Tools for modeling the level of harmonic distortion in power grids and their impact

Abstract

Вплив гармонічних спотворень на електричні мережі є однією з головних проблем сучасних електромереж унаслідок широкого застосування нелінійних навантажень. Мета цієї статті — дослідити проблему гармонічних спотворень в електричних мережах та їхній вплив на елементи електромережі, такі як кабельні лінії й трансформатори. У дослідженні для моделювання електричних мереж використано програмний продукт Schaffner PQS. Запроваджено нові методики моделювання електричних мереж і пошуку технічних рішень, що відповідають стандарту IEEE 519-2014. Дослідження показує, що гармонічні спотворення можуть призводити до додаткового теплового навантаження на кабельні лінії та зменшують потужність, доступну трансформаторам, що може знижувати їхню номінальну потужність. Застосування сучасного програмного забезпечення скорочує час і складність розрахунків, а наявність програмних рішень для обмеження гармонічних спотворень спрощує створення рішень, що відповідають цьому стандарту. Використовуючи подані в дослідженні методи, можна вдосконалити інженерні рішення, підвищити надійність електричних систем і зменшити втрати електричної енергії. Це може підвищити ефективність роботи інженерів-проєктувальників і технічних фахівців, що займаються експлуатацією електромереж.The impact of harmonic distortions on power grids is a major issue in contemporary power networks as a result of the extensive application of non-linear loads. The purpose of this article is to explore the problem of harmonic distortion in power grids and its impact on the elements of the power grid, such as cable lines and transformers. The Schaffner PQS software product was used in this study to model power grids. New techniques for modeling power grids and finding technical solutions that meet the IEEE 519-2014 standard were introduced. The study finds that harmonic distortion can lead to an additional heat load being placed on cable lines and reduces the power available to transformers, which can decrease their rated power. The application of modern software reduces the time and complexity of calculations, and the availability of software solutions for limiting harmonic distortion simplifies the creation of solutions that meet this standard. Using the methods presented in the study, engineering solutions can be improved, the reliability of electrical systems can be increased, and the loss of electrical energy can be reduced. This can enhance efficiency for design engineers and technical specialists involved in the operation of power grids.