Фильтросимметрирующее устройство

 

1 л

Союз Советснмк

Социалистических республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ . (61) Дополнительное к авт. свнд-ву (22) Заявлено 03.03.78 (21) 2585964/2407 с присоединением заявки М (23) Приоритет (51)М. Кл.

Н 02 3 3/26

Гесудеретееекнк еееапет

СССР ее декан ееебретенк» к еткрнтее (53) УДK621.316. .76121 (088.8) Опубликовано 25.04.80. Бюллетень М 15

Дата опубликования описания 25.04.80 (72) Автор изобретения

Ю. С. Михайлец

Украинское отделение Всесоюзного государственного научно-исследовательского и проектно-конструкторского института "ВНИПИэнергопром" (7l ) Заявитель (54) ФИЛЬТРΠ— СИММЕТРИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к электротехнике н может быть использовано в электрических сетях с несимметричными и нелинейными нагрузками для одновременного симметрирования режима и KQMIIGHGBQHH реактивной мощности на основной частоте сети, а также фильтрации высших гармонических.

Известны фильтро-симметрирующие устрой:тва (ФСУ) с соединением двух индуктивных и одного емкостного элементов по схеме звезда (1) и (2). На основной частоте питающей сети установленная мощность этих ФСУ соизмерима с мощностью несимметричной нагрузки.

Одним из основных недостатков таких устройств является низкое индуктивное значение коэффициента мощности на входе схемы

cos О ч 0,561.

Известны также ФСУ, состоящие из индуктивности с промежуточным отводом, делящим ее на равные магнитосвязанные части (3).

Выводы индуктивности имеют гальваническую связь с двумя фазами сети. Промежуточный отвод индуктивности через конденсатор гальванически связан с третьей фазой сети.

Для получения требуемого значения коэффициента мощности симметрированной сети последовательно к каждой части индуктивности

5 подключены воздушные индуктивности. Так как мощность последних не превышает 8% мощности индуктивности, то при использования

ФСУ для целей симметрирования однофазной .то нагрузки и фильтрации высших гармонических установленная мощность его реактивных элементов, как и в ФСУ (1), соизмерима с мощностью однофазной нагрузки.

В ФСУ с электромагнитной связью (3), при15 пятом за прототип, также как и в ФСУ (1), на одно из линейных напряжений подключены только индуктивные элементы, имеющие на частотах высших гармонических большое сопротивление.

На другие же линейные напряжения подключены индуктивно-емкостные элементы.

Так как в этом случае сопротивление взаимоиндукции частей индуктивности на фильтрацию высших гармоник влияния не оказывает, то

Ь -XQ,, н ;. для ослабления несинусоидальности в питающей сети эквивалентные сопротивления воздушной индуктивности и конденсаторной батареи на частотах одной из высших гармоник подбираются равными нулю.

В результате большой асимметрии упомянутых двухполюсников ФСУ, даже на частотах фильтруемых высших гармоник, в питающей сети наблюдается сушественная остаточная несинусоидальность питающего напряжения. Из-за недостаточной эффективности фильтрации прототипа в ряде случаев и в особенности в электрических сетях с повышенным содержанием высших гармоник не удается добиться требуемого качества электрической энергии в них.

С целью ослабления несинусоидальности напр жения сети в требуемых пределах и ненарушения симметрии режима на основной частоте сети требуется дополнительная установка трехфазных симметричных силовых фильтров, что ведет к существенному ухудшению весогабаритных показателей установленного оборудования.

Цель изобретения — повышение эффективности фильтрации высших гармоник в электрическ:)й сети и снижение мощности установленного оборудования.

Это достигается тем, что фильтро-симметрирующее устройство, содержащее индуктивный элемент с двумя магнитосвязанными соединенными последовательно обмотками, общая точка которых чере.". конденсатор подсоединена к одной из фзэ сети, и двумя дополнительными обмотками, связанными с магнитосвязанными, выводы которых присоединены к двум фазам сети, снабжено двумя конденсаторами, каждый из которых подсоединен одним выво,дом к выводу одной из магнитосвязанных обмоток, а вторым выводом — к выводу связанной с ней дополнительной обмотки.

На чертеже изображена электрическая схема ФСУ.

ФСУ имеет индуктивность l с промежуточным отводом, делящим ее на равные магнитосвязанные части, конденсаторную батарею 2, дополнительные конденсаторы 3 и 4, воздушные индуктивности 5 и 6.

Индуктивность 1, воздушные индуктивности

5 и 6 и дополнительные конденсаторы 3 и 4 имеют гальваническую связь с двумя фазами

А и В сети.

