Системы фильтрокомпенсации реактивной мощности напряжением до 0,69 кВ
(активные фильтры)
Основные преимущества активных фильтров гармоник (АФГ)
Активные фильтры гармоник (АФГ), также известные как динамические фильтрокомпенсирующие устройства (ДФКУ) - это самое современное комплексное решение проблемы некачественной электроэнергии в сетях любых объектов, выражающейся в перегрузке трансформаторов, увеличении потерь мощности, ускоренном старении оборудования, ложных срабатываниях устройств защиты и т.д.
Основыне преимущества:
- сокращают THDI приблизительно в соотношении 1:10;
- уменьшают потери мощности;
- не подвергаются влиянию колебаний частоты – например, при работе от резервного генератора;
- отсутствует риск резонанса с какой-либо гармонической частотой;
- не подвержены перегрузке;
- гибкость в применении;
- в случае необходимости могут программироваться пользователем
для выбора конкретных особенных гармонических частот.
AФГ дают простое в применении решение весьма сложной проблемы. Это очень гибкое решение, которое помогает справиться с будущими изменениями в конфигурации энегосистем различного назначения.
Борьба с гармоническими искажениями – один из элементов мероприятий по повышению как надежности, так и энергоэффективности в
энергоснабжении.
 |
Немного теории. Виды фильтров гармоник.
I. Расстроенные системы КРМ (пассивный расстроенный фильтр)
Пассивные фильтры и расстроенные устройства КРМ - одни из часто используемых традиционных мер. В расстроенных устройствах КРМ фазовые конденсаторы подключаются в сеть индивидуально или группами и регулируются согласно коэффициенту мощности. Фильтр низких частот с коэффициентом расстройки, который более или менее зависит от эффекта широкополосного фильтра (к высоким частотам), произведен посредством схемы фильтра дросселей, которые последовательно соединены с конденсаторами. Это позволяет избежать резонанса и уменьшить некоторые гармоники в электрической сети.
Оптимизация сети с расстроенными системами КРМ (фильтрами гармоник) позволяют достичь следующие преимущества:
- Уменьшение счетов на электроэнергию за счёт устранение реактивной мощности
- Уменьшение счетов на электроэнергию за счёт уменьшенные потерь кВтч
- Предотвращение проблем резонанса и существенных рисков безопасности
- Усовершенствование общего качества мощности (уменьшение THD-U)
- Экономия эксплуатационных затрат
- Задержка или предотвращение новых инвестиций за счёт улучшенного использования оборудования и систем распределения энергии
- Стабилизация процессов производства
- Стабилизация напряжения электропитания
II. Настроенные фильтры гармоник
В особых случаях, таких как слабые (низкая мощность к.з.) электрические сети с одновременно высокими гармоническими нагрузками (например электроприводы постоянного тока или подъёмники для горнолыжников), или в случаях, где компании источника энергии или критические процессы производства требуют низких значений THD-U, что означает, что требуется "идеальное" качество электричества (например центры исследования, полупроводниковые промышленности, большие производственные линии...), может быть необходимо обеспечить большее количество гармонических подавлений, чем стандартными расстроенными устройствами КРМ.
Настроенные фильтры могут быть решением в данных случаях. Настроенные фильтры приспособлены к синусоидальным (гармоническим) токам, которые должны быть поглощены, обычно 5-ая, 7-ая и 11-ая гармоники, и обеспечивают очень низкое полное сопротивление для прохода этих токов с соответствующими частотами. Тогда эти токи ”обрезаются”, и электрическая сеть избавляется от вредоносных синусоидальных токов.
