Трехчастотное трехфазное фильтрокомпенсирующее устройство

 

Трехчастотное фильтрокомпенсйрующее устройство к промышленной энергетике и может быть использовано в электрических сетях промышленных предприятий с нелинейными нагрузками для компенсации реактивной мощности. Цель повышение экономичности и эффективности . Для этого устройство содержит три трехфазные группы конденсаторно-реакторных ветвей, причем первая и вторая конденсаторные ветви соединены в звезду, а каждая конденсаторно-реакторная ветвь включена между фазным зажимом сети и точкой соединения конденсаторов и реакторов второй группы конденсаторно-реакторных ветвей. Все ветви подключены к соответствующим сети конденсаторам. Мощность элементов ветвей второй группы равна суммарной мощности элементов первой и третьей ветвей , по мощности равных между собой. При этом условии настройка ветвей всех трех групп на 7 гармонику и их соединении, как указано выше, обеспечивается одновременная фильтрация 5-й,, 7-й и 11-й гармоник. Однотипность оборудования,и настройки ветвей обеспечивает высокую живучесть устройства и его надежность. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. сл с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Н 02 J 3/18

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4437172/07 (22) 07,06.88 (46) 07,03.92. Бюл. N 9 (71) Тольяттинский политехнический институт (72) А,А.Яценко (53) 621.316.176(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N ".206878, кл. Н 02 J 3/18, 29.07.93, Жежеленко И.В, Высшие гармоники в системах электроснабжения промпредприятий. — М,: Энергия, 1984, с. 132. (54) ТРЕХЧАСТОТНОЕ ТРЕХФАЗНОЕ

ФИЛЬТРОКОМПЕНСИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО (57) Трехчастотное фильтрокомпенсирующее устройство к промышленной энергетике и может быть использовано в электрических сетях промышленных предприятий с нелинейными нагрузками для компенсации реактивной мощности, Цель—

Изобретение относится к промышленной электротехнике и может быть использовано в электрических сетях про-. мышленных предприятий с нелинейными нагрузками (типа дуговых электропечей, мощных сварочных установок и т.д.) для компенсации реактивной мощности и фильтрации высших гармоник тока.

Известны многочастотные трехфазные фильтрокомпенсирующие устройства, содержащие несколько (например, три) групп. трехфазных конденсаторно-реакторных ветвей, соединенных либо в виде трех отдельных силовых режекторных фильтров, либо в виде одного трехчастотного комби„„5U 1718326 А1 повышение экономичности и эффективности. Для этого устройство содержит три трехфазные группы конденсаторно-реакторных ветвей, причем первая и в-орая конденсаторные ветви соединены в звезду. а каждая конденсаторно-реакторная ветвь включена между фазным зажимом сети и точкой соединения конденсаторов и реакторов второй группы конденсаторно-реакторных ветвей, Все ветви подключены к соответствующим сети конденсаторам, Мощность элементов ветвей второй группы равна суммарной мощности элементов первой и третьей ветвей, по мощности равных между собой. При этом условии настройка ветвей всех трех групп на 7 гармонику и их соединении, как указано выше, обеспечивается одновременная фильтрация 5-й,, 7-й и 11-й гармоник.

Однотип ность оборудования, и настройки ветвей обеспечивает высокую живучесть устройства и его надежность. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. нированного фильтра. обеспечивающих фильтрацию трех основных высших гармоник тока сети (например, 5-й, 7-й и 11-й).

Недостатком известных схем трехчастотных фильтрокомпенсирующих устройств с тремя отдельными режекторными фильтрами (РФ), а также и с трехчастотными комбинированными фильтрами (КФ) является сложность обеспечения однотипности и взаимозаменяемости элементов обо рудования (в частности, фильтровых реакторов) при фильтрации определенных (вполне конкретных для промышленных электрических сетей) высших гармоник.

1718326

20

35

Наиболее близким к изобретению является устройство, одним иэ вариантов которого является схема, содержащая три трехфазные группы конденсаторно-реакторных ветвей, каждая иэ которых соединена звездой с общей точкой реакторов, и, выбранная по параметрам своих элементов с расчетом фильтрации одной из трех высших гармоник (например, 5-й, 7-й или 11-й), В подобном схемной структуре устройства при использовании однотипных конденсаторов не обеспечивается требование однотипности и взаимозаменяемости фильтровых реакторов (отношение сопротивлений реакторов является дробным), что приводит к увеличению стоимости устройства, усложнению задачи резервирования и, как следствие, снижению надежности работы и других потребительских свойств устройства. При однотипности реакторов не обеспечивается однотипность конденсаторов.

