Эпидемия высших гармоник в системах электроснабжения 

    Этот материал предназначен, в первую очередь, для тех энергетиков и электриков, в хозяйствах которых происходят «необъяснимые» выходы из строя электрооборудования. Перегорание энергосберегающих ламп лучших мировых   производителей, перегрев роторов и разрушение подшипников   электродвигателей, постоянные сбои в работе микропроцессорной техники, отгорание нулевых проводников, катастрофически быстрая коррозия заземлителей, частые ложные срабатывания релейных защит, преждевременное старение изоляции, аварии силового оборудования конденсаторных установок, - вот далеко не полный список аварий, причиной которых является протекание токов высших гармоник в элементах схем электроснабжения.

     Единственное, с чем можно сравнить проблему, о которой идет речь, - это инфекционное заболевание, стремительно распространяющееся с запада при катастрофической недостаточности средств диагностики, профилактики и лечения.

     Основной причиной можно считать значительное увеличение удельного веса электронных устройств в общем   количестве потребителей электрической энергии. При этом масштабы распространения «инфекции» впечатляют как в промышленной энергетике, где все больше используются всевозможные силовые коммутирующие и регулирующие электронные устройства, так и в системах электроснабжения административных и жилых зданий, где установлено большое количество электронной техники с импульсными источниками питания (компьютеры, телевизоры и т.п.).

    Наша организация, занимается обслуживанием, ремонтом и наладкой электроэнергетического оборудования, в том числе и конденсаторных установок для компенсации реактивной мощности. Впервые мы серьезно столкнулась с проблемой в 2001 г.   в Киеве на крупном предприятии пищевой промышленности, где с целью энергосбережения и обеспечения потребностей производства был установлен частотно-регулируемый привод сетевого насоса большой мощности. Проявилась она в частых выходах из строя силовых элементов конденсаторных установок, которые никак нельзя было объяснить с точки зрения традиционной электродинамики.

  Попытки разобраться с проблемой привели к ряду ошибок и позволили сделать следующие выводы:

-          в 2001г. и сейчас в нашей стране имеет место значительный информационный вакуум   по вопросам современных источников нелинейных искажений, их негативного влияния на работу систем электроснабжения и способам уменьшения этого влияния;

-           требований действующего ГОСТа на качество электроэнергии недостаточно для обеспечения безопасной и надежной эксплуатации электрооборудования.

Неоценимую помощь мы получили в Киевском институте   электродинамики, где    группа ученых под   руководством   член-корреспон­ дента   НАН   Украины Волкова И. В. давно работает в этом направлении.    Высокий уровень их теоретических знаний   и   большой   прак­тический опыт, накопленный совместно с фирмой « MIRUS », постоянно успешно реализуется при решении   конкретных задач в США и Канаде.

За последнее время нами были выполнены обследования искажений форм кривой тока и напряжения на более чем тридцати различных объектах. На приведенных ниже рисунках представлены графические фрагменты протоколов обследований, иллюстрирующие искажения в форме кривой тока некоторых потребителей и элементов их схем электроснабжения. В надписях приведены номинальные мощности. Использовался измерительный комплекс – SATEC PNA 296.

Необходимо отметить, что более развитые промышленно страны столкнулись с затронутой проблемой значительно раньше. Но, несмотря на это, «панацеи» на сегодняшний день не существует. На наш взгляд «тормозом» является тенденция рассмотрения вопроса в плоскости показателей качества электроэнергии с традиционной привязкой к отношениям «энергоснабжающая организация - потребитель». Эта тенденция характерна для Западной Европы и России. Значительно более правильным кажется североамериканский подход, реализованный в рекомендательном стандарте США IEEE Recommended Practice for Industrial and Commercial Power Systems Analysis ( IEEE Brown book ) ( ANSI ) IEEE Std 399—1997. Отличительной чертой такого подхода является переадресация ответственности на уровень производителей электрооборудования, проектантов и поставщиков технологических комплексов. Хотелось бы, чтобы разработчики новых украинских ГОСТов на качество электроэнергии учитывали опыт западных коллег, в первую очередь, с точки зрения его практической эффективности.

На закономерный вопрос, - какие практические решения проблемы существуют и где они реализованы, мы постараемся ответить после доработки и систематизации результатов обследований эффективности реальных фильтров и преобразователей.

Мы благодарим руководителей и специалистов организаций «САЙТЕК» ЛТД, «МИРУС», «Лэндис энд Гир Украина», «НИИ прикладной электроники», ООО «Электросфера», «Электронико н » ГмбХ > , ЗАО «Оболонь» и др.   за консультации и помощь в проведении обследований.

г. Киев.   Март 2004 года.