Трехфазное комбинированное фильтрокомпенсирующее устройство Советский патент 1992 года по МПК H02J3/18 

ша/

Изобретение относится к промышленной энергетике, а именно к устройствам повышения качества и снижения потерь электрической энергии, и может быть использовано в сетях электроснабжения промышленных предприятий с нелинейными нагрузками для компенсации реактивной мощности и фильтрации высших гармоник тока.

. Известны трехфазные комбинированные фильтрокомпенсирующие устройства, обеспечивающие эффективную фильтрацию нескольких (например, трех) высших гармоник тока и содержащие несколько (например, три) трехфазных групп конденсаторов и фильтровых реакторов ключенных между собой либо в виде одного трехчастот- ного комбинированного фильтра, либо в виде параллельного включения одночастотного режекторного и двухчастотного комбинированного фильтров.

Недостатком известных устройств является трудность выбора параметров однотипных элементов, обеспечивающих эффективную фильтрацию трех заданных высших гармоник (в промышленных системах электроснабжения это обычно 3-я, 5-я и 7-я или 5-я, 7-я и 11-я гармоники). Это ограничивает функциональные возможности и область практического использования известных устройств.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство, содержащее три трехфазные группы фильтровых реакторов и три трехфазные группы конденсаторов (ветвей параллельных конденсаторов),-в котором одна группа конденсаторов и три группы соединены между собой в звезду с общей точкой реакторов третьей группы, а две другие группы конденсаторов включены между фазными зажимами питающей сети и общими точками реакторов первой и второй групп общими точками реакторов второй и третьей групп.

Недостатком известного является ограничение функциональных возможностей устройства при фильтрации определенных высших гармоник в промышленной системе электроснабжения, недостаточно эффективное использование однотипных элементов оборудования (в частности высокая токовая нагрузка реакторов третьей группы, величина тока через которые равна сумме токов трех ветвей),

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства, снижение токовой нагрузки отдельных элементов, уменьшение числа типоис- полнений фильтровых реакторов при обеспечении эффективной фильтрации

определенных (заданных) высших гармоник.

Трехфазное комбинированное фильтро- к.омпенсирующее устройство выполняется в виде параллельного включения двух силовых фильтров, одночастотного режекторного, настроенного на вторую (промежуточную) из трех фильтруемых гармоник, и двухчастотного комбинированного, на0 строенного на первую (более низкую) и третью (более высокую) из трех фильтруе-. мых гармоник, и содержащего две трехфаз- ные группы конденсаторов и две трехфазные группы реакторов. При этом

5 две группы реакторов комбинированного фильтра и одна группа конденсаторов соединены между собой последовательно .а звезду с общей группой реакторов и с подключением к фазным зажимам питающей

0 сети внешних зажимов конденсаторов. Третья группа конденсаторов соединена между собой треугольником, в.ершины которого подключены к общим точкам двух групп реакторов двухчастотного комбини5 рованного фильтра.

На фиг.1 приведена принципиальная электрическая схема предлагаемого трехфазного комбинированного фильтроком- пенсирующего устройства; на фиг,2 0 графики модифицированных частотных ха рактеристик (МЧХ), поясняющие эффективность фильтрации 3-й, 5-й и 7-й высши

гармоник при различных уровнях генерируемой в сеть реактивной мощности (ОфЈ

5 2.5% (а) и 5,0% (б)),

Устройство содержит три трехфазные группы конденсаторов или ветвей паралт лельных конденсаторов 1-3 и три трехфазные группы фильтровых реакторов 4-7 е

0 соединением последовательно между собой одной (первой) группы конденсаторов 1 и одной (первой) группы фильтровых реак торов 4 звездой с общей точкой Q(- реакторов 4.

5 Первая группа конденсаторов 1 своими внешними зажимами подключена к фазным зажимам (к шинам) А, В и С питающей сети. Каждая из трех ветвей (фаз), состоящих из конденсатора (параллельных конденсато0 ров) 1 и реактора 4, настроена на внешнюю (промежуточную) из трех гармоник, фильтруемых устройством, т.е. на 5-ю гармонику в устройстве с фильтрацией 3-й ,5-й и 7-й гармоник или на 7-ю гармонику в устройстве

5 с фильтрацией 5-й, 7-й и 11-й гармоник. Кон-денсаторы 2 второй группы, реакторы 5 второй группы и реакторы 6 третьей группы соединены между собой последовательно в звезду с общей точкой 02 реакторов бис подключением к фазным зажимам А, В и С

питающей сети внешних зажимов конденсаторов 2,

Третья группа конденсаторов соединена между собой треугольником, вершины которого подключены к общим точкам второй 5 и третьей 6 групп реакторов.

