Решение для компенсации высоковольтных и низковольтных фильтров 

С начала 1990-х годов, наряду с быстрым развитием национальной экономики и широким применением технологий силовой электроники, различные нелинейные разрушительные нагрузки распространились в таких секторах, как металлургия, химическая промышленность, производство стали, легкая промышленность, горнодобывающая промышленность, транспорт и коммунальные услуги. К ним относятся выпрямители и оборудование для преобразования энергии, дуговые печи, среднечастотные печи, преобразователи частоты, электровозы, инверторы питания для магнитного насыщения и магнитные усилители, а также тиристорное оборудование фазового управления. Это привело к резкому увеличению высших гармоник в энергосистеме, что вызвало искажение формы волны напряжения питания. В результате возросли потери в линии и повреждения оборудования, а качество электроэнергии ухудшилось. Сбои в работе оборудования, вызванные гармониками высокого порядка, становятся все более распространенным явлением. Гармоники стали широко распространенной проблемой, загрязняя общественные сети и ставя под угрозу другое оборудование. Основные опасности, связанные с гармониками высокого порядка, проявляются в следующем:

Гармоники вызывают дополнительные потери и выделение тепла во вращающихся двигателях, что в тяжелых случаях может привести к перегоранию двигателя.

Гармонические токи вызывают дополнительные потери в обмотках трансформаторов и линиях электропередачи, тем самым увеличивая потери в сети.

Гармоники вызывают повреждение конденсаторов компенсации реактивной мощности и другого электрооборудования из-за резонанса или усиления гармоник;

Гармоники вызывают сбои в работе релейной защиты и автоматических устройств, что в серьезных случаях может привести к выходу системы из строя и отключению электроэнергии.

Гармоники не только создают помехи для приборов учета и измерения электроэнергии, вызывая ошибки, но в серьезных случаях могут вызвать перегорание большого количества счетчиков;

Высшие гармоники создают электромагнитные и радиочастотные помехи в линиях связи и сигналах управления;

Сильные гармоники могут вызывать помехи и повреждения бытовых приборов, таких как телевизоры.

В последние годы многие промышленные предприятия и шахты широко используют оборудование, генерирующее гармоники, такое как тиристорные выпрямители и преобразователи, дуговые печи и среднечастотные печи. Эти установки поглощают значительную реактивную мощность и одновременно наносят широкомасштабный ущерб оборудованию и приборам, что приводит к все более серьезным проблемам с гармониками. В 1994 году Китай обнародовал национальный стандарт GB/T 14549-93 «Качество электроэнергии — пределы гармоник для общественных сетей», в котором были установлены четкие правила в отношении уровней гармонического напряжения в общественных сетях всех уровней и гармонического тока, подаваемого в сеть пользователями. Бывшее Министерство электроэнергетики дополнительно оговорило в своих «Правилах технического надзора и управления качеством электроэнергии в сетях» 1998 года: Если качество электроэнергии не соответствует национальным стандартам по причинам, связанным с сетью или пользователями, для своевременного устранения неисправностей применяется принцип «загрязнитель платит», который интегрирован во весь процесс проектирования, строительства и эксплуатации сетей и электрооборудования. Следовательно, фильтрация гармоник, улучшение коэффициента мощности и продление срока службы оборудования являются обязательными условиями для таких предприятий, чтобы добиться энергосбережения, сократить потребление, повысить эффективность производства и улучшить качество продукции.

Фильтры гармоник переменного тока поглощают и уменьшают высокочастотные гармоники, вредные для другого электрооборудования, смягчая их пагубное воздействие как на оборудование, так и на электрическую сеть. В настоящее время эти устройства являются наиболее эффективным и экономичным решением проблем, связанных с гармониками. Они предлагают множество функций, включая улучшение качества электропитания, повышение коэффициента мощности и коэффициента использования оборудования, экономию энергии и снижение потерь. В результате они приносят значительные экономические выгоды, а инвестиции окупаются за относительно короткий период.

Основной принцип устройства

Гармонические фильтры/устройства компенсации реактивной мощности состоят из фильтрующих конденсаторов, настроенных реакторов, резисторов (используемых исключительно в фильтрах высоких частот) и другого электрооборудования.

Одночастотные фильтры используют принцип последовательного резонанса в цепях, состоящих из емкости C, индуктивности L и сопротивления R (используя только внутреннее сопротивление C и L), выбирая конструкции, которые обеспечивают оптимальную эффективность фильтрации с минимальными потерями электроэнергии. Конфигурация подключения для одночастотных фильтров 0,4 кВ является относительно гибкой, что позволяет подключать реактор между шиной и конденсатором. Однако для одночастотных фильтров с номинальным напряжением выше 6 кВ рекомендуется конфигурация подключения, показанная на рисунке 1. Она предполагает подключение фильтрующего реактора к нейтральной точке, а конденсатора — к источнику питания. Преимущества такой схемы:

В случае выхода из строя любого конденсатора в цепи, ток короткого замыкания в нем будет низким.

Реакторы не выдерживают скачков тока короткого замыкания и требуют только полуизоляции;

Облегчает поэтапную настройку

Высокочастотный фильтр работает в широком диапазоне частот выше заданного порога и предназначен для поглощения гармоник высшего порядка на повышенных частотах.

Основные функции аппарата:

Гармонические фильтры и устройства компенсации реактивной мощности сочетают в себе две функции: смягчение гармоник в электросети и компенсацию реактивной мощности, предлагая в первую очередь следующие ключевые возможности:

◆ Отфильтровывайте первичные высшие гармоники: устраняйте гармонические помехи, чтобы гармоники напряжения шины оставались в пределах национальных стандартов, тем самым повышая качество электроэнергии.

◆Улучшение коэффициента мощности: увеличение мощности источника питания распределительного оборудования и повышение коэффициента использования оборудования.

◆Сокращение потерь электроэнергии: экономия энергии и сокращение потребления, снижение производственных затрат и продление срока службы оборудования.

◆Защита кремниевого выпрямительного оборудования: устраняя гармонические напряжения, накладывающиеся на основную волну, это предотвращает частые поломки кремниевых компонентов из-за перенапряжения и позволяет избежать помех в системах управления.