Основные проблемы в силовой сети, провоцирующие аварийные ситуации

Фаза и нейтраль
В трехфазной системе фазные напряжения смещены друг к другу на 120° и если отдельные фазы одинаково нагружены, то результирующий ток в нейтрали будет равен нулю, но если сеть искажена гармониками тока, то кратные трем гармоники будут складываться в нейтрали. Кроме того, наличие гармоник в токе может впоследствии привести к перегрузке по току как в нейтрали, так и фазных проводниках, а это приводит к нагреву кабелей, обмоток, быстрому износу материалов и, в худшем случае, к пробою изоляции и возгоранию проводов.

источник - здесь (https://www.elec.ru/publications/peredacha-raspredelenie-i-nakoplenie-elektroenergi/6963/)

Трансформаторы

Гармонические токи вызывают в трансформаторах дополнительные потери мощности, возникающие из-за паразитных магнитных полей в сердечнике, вихревых токов и резистивных потерь в обмотках. Поскольку потери на вихревые токи увеличиваются пропорционально квадрату частоты, то при наличии гармоник они скачкообразно возрастают, а гармонические токи больших амплитуд, концентрируемые ближе к поверхности провода обмотки из-за скин-эффекта, приводят к перегреву обмоток вплоть до короткого замыкания и возгорания. Кроме того, трансформаторы, подключенные по схеме треугольник-звезда или треугольник-треугольник, улавливают токи нулевой последовательности (тройные гармоники), которые синфазны, и это увеличивает действующее значение тока с выделением тепла, перегревом обмоток и повышением рисков аварий наряду с сокращением срока службы трансформаторов из-за температурной деструкции материалов.

источник - здесь (https://www.elec.ru/publications/peredacha-raspredelenie-i-nakoplenie-elektroenergi/6963/)

Электродвигатели и генераторы

Основное негативное влияние гармоник на двигатели и генераторы — дополнительные потери мощности в результате значительного повышения температуры обмоток, а ключевая причина этого в эффективном сопротивлении, которое увеличивается с возрастающей частотой. Упрощенно ток, искаженный гармониками, вызовет большие потери в обмотках, что впоследствии приведет к большему нагреву. Кроме того, негативное влияние на электродвигатели оказывают гармоники обратной последовательности, которые, по сути, создают магнитодвижущие силы различной частоты, действующие против нормального крутящего момента вала электродвигателя, а это может привести к значительным вибрациям, быстрому износу подшипников с рисками аварийной ситуации.

источник - здесь (https://www.elec.ru/publications/peredacha-raspredelenie-i-nakoplenie-elektroenergi/6963/)

Электрическое и электронное оборудование

Электрическое и электронное оборудование является больше источником гармоник, чем «жертвой», однако электрические и особенно электронные устройства весьма чувствительны к гармоническим искажениям, которые могут привести к перегреву обмоток регистрирующих показания трансформаторов тока, напряжения, неправильной интерпретации цифрового сигнала из-за гармонических помех, выходу из строя IT-оборудования, ложному срабатыванию автоматики и т. д.

источник - здесь (https://www.elec.ru/publications/peredacha-raspredelenie-i-nakoplenie-elektroenergi/6963/)

Конденсаторные установки повышения коэффициента мощности

В целом перенапряжение, перегрузки по току, мощности являются первопричинами пробоя диэлектрика конденсаторов и обычно допустимые коэффициенты в отношении номинальных значений предоставляются производителями конденсаторных батарей. Однако из-за гармоник происходит увеличение пикового значения напряжения, что может вызвать частичный разряд в изоляции — короткое замыкание — с необратимым повреждением конденсатора. Поскольку емкостное реактивное сопротивление обратно пропорционально частоте, импеданс по отношению к гармоникам напряжения уменьшается с увеличением порядков гармоник. Таким образом, токи, «поглощаемые» конденсатором при наличии искаженного напряжения, намного выше, чем номинальные, что приводит к дополнительным потерям, ускоренному старению и пробою изоляции, причем эти негативы становятся критическими, если они усиливаются параллельным или последовательным резонансом.

источник - здесь (https://www.elec.ru/publications/peredacha-raspredelenie-i-nakoplenie-elektroenergi/6963/)

Предохранители и автоматика

Наиболее часто в силовых сетях используют RCCB-автоматы, коммутирующие силовое оборудование и/или группы устройств в зависимости от предустановленных производителем показателей. Автоматический выключатель дифференциального тока RCCB (residual current circuit breaker) — электромеханическое устройство, которое суммирует ток в фазном и нейтральном проводниках и, если результат выходит за пределы номинального предела, отключает питание от нагрузки, т. е. из-за гармоник RCCB может неправильно суммировать высокочастотные составляющие и, следовательно, ошибочно отключить сеть, вызвать остановку или прерывание производственного процесса.

источник - здесь (https://www.elec.ru/publications/peredacha-raspredelenie-i-nakoplenie-elektroenergi/6963/)