По описанной схемной структуре соединения между собой трех групп конденсаторов и трех групп фильтровых реакторов может быть реализован ряд вариантов кон- кретных устройств, обеспечивающих фильт- рацию трех определенных (заданных) высших гармоник. В промышленных системах электроснабжения эти гармоники вполне конкретны и структура устройства дополняется конкретными признаками соотношений параметров отдельных групп элементов. В частности, обеспечение эффективной фильтрации 3-й,... 5-й и 7-й гармоник обеспечивается при выбореод- нотипными взаимозаменяемыми между собой фильтровыми реакторами 4-6 всех трех групп и при одинаковом числе параллельных конденсаторов 1 и 2 первой и второй группы; число конденсаторов 3 в третьей группе при этом выбирается в два раза меньшим, чем в группе 1 или 2 (на схеме f фиг.1 ,изображено в виде отдельных конденсаторов). Эффективность работы такого устройства иллюстрируется- графиками МЧХ (фиг.2), где значение коэффициента Км(п) 2,0 соответствует снижению потерь энергии, вызванных протеканием токов высших гармоник, в 10 и более раз. (полная фильтрация): Км(п) 1,0 - снижению потерь энергии в 2 и более раз (до 10) или частичная фильтрация; Км(п) 0 - отсутствие фильтрации и отсутствие резонанса; Км(п) -1,0,- зона начальной стадии параллельного резонанса и Км(п) -2,0 - активного или опас- ного параллельного резонанса устройства с питающей сетью.

Практически для третьей гармоники основным требованием является надежное исключение опасного резонанса, а для 5-й и 7-й высших гармоник - их эффективная фильтрация. Приведенная (фиг.1) схема фильтрокомпенсирующего устройства полностью отвечает этим требованиям на основе трех групп однотипных взаимо-

заменяемых фильтровых реакторов, что способствует повышению надежности устройства, уменьшению резерва, снижению расходов на изготовление элементов силового оборудования и повышению ряда других показателей потребительской стоимости, технике - экономической эффективности и конкурентоспособности.

При других порядках фильтруемых гармоник (например, 5-й, 7-й и 11-й) эффективность предлагаемой схемной структуры устройства достигается на основе двух групп однотипных взаимозаменяемых реакторов (например, первой 4 и второй 5). Однако при разработке ряда шкалы мощностей типовых промышленно выпускаемых устройств также достигается эффективная фильтрация заданных высших гармоник при высоком использовании основных силовых элементов оборудования, отличающегося уменьшенным числом типо- исполнений.

Формула изобретения Трехфазное комбинированное фильтро- компенсирующее устройство, содержащее три трехфазные группы фильтровых реакторов и три трехфазные группы конденсаторов, выполненные из параллельно включенных конденсаторов, первая группа конденсаторов соединена последовательно с первой группой реакторов по схеме звезды с общей точкой реакторов и подключением к сети свободными выводами конденсаторов, вторая группа конденсаторов соединена последовательно с второй и третьей группами реакторов по схеме звезды с общей точкой реакторов третьей группы и подключена к сети свободными выводами конденсаторов второй группы, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и уменьшений числа типоисполнений реакторов, конденсаторы третьей группы соединены между собой по схеме треугольника и подключены к точкам соединения реакторов второй и третьей групп, при этом параметры конденсатора и реактора первой группы выбраны исходя из эффективной фильтрации промежуточной из трех фильтруемых гармоник.

2Д1

Ц

О

-W

-2,0

Изобретение относится к промышленной энергетике, а именно к устройствам повышения качества и снижения потерь электрической энергии, и может быт использовано в сетях электроснабжения промышленных предприятий с нелинейными нагрузками для компенсации реактивной мощности и фильтрации высших гармоник тока. Цель - расширение функциональных возможностей и уменьшение числа типоист полпенни реакторов. Для достижения этой цели группа конденсаторов 1 и реакторов 4 соединена в звезду и подключается конденсаторами 1 к сети. Конденсаторы 2, реакторы 5 и 6 соединены между собой последовательно и в звезду с общей точкой реакторов 6 и с подключением к фазам сети конденсаторов 2. Конденсаторы 3 соединены между собой треугольником и включены в каждой фазе к точке соединения реакторов 5 и 6. При эффективной фильтрации 3-й, 5-й, 7-й гармоник реакторы выполняются однотипными и взаимозаменяемыми, а числа параллельных конденсаторов 1,2 групп равны между собой и в два раза меньше конденсаторов, чем в группе 3. Почти такой же эффект достигается при фильтрации другого спектра гармоник, 2 ил.

W

Ш О

-W -W

ФМ.2