Фильтро-компенсирующее устройство Советский патент 1983 года по МПК H02J3/18 

Изобретение относится к электротехнике и в частности к устройствам повышения качества электрической энергии в системах электроснабжения промпредприятий, а именно к устройствам подавления высших гармоник тока и генерации реактивной мощности, необходимой для компенсации нагрузки индуктивного характера, в трехфазных трехпроводных электрических сетях. Известно фильтро-компенсирующее устройство, содержащее последовательные цепи из конденсаторов и реакторов, соединенные звездой 1. Характерной особенностью этого устройства является жесткая связь между числом единиц конденсаторного и реакторного оборудования с одной стороны и числом подавляемых гармоник тока нагрузки с хругой. Действительно, для подавления двух высших гармоник и высокочастотных составляющих спектра тока нагрузки используются по 3-3 9 линейных реакторов и конденсаторов, а для подавления шести гармоник и высокочастотных составляющих спектра тока нагрузки, соответственно единиц каждого вида оборудования. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является фильтрокомпенсирующее устройство, содержащее три цепи, последовательно из конденсаторов и реакторов соединенных звездой таким образом, что к каждой шине трехфазной питающей сети подключен вывод реактора соответствующей цепи 2. Недостатками известных устройств являются избыточность числа единиц реакторного оборудования, значительные погрещности в настройке одной резонансной частоты одновременно у трех цепей, что снижает эффективность фильтрации гармоник, а также уменьшение надежностиг работы оборудования в связи с большим числом контактных соединений. Целью изобретения является упрощение. Поставленная цель достигается тем, что в фильтро-компенсирующем устройстве, содержащем три соединенные звездой основные цепи из последовательно включенных конденсаторов и реактора, три дополнительных цепи из последовательно включенных конденсатора и реактора и три дополнительных конденсатора, при этом реакторы основных и дополнительных цепей и дополнительные конденсаторы подключены к соответствующим фазам питающей сети, к каждой точке соединения конденсатора основной цепи подключены дополнительная цепь реактор-конденсатор, дополнительный конденсатор, которые другими концами подключены к двум фазам питающей сети, неодноименными фазе, к которой подключен реактор данной основной цепи. На чертеже приведена принципиальная электрическая схема фильтро-компенсирую щего устройства. Фильтро-компенсирующее устройство содержит основные последовательные цепи 1,2 и 3, включенные звездой, содержащие линейные реакторы 4-6 и конденсаторы 7-9, соответственно; три дополнительные - цепи, состоящие из линейных реакторов 10-12 и конденсаторов 13-15 соответственно и три дополнительных конденсатора 16-18. Дополнительные цепи 10,13; 11,14; 12,15 и дополнительные конденсаторы 16-18 включены между общими точками реакторов 4-6 и конденсаторов 7-9, соответственно, основных цепей 1-3 и тремя щинами питающей сети Л,В,С, при этом к общей точке конденсаторов 7-9 и линейных реакторов 4-6, соответственно каждой основной цепи , 1 -3, соответственно, присоединены один дополнительный конденсатор и одна дополнительная цепь. В рассечку общей точки 19 соединения основных цепей 1-3 в необходимых случаях могут быть подключены резисторы 20-22, включенные по схеме треугольника (звезды) . Устройство работает следующим образом. Каждая основная цепь, например 1, и подключенные к ее средней точке дополнительные конденсатор 16 и цепь 10, 13 выполняют три основные функции: -подавление двух высщих гармоник тока в трехфазной сети, т.е. создание нулевых сопротивлений между тремя фазами сети на заранее выбранных двух частотах; -подавление высокочастотных составляющих сплошного спектра тока нагрузки, т..