Анализ гармоник и искажений напряжения

Анализ гармоник и искажений напряжения

Анализ гармоник и искажений напряжения — это инструментальное обследование электросети, которое позволяет выявить нарушения формы напряжения и тока, определить источники гармонических искажений и оценить их влияние на работу электрооборудования.

Гармоники возникают из-за работы нелинейных нагрузок: частотных преобразователей, ИБП, выпрямителей, сварочного оборудования, LED-освещения, серверных блоков питания, зарядных устройств, промышленных приводов и другой современной электроники. То есть почти всего, чем человечество гордо наполнило электросети, а потом удивилось перегреву кабелей.

Мы проводим измерения на промышленных предприятиях, в ЦОДах, коммерческих зданиях, торговых центрах, офисных комплексах, складских объектах и на объектах с чувствительной технологической нагрузкой. По результатам обследования заказчик получает технический отчет с графиками, спектрами гармоник, выводами и рекомендациями по снижению искажений.

Когда нужен анализ гармоник

Услуга особенно актуальна, если на объекте присутствуют частотные преобразователи, ИБП, электродвигатели, выпрямительные нагрузки, сварочное оборудование, серверные стойки, зарядные станции или большое количество импульсных источников питания.

• перегреваются кабели, автоматы, трансформаторы или электродвигатели;
• возникают ложные срабатывания автоматических выключателей и защит;
• нестабильно работают ИБП, частотные преобразователи, автоматика или серверное оборудование;
• наблюдаются сбои технологических линий и систем управления;
• фиксируется повышенный расход электроэнергии и дополнительные потери в сети;
• есть подозрение на гармонические искажения напряжения или тока;
• требуется подобрать активный фильтр гармоник;
• необходимо проверить качество электроэнергии перед модернизацией электроснабжения;
• планируется ввод нового оборудования с нелинейной нагрузкой.

Что такое гармонические искажения

В идеальных условиях напряжение в сети должно иметь форму синусоиды. На практике форма напряжения и тока часто искажается из-за нелинейных потребителей. Такие искажения называют гармониками. Они накладываются на основную частоту сети и создают дополнительные токи, нагрев, потери и помехи.

Чем выше уровень гармонических искажений, тем больше риск перегрева оборудования, снижения срока службы изоляции, нестабильной работы автоматики, выхода из строя электроники и ложных аварийных отключений.

Что проверяется при обследовании

Измерения выполняются с применением профессиональных анализаторов качества электроэнергии. Приборы регистрируют форму напряжения и тока, гармонический состав, коэффициенты искажений, события в сети и другие параметры, влияющие на надежность электроснабжения.

• коэффициент искажения синусоидальности напряжения THD U;
• коэффициент гармонических искажений тока THD I;
• гармоники напряжения и тока по отдельным порядкам;
• интергармоники и высокочастотные искажения;
• форма кривой напряжения и тока;
• перекос фаз и несимметрия напряжений;
• токи в нулевом проводнике;
• перегрузка кабельных линий, трансформаторов и распределительных устройств;
• влияние частотных преобразователей, ИБП, выпрямителей и другой нелинейной нагрузки;
• эффективность существующих фильтров гармоник или компенсирующих устройств;
• необходимость установки активных фильтров гармоник.

Чем опасны гармоники в электросети

Гармонические искажения не всегда заметны сразу. Оборудование может работать, но при этом постепенно перегреваться, терять ресурс и создавать дополнительные потери. В итоге проблема проявляется уже в виде аварий, отказов, простоев и дорогостоящего ремонта. Как обычно, электросеть терпит молча, а потом резко выставляет счет.

• перегрев кабелей, трансформаторов, электродвигателей и нулевого проводника;
• увеличение потерь электроэнергии;
• сокращение срока службы изоляции и оборудования;
• нестабильная работа ИБП, автоматики, серверов и систем управления;
• ложные срабатывания защит и автоматических выключателей;
• вибрации, шум и дополнительный нагрев электродвигателей;
• снижение надежности электроснабжения;
• искажение показаний измерительных приборов;
• риск выхода из строя чувствительной электроники;
• сбои технологического процесса и простой оборудования.

Проверка по нормативам и стандартам

При необходимости выполняется оценка параметров качества электроэнергии с учетом требований ГОСТ 32144-2013 и методов измерений по ГОСТ 30804.4.30-2013. Это позволяет не только выявить наличие гармонических искажений, но и оценить их уровень относительно допустимых значений.

Такой подход особенно важен при технических спорах, подготовке заключений, обследовании объектов с ответственными нагрузками, модернизации системы электроснабжения или подборе оборудования для компенсации искажений.

Что получает заказчик

По итогам анализа гармоник заказчик получает технический отчет с результатами измерений, графиками, таблицами, спектрами гармоник, описанием выявленных отклонений и рекомендациями по устранению проблем.

• отчет по результатам измерений гармоник и искажений напряжения;
• графики напряжения, тока, мощности и событий в сети;
• спектры гармоник напряжения и тока;
• значения THD U и THD I;
• оценку влияния нелинейных нагрузок на электросеть;
• выявление возможных источников гармонических искажений;
• оценку рисков для оборудования и электроснабжения;
• рекомендации по снижению уровня гармоник;
• предложения по подбору активных фильтров гармоник, модернизации схемы электроснабжения или мониторингу качества электроэнергии.

Какие решения могут быть рекомендованы

После обследования можно определить, какие технические меры действительно нужны объекту. Это позволяет избежать покупки оборудования «на всякий случай», потому что этот подход обычно заканчивается красивым шкафом в щитовой и нулевым эффектом.

• установка активных фильтров гармоник;
• перераспределение нагрузок между фазами;
• модернизация схемы электроснабжения;
• проверка и корректировка работы УКРМ;
• разделение чувствительных и нелинейных нагрузок;
• проверка трансформаторов и кабельных линий на перегрузку;
• настройка частотных преобразователей и другого оборудования;
• внедрение системы постоянного мониторинга качества электроэнергии;
• подбор оборудования для компенсации гармонических искажений.

Для каких объектов подходит услуга

• промышленные предприятия;
• центры обработки данных и серверные;
• торговые и бизнес-центры;
• складские и логистические комплексы;
• объекты с большим количеством частотных преобразователей;
• объекты с ИБП и резервным электроснабжением;
• производственные линии с электродвигателями;
• объекты со сварочным оборудованием;
• медицинские и лабораторные комплексы;
• объекты с чувствительной электроникой и автоматикой.

Почему важно измерять, а не гадать

Гармонические искажения зависят от режима работы оборудования, времени суток, включения отдельных нагрузок и технологического процесса. Разовый осмотр электрощита или измерение мультиметром не позволяет увидеть реальную картину.

Инструментальный анализ гармоник показывает, какие искажения присутствуют в сети, когда они возникают, какие нагрузки их создают и насколько они опасны для оборудования. На основании этих данных можно принять инженерное решение, а не устраивать ритуальное гадание вокруг щита.