Целью изобретения является обеспечение однотипности и взаимозаменяемости и повышение эффективности использования всех силовых элементов оборудования трехчастотного фильтрокомпенсирующего устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве; содержащем три трехфазные группы конденсаторно-реакторных ветвей, две из этих групп (первая и вторая) соединены каждач звездой с общей точкой реакторов и с подключением к фазным зажимам питающей сети внешними зажимами конденсаторов, а каждая из конденсаторно-реакторных ветвей третьей группы включена между фазным зажимом питающей сети и общей точкой конденсатора и реактора ветви второй группы, при этом конденсаторнореакторные ветви всех трех групп выбраны по своим параметрам элементов с расчетом фильтрации одной и той же второй (промежуточной) из трех фильтруемых устройством высших гармоник (7-й в устройстве фильтрации, 5-й, 7-й и 11-й гармоник), а по мощности элементы ветвей второй группы выбраны равными суммарной мощности одинаковых между собой ветвей первой и третьей групп, включенных по общеизвестной схеме. При разработке шкалы (ряда) мощностей серийных устройств такое решение позволяет использовать однотипные конденсаторы и уменьшить число типоисполнений фи.,ьтровых реакторов в 2,5 — 3 раза.

На фиг.1 приведена принципиальная схема трехчастотного фильтрокомпенсирующего устройства; на фиг.2 — графики модифицированных частотных характеристик (МЧХ), поясняющих эффективность фильт. рации определенных гармоник (5-й, 7-й и

11-й) при двух различных относительных значениях генерируемой в сеть реактивной мощности (0*ф = 2,5% по верхнему и 0 yg =

= 5,0% по нижнему графику МЧХ, фиг.2).

Устройство (фиг.1) содержит три трехфазные группы конденсаторно-реакторных ветвей: конденсаторы и реакторы первой группы ветвей 1 и 2, конденсаторы и реакторы второй группы ветвей 3 и 4, конденса-торы и реакторы третьей группы ветвей 5 и

6. В более общем случае каждое изображение одного конденсатора (фиг.1) представляет собой однотипную ветвь (модуль) параллельных конденсаторов. Первая (1,2) и вторая (3,4) конденсаторно-реакторные ветви соединены в каждой группе звездой с общей точкой (01 и Oz) реакторов (2 и 4) и с подключением к фазным зажимам А, В, .С питающей сети внешними зажимами конденсаторов (1 и 3). Каждая конденсаторнореакторная ветвь третьей группы (5 и 6) включена между фазным зажимом питающей сети (В или С, или А) и общей точкой (7 или 8, или 9) конденсатора (ветви двух параллельных конденсаторов или конденсаторных модулей) 3 и реактора 4 второй группы конденсаторно-реакторных ветвей.

Конденсаторы 5 третьей группы ветвей могут быть подключены своим внешним зажимам каждый либо к тому же фазному зажиму сети, что и конденсатор соответствующий ветви второй группы, либо к зажиму другой (one режаю щей ил и отста ю щей) фазы сети, как это показано на фиг.1, Порядки фильтруемых гармоник при этом сохраняются, но во втором случае (фиг.1) уменьшается токовая нагрузка реакторов 4 и несколько уменьшается ширина зоны эффективной фильтрации меньшей (5-й) из фильтруемых гармоник. Мощность ветвей второй группы (конденсаторов 3 и реакторов 4) равна суммарной мощности первой и третьей ветвей, по мощности равных между собой,или число параллельных однотипных конденсаторов 3 в ветвях второй группы в два раза больше, чем число параллельных конденсаторов 1 или 5 в ветвях первой или третьей группы. Сопротивление (индуктивность) каждого из реакторов 4 соответственно в два раза меньше, чем сопротивление (индуктивность) одного из реакторов 2 или 6., При настройке конденсаторно-реа кторных ветвей всех групп на 7-ю гармонику и их соединений между собой с фазными зажимами питающей сети в соответствии (фиг.1) обеспечивается эффективная фильтрация б-й, 7-й, 11-й и даже 13-й высших гармоник при широком изменении пара 1 718326 метров(сопротивления или мощности) питающей сети, что подтверждается графиками модифицированных частотных характеристик (МЧХ) KM (и), приведенными на фиг„2 (а — при относительной мощности устройства от мощности сети Q ф = 2,5% и б — при

