parallel zur Last und erkennen Oberschwingungen mit Mikrosensoren und verwenden IGBTs.
In diesem Kapitel werden grundlegende Aspekte der Stromqualität erörtert, darunter Oberschwingungsquellen und deren Auswirkungen auf elektrische Komponenten. Es werden regulatorische Standards für die Oberschwingungskontrolle und effektive Messtechniken erörtert. Hervorgehoben werden Strategien zur Oberschwingungsminderung, einschließlich der innovativen Verwendung aktiver Oberschwingungsfilter (APFs).
APFs sind zentrale Lösungen zur Aufrechterhaltung einer hohen Stromqualität, zur Verbesserung der Systemzuverlässigkeit und zur Optimierung der Energieeffizienz.
Bei Interesse an APFs kontaktieren Sie bitte: sales@yt-electric.com
IPv6-Netzwerk unterstützt
