«Элек.ру» — специализированная интернет-площадка, посвященная исключительно вопросам, касающимся электротехнического рынка в целом и отдельных его отраслей в частности.

Краткий анализ гармонических вопросов и варианта подавления гармоник

Опубликовано: 18 июня 2014 г. в 16:34, 299 просмотровКомментировать

Гармоники представляют собой составляющие формы периодической волны искажения, их частоты являются кратными целыми частоты первой гармоники.

Широкое применение нелинейных нагрузок является основным источником гармоник; вред гармоник, главным образом, состоит в следующем: образование гармонических потерь, которые снижают эффективность генераторного оборудования, преобразовательных устройств и электрического оборудования, ускоряет старение изоляции электрооборудования, тем самым сокращая его нормативный срок службы. Это, в свою очередь, влияет на точность действия автоматических устройств релейной защиты, создает электромагнитные и радиочастотные помехи линии связи и сигнала управления. В настоящее время активный электронный фильтр (Active Power Filter) является самым передовым и эффективным оборудованием по борьбе с гармониками. Разница между ним и пассивным электронным фильтром состоит в том, что подавление гармоник является активным. Подавление же гармоник пассивного электронного фильтра является пассивным — на основе образования резонансного контура из элементов L, C, R на стороне переменного тока электронных устройств и электросиловых установок, когда гармоническая частота цепи обратного тока LC одинакова с одной из частот тока высших гармоник, тогда происходит ограничение выхода гармоник в сеть. В настоящее время применение такого фильтра является основным способом для подавления гармоник и компенсации реактивной мощности, благодаря низкому уровню инвестиций, высокой эффективности, простой структуре, надежности в эксплуатации и простоте обслуживания. Однако, пассивный фильтр имеет много недостатков, таких как: параметры системы могут влиять на фильтрацию; имеется возможность увеличения некоторых субгармоник; низкая энергоэффективность, большой размер и т.д. С помощью контролируемых мощных полупроводниковых приборов активный электронный фильтр выдает в сеть ток с равным амплитудным значением и противофазой с первоначальным гармоническим током для достижения нулевого значения всего гармонического тока электропитания и для реализации целей компенсации гармонического тока в режиме реального времени. Основная разница с пассивным фильтром заключается в том, что он является активным устройством, выдающим компенсационный гармонический ток в систему распределения электроэнергии для компенсации гармонического тока, образованного нелинейными нагрузками, при этом может осуществить быструю динамическую фильтрацию изменной гармоники, и в то же время особенностью компенсации является защита от воздействия импеданса системы. Функционально он состоит из статического преобразователя мощности, имеет высокую управляемость и способность быстрого реагирования мощных полупроводниковых приборов.

Таким образом, технология APF является передовой без всяких сомнений, но сегодня есть проблемы низших гармоник и есть проблемы высших гармоник в электросетях потребителей. Для этих двух ситуаций решения должны быть различными.

Способ решения проблем низших гармоник

Общий тип низших гармоник состоит в основном из гармоник 3, 5, 7, 11 и 13, форма первой гармоники после наложения этих гармоник показана на рисунке 1. Способ решения таких вопросов загрязнения электросети отображается в установке устройства APF, принцип решения которого показан на рисунке 2.

Способ решения проблем высших гармоник

Диапазон определения высших гармоник не очень ясен, некоторые ученые считают, что выше 13 гармоники — это высшие гармоники, и некоторые ученые считают, что выше 50 гармоники — высшие гармоники.
Гармоники в пределах 50-ой компенсируются с помощью устройства APF, способ решения одинаков (см. описание в предыдущем разделе); свыше 50-ой гармоники — это тяжелое испытание для электронного переключателя в электроэнергетической системе главной цепи устройства APF.

Чем выше номер компенсационных гармоник, тем выше требование к частоте переключений мощных приборов, по мере увеличения частоты переключений, растет степень тяжести испытания на отключающую способность, а вопросы потерь и рассеивания тепла переключателей еще серьзнее. Поэтому все существующие устройства APF могут только эффективно отфильтровывать гармоники в пределах 50-ой. Свыше 50-ой высокочастотные гармоники дополнительно необходимо компенсировать при помощи традиционного способа пассивной фильтрации.

Пример применения

Пример I. Применение в химической промышленности.

На некотором химическом заводе используются преобразователи частоты в нескольких местах под нагрузкой, это приносит тяжелый гармонический вред системе, посредством содержания в ней гармонической составляющей амплитудой до 160 А, при этом трудно обеспечить высокий процент качественного продукта в производственном процессе оборудования. После применения устройства SntaAPF100-3L 380/200 качество электроэнергии значительно улучшилось.

Применяемый прибор для сбора и измерения данных — анализатор качества электроэнергии FLUKE435. Ниже приводится принципиальная схема на месте, точки измерения показаны на рисунке.