Промежуточный отвод индуктивности 1 через конденсатор 2 гальванически связан с третьей фазой сети С. К этой и второй фазам (C, В) подключена несимметричная нагрузка 7

На основной частоте питающей сети конденсатооы 3 и 4 полностью или частично компеи729750

4 сируют индуктивности 5 и 6 соответственно.

Так как мощность упомянутых реактивных элементов мала в обоих случаях, то векторы пульсирующих мощностей индуктивности 1 и конденсаторной батареи 2 ФСУ практически совпадают по фазе и находятся в противофазе с вектором пульсирующей мошности несимметричной нагрузки 7. Достигается равенство установленных мощностей элементов ФСУ и несимметричной нагрузки.

Подключение реактивных элементов ФСУ позволяет рационально осуществить не только полное симметрирование режима на основной частоте сети, но и частичное симметрирсвание, при котором использование реактивных элементов устройства может повышаться дополнительно.

Условие полного симметрирования предлагаемого устройства может быть записано в

20 таком виде где 5„— кажущаяся мощность несимметричной нагрузки, ;> Ч вЂ” суммарная реактивная мощность кон° 1 денсаторов и индуктивностей устройства.

В зависимости от характера сопротивления сети, соотношения реактивных мощностей в узле подключения нагрузок и мощности элементов ФСУ получаются различные значения коэффициента мощности сети, Требуемое значение коэффициента мощности сети (при сохранении приведенного выше условия симметрирования) получается соответствующим подбором мощностей нндуктивнссти 1 и конденсаторной батареи 2. Это оказывается возможным вследствие того, что изменение мощности индуктивности 1 не вызывает нарушения условия фильграции высших гармонических.

Условие фильтрации для заявляемого устройства имеет следующий вид:

2х+х =9 х

45 Сд ь где Х и Хсд — емкостные сопротивления конденсаторной батареи и дополнительного конденсатора:, Х вЂ” индуктивное сопротивление

$6 воздушной индуктив ности; — порядковый номер фильтруемой гармоники.

При использовании дополнительных конденсаторов приведенное выше условие фильтрации в отличие .от прототипа справедливо для трех двухполюсников ФСУ и при выполнении этого условия и укаэанных выше условий одним заявляемым устройством обеспечивается не только симметрирование режима и компенсация реактивной мощности на основной частоте сети, но и устраняется несинусоидальность во всех фазных и линейных напряжениях сети (без дополнительно установленного оборудования), к тому же энергетические характеристики устройства остаются высокими.

Использование новых элементов — дополнительных конденсаторов выгодно отличает предлагаемое фильтро-симметрирующее устройство от указанного прототипа, так как в связи с этим возникают дополнительные фильтровые звенья н увеличивается эффективность фильтрации высших гармонических в трехфаэных и линейных напряжениях сети.

В результате не требуется установка дополнительной мощности оборудования (трехфазных симметричных фильтров), что позволяет для повышения качества электрической энергии в сетях с несимметричными и нелинейными нагрузками симметрирования режима сети, получения требуемого значения коэффициента мощности на основной частоте и фильтрации высших гармонических, использовать одно..описываемое комплексное устройство.

Фильтро-симметрирующее устройство, содержащее индуктивный элемент с двумя магнитоЦНИИПИ Заказ 1299)49 Тираж 783 Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Формула изобретения

729750 б связанными соединенными последовательно обмотками, общая точка которых через конденсатор подсоединена к одной из фаз сети, и двумя дополнительными обмотками, связанны. ми с магнитосвязанными) Выводы KoIopbIx присоединены к двум фазам сети, о т л ич а ю ш е е с я тем, что, с целью повышения эффективности фильтрации высших гармоник в электрической сети и снижения мощности

10 установленного оборудования, оно снабжено двумя конденсаторами, каждый из которых подсоединен одним выводом к выводу одной из магнитосвязанных обмоток, а вторым выводом — к выводу связанной с ней дополнитель15 ной обмотки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе .

1. Кузнецов В. Г. и Шидловский А, К.

Фильтро-симметрирующие устройства для повы.

20 шения качества электроэнергии в сетях.—

"Электричество", No 2, 1976, с. 27 — 32.

2. Шидловский А. К., Кузнецов В. Г., Москаленко Г. А. и Михайлец Ю. С. Анализ фильтро-симметрирующих устройств с улучшенными энергетическими показателями. — В кн.

Повышение эффективности устройств преобразователей техники. Институт электродинамики АН УССР, К., 1976, с, 13 — 14.

3. Авторское свидетельство СССР Р 549857.

30 кл. Н 02 7 33/ 2266, 1975.