Стартовая >> Архив >> Подстанции >> Качество электроэнергии на промышленных предприятиях

Обоснование точности настройки резонансных фильтров - Качество электроэнергии на промышленных предприятиях

Оглавление
Качество электроэнергии на промышленных предприятиях
Нормирование качества электрической энергии
Характеристики измененного стандарта на качество
Состояние качества электрической энергии на промышленных предприятиях
Расчет отклонений напряжения
Расчет колебаний напряжения
Экономический ущерб
Ущерб, обусловленный отклонениями напряжения
Ущерб при колебаниях напряжения
Централизованное регулирование напряжения
Местное регулирование напряжения
Рациональное решение схем электроснабжения
Специальные технические устройства для ограничения колебаний напряжения
Снижение уровня высших гармоник
Специальные вентильные преобразователи
Ограничение несимметрии напряжения
Универсальность и многофункциональность методов и средств повышения качества напряжения
Обоснование точности настройки резонансных фильтров
Эксплуатационный контроль ПКЭ

РАСЧЕТ УСТРОЙСТВ КОМПЕНСАЦИИ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ И КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ
1. Обоснование точности настройки резонансных фильтров
Существующая практика применения резонансных фильтров основывается на использовании комплекта фильтров, настроенных по возможности точно на частоты гармоник, преобладающих в амплитудном спектре токов нелинейных нагрузок. Такой подход определялся, главным образом, стремлением снизить уровень гармоник в сети до минимального значения (теоретически до нуля). Применение фильтров малой и средней мощности (с отношением мощности батарей фильтра Qp к мощности короткого замыкания сети SК. 3
порядкаобусловливало повышенные требования к точности настройки с целью избежать усиление отдельных гармоник напряжения в сети, перегрузки фильтров и других неблагоприятных явлений.
Возрастание удельного веса нелинейных нагрузок, имеющих низкий коэффициент мощности, привело к необходимости применять в составе фильтров батареи конденсаторов весьма большой мощности (КР > 1,5 * 10-2), что позволило значительно снизить требования к точности настройки фильтров. Следует также отметить, что ущерб, обусловленный высшими гармониками тока и напряжения в сети, максимален при значительных величинах напряжения гармоник и уменьшается в квадратичной зависимости. Поэтому необходимость полного снижения уровней гармоник на основе экономических соображений практически отсутствует; достаточно снизить их до предела, определяемого техническими требованиями, например, до значения коэффициента несинусоидальности 5%, допустимого согласно ГОСТ 13109—67. При таком подходе в рассматриваемом случае (Кр > 1,5 * 10-2) отпадает необходимость устанавливать большое число фильтров. Эти положения могут быть обоснованы математически. При установке одного фильтра, настроенного на частоту ур гармоники, относительное остаточное напряжение v?-ft гармоники в сети определяется выражением

где
Требуемое значение 6Ч? обеспечивается при соблюдении неравенства
(54)
Из выражения (54) следует, что фильтр 12-й (13-й) гармоник не увеличивает напряжение 11-й гармоники в сети при Л]р^0,28 X X 10-2 (0,48 * 10~2). Аналогичный эффект обеспечивается фильтром 6-й (7-й) гармоники по отношению к напряжению 5-й гармоники при Кр 2,45 * 10-2(8 * 10~2). Эти результаты свидетельствуют о нецелесообразности использования фильтра 6-й (12-й) гармоники для снижения напряжения 5-й (11-й) гармоники.
Очевидно, что в сетях с электродуговыми печами и электросварочными установками, где велик удельный вес 2-й и 3-й гармоник, нецелесообразно устанавливать фильтры, настроенные на частоту 5-й гармоники без установки фильтров 2-й и 3-й гармоник, поскольку фильтр 5-й гармоники не уменьшает напряжение 3-й (2-й) гармоники при Кр ^ 14 * 10-2 (50 * 10~2). Настройка фильтров в резонанс на частоты этих гармоник сопряжена с большими потерями реактивной мощности в реакторах фильтров (соответственно 11% и 25%) и вряд ли целесообразна. При настройке фильтра на частоту 11-й гармоники (vp = 11) снижение напряжения 13-й гармоники (vQ = 13) на 50 или 70% (бчг7 = 0,5 и 0,3) обеспечивается уже при Кр = 0,23 * 10-2 и 0,67 * 10~2. Экономический ущерб, обусловленный 13-й гармоникой напряжения, уменьшается соответственно на 75 и 91%. Снижение напряжения 7-й гармоники на 50% обеспечивается фильтром 5-й гармоники значительно большей мощности при Кр ^ 2 * 10~2.
Оптимальная частота настройки фильтра, соответствующая минимальному значению того или иного показателя несинусоидальности, например, коэффициента несинусоидальности кривой напряжения К не, определяется из условия

где Uvq, — относительные величины (в долях от напряжения первой гармоники) гармоник напряжения в сети.
В зависимости от величин напряжения и1Ы и £/13* оптимальная частота настройки фильтра vp оказывается в пределах 11—13. При этом важно подчеркнуть, что при Кр > 1 * Ю~2 в случае, если и1Ы — Ui3*, остаточное значение коэффициента несинусоидальности не превосходит 1 % при оптимальном значении порядка 0,3—0,6%. Таким образом, в этом случае эффективность работы фильтра мало зависит от настройки его в указанном диапазоне и оптимизация настройки не имеет смысла. При £/ц*, значительно превышающем £/13*, оптимальной оказывается настройка на частоту 11-й гармоники.
Весьма ценной для практики является возможность настройки фильтра на частоту, меньшую, чем частота низшей из гармоник амплитудного спектра напряжения. Необходимость в такой на-
стройке может возникнуть, например, если требуется снизить нагрузку конденсаторов фильтров токами высших гармоник или если минимально допустимая расчетная мощность батареи конденсаторов оказывается меньше дефицита реактивной мощности в сети. В этом случае фильтры, как правило, реализуются с помощью стандартных реакторов; при Кр > 1,2 * 10~2 остаточное значение коэффициента несинусоидальности не превышает 1,5—3,5%. Так, для снижения 11-й и 13-й гармоник напряжения в сети 10 кВ химкомбината был применен фильтр с параметрами vp = 7,9 и Кр = = 1,5 * 10~2. Это позволило снизить коэффициент несинусоидальности с 6,2 до 3,2%.

 Применение одного фильтра в случае 12-фазных схем преобразователей предпочтительно также с точки зрения загрузки его токами гармоник. При неточной настройке фильтров 11-й и 13-й гармоник, в особенности при малой мощности их, возможны перегрузки потоку и выход из строя одного или обоих фильтров. Практика полностью подтверждает это положение. Столь категорический вывод для случая установки фильтра 5-й гармоники был бы неправомерным. При f/6* ~ f/7* следует поддерживать настройку фильтра возможно ближе к частоте 250 Гц. При Кр « 1—1,5 * 10“2 целесообразно устанавливать фильтры 5-й и 7-й гармоник.



 
« Исследование электрической прочности высоковольтных вакуумных дугогасительных камер после бестоковой коммутации   Кварценаполненные взрывобезопасные шахтные трансформаторы и подстанции »
электрические сети