Точка C1 используется для измерения оставшегося гармонического тока в системе, то есть тока после фильтрации с помощью SntaAPF. Точка C2 используется для измерения общего гармонического тока образовавшего нагрузкой на стороне нагрузки, а именно тока без фильтрации с помощью SntaAPF.

Необходимо соединить гибкие электрические рамки FLUKE435 с точками C1 и C2 в системе для контроля эффекта фильтрации и контроля качества электроэнергии внутри системы.

Результаты измерения следующие: Гармонический ток составляет 166,78 A до ввода SnatAPF в эксплуатацию, коэффициент искажения составляет 14,6%.

Гармонический ток составляет 17 A после ввода SnatAPF в эксплуатацию, коэффициент искажения снизился до 4,6%, коэффициент фильтрации составил 91%.

Если рассчитывать по номеру основных гармоник: эффективное значение 5, 7, 11, 13, 17, 19 гармоник составит 166,0 A, оставшееся — 9,3 A после фильтрации, при этом коэффициент фильтрации составит 94%.

Пример II. Применение в общественных нуждах.

На некотором заводе большое содержание гармоник, образованных устройствами частотного регулирования насоса, привело к снижению качества электроэнергии. Появилась большая разница между фактическим значением и измеренным значением устройством ультразвукового контроля расхода воды. После применения SntaAPF100-3L 380/100 эффективно устранилось гармоническое загрязнение электросети, очистилась система, нормально эксплуатируются приборы ультразвукового контроля. (Первичная схема на рабочем месте и методы измерения одинаковы с Примером I и справочным Примером I приборов).

Результаты измерения в следующем: Гармонический ток составляет 54,2 A до ввода SnatAPF в эксплуатацию, коэффициент искажения составляет 51,3%.

Гармонический ток составляет 6,8 A после ввода SnatAPF в эксплуатацию, коэффициент искажения снижался до 4,6%, коэффициент фильтрации составляет 91%.

В том числе:

  • Ток 5 гармоники снижался до 3,2 A от 46,2 A, коэффициент фильтрации составляет 93%.
  • Ток 7 гармоники снижался до 1,59 A от 17,5 A, коэффициент фильтрации составляет 91%.

Сравнение формы волны до и после ввода в эксплуатацию Рисунок 5.

АОЗТ «Сыyэнда»
Пекинская электрическая
компания по энергосбережениям
beijingsnta@gmail.com
www.snta.com.cn/en/

Статья опубликована в журнале «Электротехнический рынок», № 5-6 (53-54), 2013

Рекомендуем почитать

1 марта 2009 г. в 00:00
Повсеместное использование нелинейных нагрузок, включающих в себя силовое электронное оборудование: вентильные преобразователи и устройства частотного регулирования электропривода, насыщенные трансформаторы и электродвигатели, мощные электрические печи и сварочное оборудование — привело к необходимости разработки и внедрения систем коррекции формы кривых тока и напряжения. Один из перспективных методов решения указанной задачи — применение активных фильтров.
9 февраля 2007 г. в 09:32
При обследовании электрооборудования обычно ставятся задачи определения: надежности и экономичности его работы. Однако принимая во внимание, что отклонения от норм эксплуатационных параметров чреваты большими затратами на внеплановые ремонты, надежность
27 марта 2007 г. в 16:44
При обследовании электрооборудования обычно ставятся задачи определения надежности и экономичности его работы. Однако, принимая во внимание, что отклонения от норм эксплуатационных параметров чреваты большими затратами на внеплановые ремонты, надежность работы оборудования также следует считать экономическим фактором и оценивать экономическими критериями. Таким образом, в данном контексте обследование рассматривается в качестве метода повышения экономической эффективности работы электрооборудования.
23 июня 2014 г. в 11:09
Широкое повсеместное использование мощных источников бесперебойного питания (ИБП), несомненно, способствует повышению надежности электроснабжения ответственных потребителей, но также порождает ряд проблем, в числе которых важное место занимает электромагнитная совместимость.
21 ноября 2008 г. в 00:00
Цель этой статьи: собрать воедино разрозненную общую информацию о влиянии реактивной мощности (РМ) на качество электроэнергии, проанализировать ее и представить на суд читателей для более полного понимания сути этой проблемы. Статья обращена прежде всего к тем, кто не знает об огромном влиянии РМ на качество электроэнергии, либо недооценивает этого влияния. Основной принцип, который необходимо знать и применять для решения проблем качества электроэнергии, заключается в том, что даже самые дорогие инвестиции не дадут ожидаемых результатов, если перед этим не провести точного технико—экономического анализа.

Комментировать

    Еще никто не оставил комментариев.

Для того чтобы оставлять комментарии Вам необходимо зарегистрироваться либо авторизоваться на сайте.