Q*y g = 5.0 ), где Км = 2,0 — зона эффективной фильтрации со снижением тока фильтруемой гармоники в питающей сети в 3 и более раза; KM = 1,0- зона предварительной (приемлемой) фильтрации; KM = 0 — зона отсутствия фильтрации и отсутствия резонанса;К -10-зоxaначальногорезонансаустройст-. ва ; Км = -2,0 — зона активного или . опасного параллельного резонанса фильтрокомпенсирующего устройства с питающей сетью (с усилением высших гармоник в сети в 3 и более раза).

Так, например, при мощности О*ф -=

=.2,5 (фиг.2а), относительное значение тока 11 — и гармоники в сети равно 0,11 или этот ток уменьшается в 9 раз. Практически это способствует полной фильтрации 11-й гармоники (ток 13-й гармоники здесь равен

0,2 или уменьшается в 5 раз). При мощности

Q* 5,0 эффективность фильтрацйи 11-й и 13-й гармоник еще более возрастет (уменьшение токов этих гармоник в 15 и в 9 раз).

Применение предлагаемого устройства практически исключает необходимость использова н ия специал ьных фил ьтров 11-й и

13-й высших гармоник, Рассмотрим пример обеспечения высокой живучести и надежности работы предлагаемого устройства при выходе из строя любого конденсатора или любого реактора.

В этом случае наиболее необходимым является сохранение эффективной фильтрации

5-й и 7-й высших гармоник, Фильтрация 7-й гармоники обеспечивается тем, что на нее настроена каждая из трех групп конденсаторно-реакторных ветвей, которая так же, как и первая на фиг.1, может быть использована в виде самостоятельного фильтра 7-й гармоники (РФ-7), Для фильтрации

5-й гармоники достаточно использовать работоспособные элементы двух других групп ветвей, либо отключив третью группу и включив реакторы 6 последовательно с реакторами 4 и конденсаторами 3, либо включив конденсаторы 3 последовательно с

5 реакторами 6,отключив элементы 4 и 5 (a зависимости от вышедших из строя элементов). При длительных режимах эксплуатации (десятки лет) обеспечение высокой живучести и надежности работы может

10 иметь решающее значение, так в этом случае выпуск резервных элементов оборудования уже прекращается, а переход на эксплуатацию новых выпускаемых устройств требует новых затрат

Формула изобретения

1. Трехчастотное трехфазное фильтрокомпенсирующее устройство, содержащее три трехфазных группы конденсаторно-ре20 акторных ветвей, каждая из которых выполнена в виде последовательно включенных реактора и конденсатора, при этом каждая из первой и второй групп ветвей соединена между собой в звезду с общей точкой реак25 торов и подключена к фазам питающей сети выводами конденсаторов, а параметры реакторов и конденсаторов первой группы выбраны исходя из эффективной фильтрации промежуточной из трех фильтруемых

30 гармоник, о тл ич а ю ще ес я тем, что, с целью повышения эффективности и экономичности, конденсаторно-реакторные ветви третьей группы включены между фазами питающей сети и точкой соединения кон35 денсатора и реактора ветви второй группы, при этом параметры конденсаторов и реакторов второй и третьей ветвей выбраны исходя из фильтрации той же промежуточной из трех фильтруемых гармоник, а мощность

40 ветви второй группы равна суммарной мощности одинаковых между собой ветвей первой и третьей групп.

2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что конденсаторно-реакторные вет45 ви третьей группы включены между общими точками конденсаторов и реакторов одной фазы ветви второй группы и неодноименным этой фазе зажимом питающей сети.

1718326

2,0

-с

442. 2

Составитель А. Яценко

Техред M,Ìîðãåíòàë Корректор Т, Малец

Редактор Н. Гунько

Заказ 888 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101