Фильтр высших гармоник тока Советский патент 1982 года по МПК H02J1/02 

Изобретение относится к электротехнике 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 батарей составлена из двух последовательно соединенных частей, одна из которых совместно с реактором образует фильтр гармоники основной частоты, к зажиMeiM 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 изсшяцией, что при большой расчетной мсяцности единичного резистора создает значительные .твхнические трудностис -ота.одЬм 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 то10ка, состоящий из последовательно включенных конденсаторной бйтареи, реактора и резистора 2.

Недостатком известного устройства является то, что в активных сопро15тивлениях имеют место не только потери энергии, обусловленные током соответствующей гармоники и дающие необходимый демпфирующий эффект, но и неоправданные потери от про20текающего по &ТИМ сопротивлениям тока основной частоты. По величине эти составляющие потерь энергии примерно одинаковы.

Для передач постоянного тока

25 такого класса, как э.лектропередача Экибастуз-Центр (1500 кВ, 6000 МВт) суммарные потери мощности в устройствах компенсации достигают большой величины шесятки МВт), что отрица30тельно отражается на КПД передачи. Снижение потерь за счет уменьшения величины активного сопротивления в цепи фильтра возможно лишь до определенного предела, зависящег от способа и точности резонансной настройки фильтров. При дальнейшем уменьшении сопротивлений теряется их демпфирующий эффект, что может привести к опасной перегрузке фильт рового оборудования. Цель изобретения - снижение потерь энергии в устройствах для компенсации реактивной мощности и фильтрации высших гармоник тока. Указанная цель достигается тем, что в фильтре высших гармоник тока, содержащем последовательно включенные конденсаторные батареи, основно реактор и резистор, параллельно ука занному .резистору включен дополнительный реактор, индуктивное сопро- тивление которого на. основной гармо нике в 4-10 раз меньше активного сопротивления резистора. В качестве дополнительного реактора может быть использована часть обмотки реактора На фиг. 1 дана электрическая схе фильтра высших гармоник тока; на фиг. 2 - возможная модификация пред лагаемого устройства. Устройство состоит из последовательно включенных конденсаторной батареи 1, основного реактора 2 и резистора 3. Параллельно резистору 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 ной частоте в k раз меньше активного сопротивления резистора 3, шунтируемого этим реактором 4, то активные потери в резисторе 3 от тока ос новной частоты снижаются в () p 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 настрой ки фильтра. На частоте настройки фильтра в 5-13 раз превьняающей осно ную частоту, реактивное сопротивление дополнительного- реактора 4 соот ветственно увеличивается, становится больше активного сопротивления резистора 3, эффект шунтирования ре ко снижается, и активное сопротивле ние резистора 3 сохраняет свои демп фирующие свойства. При таком выборе параметров индуктивность дополнител ного реактора 4 оказывается в 3050 раз меньше индуктивности реактор 2, соответственно, в 30-50 раз снижаются и импульсные напряжения/ воз действующие на дополнительный реактор 4 и соединенный с ним параллель но 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 соответ- ственнр уменьшить расчетную мощность резисторов. Уменьшение расчетной мощности единичного 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 использовать материал с болыиим удельным электрическим сопротивлением и высокой рабочей температурой (например, нихром). Габариты и стоимость дополнителы ого реактора (катушки индуктивности, которая может быть выполнена с магнитным сердечником) также невелики (из-за малой индуктивности и низкого класса изоляции). Расчеты, выполненные на стадии рабочего проектирования устройства компенсации реактивной мощности фильтЕюв высших гармоник тока для подстанций электропередачи постоянного тока Экибастуз-Центр, показали, что использование предлагаемого изобретения позволяет снизить расчетные среднегодовые потери энергии в устройствах компенсации реактивной МС8ЦНОСТИ не менее, чем на 25 мпн. 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 тличающийся тем, что, с целью снижения потерь энергии, параллельно резистору включен дополнительный реактор,, индуктивное сопротивление которого на основной

гармонике в 4-10 раз меньше активного сопротивления резистора.

2. Фильтр по п. 1, отличающийся тем, что в качестве дополнительного реактора используется часть обмотки реактора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР 356733, кл.-Н 02 J 1/02, 1972.

2.Журнал Электра 63, Париж, 1979, с. 65-102.

Е

О