Was bedeutet Oberschwingungsstrom?
Harmonischer Strom ist ein Sammelbegriff für sinusförmige Komponenten, deren Frequenz ein ganzzahliges Vielfaches der ursprünglichen periodischen Stromfrequenz ist. Ein harmonischer Strom mit einer Frequenz, die dem k-fachen der Frequenz des ursprünglichen periodischen Stroms entspricht, wird als k-ter harmonischer Strom bezeichnet, und alle harmonischen Ströme mit einer Frequenz größer als 1 werden zusammenfassend als harmonische Ströme höherer Ordnung bezeichnet.
Ein periodisches Signal kann durch Fourier-Transformation in eine lineare Überlagerung der Gleichstromkomponente c0 und Sinussignale unterschiedlicher Frequenz zerlegt werden: f (t)=c0+∑ _ (m=1) ^ ∞ ▒ [c_m sin (m ω T+ φ_ m) ]
Darunter c_msin (m ω T+ φ_ m) Der Ausdruck für die m-te Harmonische, wobei cm die Amplitude der m-ten Harmonischen darstellt und ihre Winkelfrequenz m ω， Die Anfangsphase ist φ m. Sein effektiver Wert beträgt cm/√ 2.
Wenn m=1, c1sin（ ω T+ φ_ 1) Der Ausdruck für die Grundkomponente, deren Winkelfrequenz ω ist，Die Anfangsphase ist φ Der quadratische Mittelwert c1/√ 2 wird als fundamentaler Effektivwert bezeichnet.
ω/ 2 π ist die Frequenz der Grundkomponente, die Grundfrequenz genannt wird. Die Frequenz der Grundkomponente ist gleich der Frequenz des Wechselstromsignals. Die Frequenz der m-ten Harmonischen ist ein ganzzahliges Vielfaches (m-faches) der Grundfrequenz.
Die Definition von Harmonischen in Stromversorgungssystemen ist die Fourier-Reihenzerlegung periodischer nicht sinusförmiger elektrischer Größen. Zusätzlich zu den Komponenten, die mit der Grundfrequenz des Stromnetzes übereinstimmen, werden auch eine Reihe von Komponenten erhalten, die größer als die Grundfrequenz des Stromnetzes sind. Dieser Teil der elektrischen Größe wird Harmonische genannt. Das Verhältnis der harmonischen Frequenz zur Grundfrequenz (n=fn/f1) wird als harmonische Ordnung bezeichnet. Manchmal gibt es im Stromnetz nicht ganzzahlige Harmonische, die als Nichtharmonische oder gebrochene Harmonische bezeichnet werden.
Oberwellen sind eigentlich eine Art von Störung, die das Stromnetz belastet. Auf dem Gebiet der Elektrotechnik werden hauptsächlich das Auftreten, die Übertragung, die Messung, die Schädigung und die Unterdrückung von Oberwellen untersucht, wobei der Frequenzbereich im Allgemeinen 2 ≤ n ≤ 40 beträgt.
2. Ursachen der Erzeugung harmonischer Ströme
Der Hauptgrund für die Entstehung harmonischer Ströme sind nichtlineare Lasten.
Wenn der Strom durch die Last fließt und kein lineares Verhältnis zur angelegten Spannung aufweist, bildet er einen nicht sinusförmigen Strom, was zu Oberschwingungen führt. Bei der Unterdrückung von Oberschwingungen im Stromnetz geht es darum, den in das System eingespeisten Oberschwingungsstrom zu reduzieren oder zu eliminieren, um die Oberschwingungsspannung innerhalb des angegebenen Wertes zu halten.
Es gibt vier Hauptmaßnahmen zur Unterdrückung von Oberschwingungsströmen:
(1) Reduzieren Sie den harmonischen Inhalt der harmonischen Quelle. Das heißt, Maßnahmen an der harmonischen Quelle zu ergreifen, um die Erzeugung von Kaninchenharmonischen zu minimieren. Diese Methode ist proaktiver, kann die Qualität des Stromnetzes verbessern und die Kosten für die Beseitigung von Oberschwingungseffekten erheblich einsparen.
(2) Einführung der Pulsweitenmodulationsmethode (PWM). Mithilfe der Pulsweitenmodulationstechnologie (PWM) wird die Gleichspannung innerhalb des erforderlichen Frequenzzyklus in eine Reihe von Wechselspannungsimpulsen gleicher Amplitude, aber nicht gleicher Breite moduliert. Mit dieser Methode kann die Erzeugung von Oberwellen stark unterdrückt werden.