е создание практически нулевых сопротивлений между фазами сети и широкой полосе частот за счет емкостей конденсаторов 7,16; 8, 7; 9, 18 соответственно} -генерация несимметричной реактивной мощности, в основном, за счет емкостей конденсаторов 13, 16; 14, 17; 15, 18 соответственно (поскольку емкость конденсаторов 7-9 может выбираться сравнительно малой, необходимой только для фильтраций высщих составляющих спектра тока). Следует отметить, что хотя в отдельности каждая основная цепь 1-3 и подключенные к дополнительные цепи 10,13 и 15 и конденсаторы 16-18 генерируют несимметричную реактивную мощность, в целом устрбйством генерируется симметричная реактивная мощность, поскольку между каждыми двумя фазами питающейсети А,В,С вклю чены параллельно два конденсатора равной мощности, а конденсаторы 7-9 генерируют симметричную раектнвную мощность ввиду симметричного подключения к щинам. При этом, влияние реакторов 4,10; 5,11; 6,12 на генерацию реактивной мощности, т.е. на генерацию реактивного тока на основной частоте сети, можно практически пренебречь. как ввиду их малого сопротивления на основ ной частоте сети, так и ввиду определенной степени симметрии относительно фаз питающей сети по величине потребляемого реактивного тока. Действительно, если реакторы 4-6, подключенные к разным фазам сети, будут определять резонанс напряжений на частотах 2-ой, 3-ей, 4-ой гармоник, соответственно, а реакторы 10, .11 и 12 - соответственно на 11-ой, 7-ой. и 5-ой, то по потребляемому реактивному, току все три звена будут практически в равных условиях Преобразуем четырехлучевую звезду, включенную между шинами А,В,С сети и точкой 19 устройства (т.е. одно из звеньев устройства) в эквивалентный шестиугольник. Получим следуюш,ие величины комплексных сопротивлений, где С, .Cj,..C4.- величины емкостей конденсаторов 13,7 и 16, соответственно; Lji. величины индуктивной реакторов 10,4, соответствен но-, «Л- круговая частота (314 рад/с) 7 ,l-u CfU+C Lt4Ci c.)Ljt(,(Cs+CA ЛВ--ju)C;(LiC4a) ()(). . 1- (i4CiLi Cili C tCriLi1 - .CCiK4). jcJC4Cl-u}4iCi) 7 .- .(.(cM Ai9-jo3Ct(,)(C3LjU}) 2o - l-tJ UCj - CitiKCi CttUl u) Li.CiLi( - j/ Ci(LiC4 CO) 7 l-W LCiLi C Li4CA44lU w4tQW(yCt) i«-JwC3,(i. w4iC,) Как видно, из этих величин, сопротивления обращаются в нуль на двух фиксированных частотах, определяемых вещественными корнями уравнений четвертой степени, составляющих числители функций сопротивлений. Это указывают на описанные функции звеньев устройства. Следует также отметить, что при величинах емкостей конденсаторов 7-9 равных нулю (разрыв) можно получить трехфазное фильтро-компенсирующее устройство, подавляющее щесть фиксированных высщих гармоник тока сети и генерирующее симметричную реактивную мощность. Если же при этом дополнительно взять нулевые значения индуктивностей реакторов 10-12 (закоротка), то можно получить фильтрокомпенсирующее устройство, подавляющее три фиксированных гармоник тока сети, высокочастотные составляющие сплощного спектра тока нагрузки и генерирующее симметричную реактивную мощность. Данные обстоятельства указывают на щирокие функциональные возможности устройства. Использование устройства позволит сократить число единиц реакторного оборудования фильтро-компенсирующего устройства, повысить его эффективность по подавлению высщих гармоник тока в сети, повысить надежность, снизить капитальные и эксплуатационные затраты.

ФИЛЫРО-КОМПЕНСИРУЮЩЕЕ устройство, содержащее три соединенные звездой из последовательно включенных конденсаторов и реактора, три дополнительных цепи из последовательно включенных конденсатора и реактора и три дополнительных конденсатора, при этом реакторы основных и дополнительных цепей и дополнительные конденсаторы подключены к соответствующим фазам питающей сети, отличающееся тем, что, с целью упрощения к каждой точке соединения конденсатора и реактора основной цепи -подключены дополнительная цепь реактор-конденсатор и дополнительный конденсатор, которые другими концами, подключены соответственно к двум фазам питающей сети, неодноименными фазе подключения реактора основной цепи.