Фильтр высших гармоник тока

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Соеетсних

Социалистических

Республик (1)907686 (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 260680 (21) 2945930/24-07 (31) М. Кд.з

Н 02 J 1/02 с присоединением заявки №вЂ” (23) ПриоритетГосударственным комитет

СССР по делам изобретений и открытий (Щ УДК 62 1 ° 372 °

° 542 (088. 8) Опубликовано 230282. бюллетень ¹ 7

Дата опубликования описания 2302.82 (72) Авторы изобретения

AN Берковский, Ж.И. Воронина, В.И. Емельянов, С.С. Клямкин, Ю.С. Крайчик и С.Я. Петров

Научно-исследовательский институт постоянного тока и Ордена

Октябрьской Революции всесоюзный государственный .проектноизыскательский и научно-исследовательский институт энергетических систем и электричес хсетей "Энергосетьпроект" (7! ) Заявители (54) ФИЛЬТР ВЫСШИХ ГАРМОНИК ТОКА., i !

Изобретение относится к электро- технике и может быть использовано в электропередачах постоянного тока.

Известно устройство для компенсации реактивной мощности, выполняющее функции фильтра высших гармоник тока, состоящее из конденсаторной батареи, включенной последовательно с реактором, причем конденсаторная батарея составлена из двух последовательно соединенных частей, одна из которых совместно с реактором образует фильтр гармоники основной частоты, к зажимам которого подключается активное сопротивление. При такой схеме ток основной частоты через активное сопротивление не протекает, потери энергии в нем и в устройстве в целом снижаются (1).

Недостатком такого устройства является высокий уровень напряжений, воздействующих на активное сопротивление, подключенное параллельно реактору. Класс изоляции резистора и реактора должен быть одинаковым и достаточно высоким. Высокий класс изоляции реализуется в аппаратах с масляной изоляцией, что при большой расчетной мощности единичного резистора создает значительные техl

2 нические трудностй"с-- BopoM выделяющегося в нем тепла. Высоковольтные мощные резисторы имеют большие габариты и высокую стоимость, поэтому в мощных электропередачах постоянного тока применение такого устройства экономически не оправдано.

Наиболее близким к предлагаемому является фильтр высших гармоник тока, состоящий из последовательно включенных конденсаторной батареи, реактора и резистора (2).

Недостатком известного устройства является то, что в активных сопротивлениях имеют место не только потери энергии, обусловленные током соответствующей гармоники и дающие необходимый демпфирующий эффект, но и неоправданные потери от протекающего по этим сопротивлениям То ка основной частоты. По величине эти составляющие потерь энергии примерно одинаковы.

Для передач постоянного тока

25 такого класса, как электропередача

Экибастуэ-Центр (1500 кВ, 6000 МВт) суммарные потери мощности в устройствах компенсации достигают большой величины (десятки МВт), что отрица30 тельно отражается на КПД передачи.

907686

Снижение потерь за счет уменьшения величины активного сопротивления в цепи фильтра возможно лишь до определенного предела, зависящего от способа и точности резонансной настройки фильтров. При дальнейшем уменьшении сопротивлений теряется их демпфирующий эффект, что может привести к опасной перегрузке фильтроаого оборудования.

Цель изобретения — снижение по- 10 терь энергии в устройствах для компенсации реактивной мощности и фильтрации высших гармоник тока, Указанная цель достигается тем, что в фильтре высших гармоник тока, )5 содержащем последовательно включенные конденсаторные батареи, основной реактор и резистор, параллельно указанному .резистору включен дополнительный реактор, индуктивное сопротивление которого на.основной гармонике в 4-10 раз меньше активного сопротивления резистора. B качестве дополнительного реактора может быть использована часть обмотки реактора.

На фиг. 1 дана электрическая схема фильтра высших гармоник токар на фиг. 2 — возможная модификация предлагаемого устройства.

Устройство состоит из последовательно включенных конденсаторной батареи 1, основного реактора 2 и резистора 3. Параллельно резистору 3 включен дополнительный реактор 4, разгружающий резистор 3 от тока основной частоты и тем самым снижающий потери энергии в устройстве.

° Если реактивное сопротивление дополнительного реактора 4 на основ- 4() ной частоте в k раз меньше активного сопротивления резистора 3, шунтируемого этим реактором 4, то активные потери н резисторе 3 от тока основной частоты снижаются в (k +1) Ра44

При k = 4-10 резистор 3 почти полностью разгружается от протекания через него тока основной частоты, и потери в нем практически определяются тОлькО тОкОм частОты настройки фильтра. На частоте настройки фильтра в 5-13 раз превыаающей основную частоту, реактивное сопротивление дополнительного- реактора 4 соответственно увеличивается, становится больше активного сонротивлеиия резистора 3, эффект шунтирования резко снижается, и активное сопротивление резистора 3 сохраняет свои демпфирующие свойства. При таком выборе параметров индуктивность дополнитель- а() ного реактора 4 оказывается s 3050 раз меньше индуктивности реактора

2, соответственно, в 30-50 раз снижаются и импульсные напряжения, воздействующие на дополнительный реак- 65 тор 4 и соединенный с ним параллельно резистор 3.

Дополнительный реактор 4 выполняет часть обмотки основного реактора 2, параллельно отпайкам которого включается резистор 3. Величина индуктивности части реактора 2, параллельно которой подключается резистор 3, определяется теми же условиями, что и для основного варианта.

Среднегодовые потери энергии в устройствах компенсации реактивной мощности почти поровну распределяются между потерями от тока основной частоты и от тока фильтруемых гармоник, поэтому предлагаемое устройство позволяет примерно в два раза снизить суммарные потери энергии и соответственно уменьшить расчетную мощность резисторов.

Уменьшение расчетной мощности еди. ничного резистора и снижение класса изоляции позволяет упростить конструкцию и снизить стоимость этих аппаратов. Резистор может быть выполнен с естественным воздушным охлаждением, для его активного элемента (металлическая лента или спираль) можно испольэовать материал с большим удельным электрическим сопротивлением и высокой рабочей температурой (например, иихром). Габариты и стоимость дополнительного реактора (катушки индуктивности, которая может быть выполнена с магнитным сердечником) также невелики (из-эа малой индуктивности и низкого класса изоляции).

Расчеты, выполненные на стадии рабочего проектирования устройства компенсации реактивной мощности фильтров высших ràðìoíèê тока для подстанций электропередачи постоянного тока Зкибастуз-Центр, показали, что использование предлагаемого изобретения позволяет снизить расчетные среднегодовые потери энергии в устройствах компенсации реактивной мощности не менее, чем на 25 млн. кВт час, ослабить требования к точности настройки фильтровых звеньев и отказаться от регулирования индуктивности Основных реакторов под нагрузкой.

Формула изобретения

1. Фильтр высших гармоник тока, состоящий из последовательно включенных конденсаторной батареи, основного реактора и резистора, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью снижения потерь энергии, параллельно резистбру включен дополнительный реактор,. индуктивное сопротивление которого на основной

907686

Фиа/

Составитель Л. Дементьева

Редактор Л. Гратилло Техред Т.Маточка Корректор А. Ференц

Подписное

Эаказ 609/65 Тираж 670

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г. ужгород, ул. Проектная, 4 гармонике в 4-10 раз меньше активного сопротивления резистора.

2. Фильтр по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что в качестве дополнительного реактора используется часть обмотки реактора.

Источники «нформации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

В 356733, кл. Н 02 Я 1/02, 1972.

2. Журнал Электра В 63, Париж, 1979, с. 65 }02.