(3) Oberwellenstrom an der Oberwellenquelle absorbieren. Diese Art von Methode stellt eine wirksame Methode zur Unterdrückung vorhandener Oberwellen dar und ist derzeit die am weitesten verbreitete Methode zur Unterdrückung von Oberwellen im Energiesystem.
(4) Verbesserung des Stromversorgungssystems und der Umgebung. Für das Stromversorgungssystem ist die Erzeugung von Oberschwingungen unvermeidlich, aber Maßnahmen wie die Erhöhung der Kurzschlusskapazität des Stromversorgungssystems, die Verbesserung des Spannungsniveaus des Stromversorgungssystems, die Erhöhung der Kapazität von Stromversorgungsgeräten und die Aufrechterhaltung von drei Durch einen größtmöglichen Ausgleich der Phasenlast kann die Widerstandsfähigkeit des Stromnetzes gegen Oberschwingungen verbessert werden. Durch die Wahl einer angemessenen Versorgungsspannung und die größtmögliche Aufrechterhaltung des dreiphasigen Spannungsgleichgewichts können die Auswirkungen von Oberschwingungen wirksam reduziert werden
das Stromnetz. Die Oberschwingungsquelle wird von einem Stromversorgungspunkt mit größerer Kapazität oder einem Netz mit höherer Spannung versorgt, und die Fähigkeit, Oberschwingungen standzuhalten, erhöht sich. Die Versorgung der Oberschwingungsquellenlast über dedizierte Leitungen reduziert die Auswirkungen von Oberschwingungen auf andere Lasten und trägt außerdem dazu bei, die Unterdrückung und Beseitigung von Oberschwingungen höherer Ordnung zu konzentrieren.
3. Gefahren durch Oberschwingungsströme
Die rasante Entwicklung verschiedener leistungselektronischer Geräte hat in den letzten dreißig bis vierzig Jahren zu immer stärkeren Oberwellenbelastungen im öffentlichen Stromnetz geführt. Darüber hinaus kam es ständig zu verschiedenen Fehlern und Unfällen, die durch Oberschwingungen verursacht wurden, und die Schwere der Gefahren durch Oberschwingungen hat bei den Menschen große Aufmerksamkeit erregt. Der Schaden von Oberschwingungen für öffentliche Stromnetze und andere Systeme lässt sich grob in den folgenden Aspekten zusammenfassen.
(1) Oberschwingungen verursachen zusätzliche Oberschwingungsverluste in den Komponenten des öffentlichen Stromnetzes, wodurch die Effizienz der Stromerzeugungs-, Übertragungs- und Verbrauchsgeräte verringert wird. Wenn eine große Anzahl von Oberschwingungen dritter Ordnung durch die Neutralleiterleitung fließt, kann dies zu einer Überhitzung der Leitung oder sogar zu einem Brand führen.
(2) Oberschwingungen beeinflussen den normalen Betrieb verschiedener elektrischer Geräte. Der Einfluss von Oberschwingungen auf Motoren verursacht nicht nur zusätzliche Verluste, sondern erzeugt auch mechanische Vibrationen, Lärm und Überspannung, was zu einer starken lokalen Überhitzung der Transformatoren führt. Oberschwingungen können zu Überhitzung, Alterung der Isolierung, verkürzter Lebensdauer und sogar zu Schäden an Kondensatoren, Kabeln und anderen Geräten führen.
(3) Oberschwingungen können im öffentlichen Stromnetz lokale Parallelresonanzen und Reihenresonanzen verursachen, wodurch Oberschwingungen verstärkt werden, der Schaden aus (1) und (2) oben stark erhöht wird und sogar schwere Unfälle verursacht werden.
(4) Oberwellen können zu Fehlfunktionen des Relaisschutzes und automatischer Geräte führen und zu ungenauen Messungen elektrischer Messgeräte führen.
(5) Oberschwingungen können benachbarte Kommunikationssysteme stören, und in leichten Fällen kann Rauschen erzeugt werden, das die Kommunikationsqualität verringert; In schweren Fällen kommt es zum Verlust der Akkommodation, sodass das Kommunikationssystem nicht mehr richtig funktionieren kann