III. AHFI – Активные Фильтры Гармоник
 |
Пассивные устройства КРМ способны компенсировать только некоторые выбранные гармоники. В зависимости от условий электрической сети пассивные устройства КРМ имеют тенденцию к резонансу и могут быть перегружены. Активные фильтры гармоник удовлетворяют цели уменьшения гармоник, вызванных нелинейными потребителями и обеспечивают сверх динамичную реактивную мощность согласно потребностям. Активные фильтры гармоник подключаются параллельно источникам гармоник. Активный фильтр анализирует гармонический диапазон, вызванный нелинейными потребителями и, выдаёт ток коррекции гармоники в противофазе в электрическую сеть. Это значит, что соответствующие гармонические искажения нейтрализованы в точке подключения.
В дополнение к хорошему эффекту фильтрования из-за большого диапазона рабочих частот и превосходных свойств пикового значения тока, сверх высокая динамика (то есть быстрая реакция на изменение гармонических нагрузок) это один из главных преимуществ активного фильтра гармоник (AHFI). Из-за более высокой стоимости в сравнении с пассивными фильтрами, активные фильтры в основном используются в следующих случаях:
- В системах, в которых не возможно или ограничена установка дополнительной емкостной мощности (коэффициент мощности близок к 1)
- Установлен чётко определённый уровень гармоник (THD-U), например важные процессы с длинными производственными линиями (химическая промышленность,производство полупроводников)
- Высокие токи нейтрали (то есть 3-я гармоника)
- Несимметричная нагрузка сети
- Резкопеременные гармоническое искажение и реактивная мощность
- Высокое гармоническое искажение или слабые энергосистемы
Типовые сферы применения
- Нефтяная, газовая и сталелитейная промышленности
- Водяная обработка
- Цементная и автомобильная промышленность
- Производство бумаги
- Оснастка машин, приводная техника (преобразователи частоты, включения сервомоторов, электроприводы постоянного тока, DC питание)
- Сварочное оборудование
- Системы USV, компьютерные центры (компьютерные и сетевые коммутации)
- Банки и информационные центры (серверные)
- Лифтовая промышленность, обеспечение туннелей (вентиляция)
Принцип действия АФГ
Мост широтно-импульсной модуляции преобразователя на основе IGBT мгновенно реагирует на изменения в электросети и поддерживает заданный уровень подавления гармоник даже несмотря на изменения амплитудных значений спектра гармонических искажений. Благодаря технологии быстрого преобразования Фурье, активный фильтр способен подавлять гармоники до 50-го порядка выборочно либо одновременно на усмотрение пользователя, а также приводить в соответствие с ДСТУ и другие параметры электроэнергии. Активные фильтры - это единственные устройства повышения качества электроэнергии, которые способны автоматически менять свои собственные характеристики при изменении параметров сети.
Особенности
- АФГ можно устанавливать параллельно с конденсаторными установками при наличии режекторных фильтров
- АФГ не создает резонанс и не будет влиять на резонансные участки в энергосистеме
- АФГ имеют компактные габариты по сравнению с пассивными фильтрами гармоник
- удобный интерфейс управляющего контроллера
- каждый фильтровой модуль системы способен автоматически изменять свои параметры
- номинальный ток активного фильтра выбирается из расчета:
Iафг = 1,2 х Iном. х THDI(1/100%), где Iном. - номинальный ток сети, THDI - уровень гармоник по току в долях.
Еще раз о преимуществах:
- устранение тока нейтрали;
- дополнительная функция быстрой компенсации реактивной мощности;
- подавление всего спектра высших гармоник - полная очистка сети;
- одновременное устранение несимметрии напряжения по фазам;
- компенсация просадок и скачков напряжения, уменьшение фликкер-эффекта;
- устранение перегрузки силового трансформатора;
- уменьшение потерь мощности;
- продление ресурса оборудования в сети;
- устранение ложных срабатываний устройств релейной защиты.
ООО "Техноэлектро" готово предоставить технико-коммерческие предложения по внедрению систем активных фильтров на любых предприятиях, исходными данными для которого могут являться данные заполненного опросного листа. Кроме того, наше предприятие обеспечивает полный комплекс инжиниринга: от обследования оборудования до сдачи "под ключ" этих систем.
Пример работы активного фильтра:
