Hur man minskar icke-sinusformad spänning

Ett antal elförbrukare har ett icke-linjärt beroende av strömförbrukningen på den pålagda spänningen, på grund av vilket de förbrukar en icke-sinusformad ström från nätet... Denna ström som flyter från systemet genom nätets element orsakar en icke-sinusformad ström från nätet. -sinusformigt spänningsfall i dem, vilket "överlagrar" den applicerade spänningen och förvränger. Sinusformad spänningsdistorsion uppstår vid alla noder från strömförsörjningen till den olinjära elektriska mottagaren.

Källorna till harmonisk distorsion är:

• ljusbågsugnar för stålproduktion,

• ventilomvandlare,

• transformatorer med icke-linjära volt-amperekarakteristika,

• frekvensomvandlare,

• induktionsugnar,

• roterande elektriska maskiner,

• drivs av ventilomvandlare,

• tv-mottagare,

• fluorescerande lampor,

• kvicksilverlampor.

De tre sista grupperna kännetecknas av en låg nivå av harmonisk distorsion hos enskilda mottagare, men ett stort antal av dem bestämmer en betydande nivå av övertoner även i högspänningsnätverk.

Se även: Källor till övertoner i elektriska nätverk och Orsaker till uppkomsten av högre övertoner i moderna kraftsystem

Sätt att minska den icke-sinusformade spänningen kan delas in i tre grupper:

a) kedjelösningar: fördelning av icke-linjära laster på ett separat bussystem, fördelning av laster i olika enheter av SES med anslutning av elektriska motorer parallellt med dem, gruppering av omvandlare enligt fasmultiplikationsschemat, anslutning av ladda till ett högre kraftsystem,

b) användning av filtreringsanordningar, inkludering parallellt med belastningen av smalbandiga resonansfilter, inkludering av filterkompenserande anordningar (FCD);

c) Användning av specialutrustning som kännetecknas av en minskad generering av högre övertoner, användning av "omättade" transformatorer, användning av flerfasomvandlare med förbättrade energiegenskaper.

Utveckling elementär grund för kraftelektronik och nya metoder för högfrekvensmodulering ledde till skapandet på 1970-talet av en ny klass av enheter, förbättra kvaliteten på el – aktiva filter (AF)... Omedelbart uppstod klassificeringen av aktiva filter i serie och parallell samt ström- och spänningskällor, vilket ledde till fyra huvudkretsar.

Var och en av de fyra strukturerna (Fig. 1. 6) bestämmer filterkretsen vid driftsfrekvensen: omkopplarna i omvandlaren och själva typen av omkopplare (tvåvägs- eller envägsomkopplare). Som en energilagringsenhet i en omvandlare som fungerar som strömkälla (fig. 1.a, d), används den induktans, och i omvandlaren, som fungerar som en spänningskälla (fig. 1.b, c), används kapacitans.

Figur 1.Huvudtyperna av aktiva filter: a — Parallell strömkälla; b — parallell spänningskälla. c — seriespänningskälla; d — serieströmkälla

Det är känt att resistansen hos filtret Z vid frekvensen w är lika med

När ХL = ХC eller wL = (1 / wC) vid frekvensen w, spänningsresonans, vilket innebär att resistansen hos filtret för övertons- och spänningskomponenten med frekvens w är lika med noll. I detta fall kommer övertonskomponenterna med frekvens w att absorberas av filtret och kommer inte att penetrera nätverket. Principen för att designa resonansfilter är baserad på detta fenomen.

I nätverk med icke-linjära belastningar uppstår som regel övertoner av den kanoniska serien, vars ordningsnummer är ν 3, 5, 7,. … ..

Figur 2. Ekvivalent krets för ett effektresonansfilter

Med hänsyn till att XLν = ХL, ХCv = (XC / ν), där XL och Xc är resistanserna för reaktorn och kondensatorbanken vid grundfrekvensen, får vi:

Ett filter som, förutom att filtrera övertoner, kommer att generera responsiv kraft, och kompenserar för nätverkseffektförlust och spänning, kallas kompensationsfilter (PKU).

Om en anordning, förutom att filtrera högre övertoner, utför funktionerna spänningsbalansering, så kallas en sådan anordning för filterbalansering (FSU)... Strukturellt sett är FSU:er ett asymmetriskt filter kopplat till nätets nätspänning. Valet av nätspänning som FSU-filterkretsarna är anslutna till, liksom effektförhållandena för kondensatorerna som ingår i filterfaserna, bestäms av spänningsbalanseringsförhållandena.

Av ovanstående följer att enheter som PKU och FSU verkar samtidigt på flera indikatorer för strömkvalitet (icke-sinusformad, asymmetri, spänningsavvikelse). Sådana enheter för att förbättra kvaliteten på elektrisk energi kallas multifunktionella optimeringsanordningar (MOU).

Lämpligheten i utvecklingen av sådana anordningar uppstod på grund av det faktum att plötsligt varierande belastningar av typen bågstålsugnar orsaka samtidig spänningsförvrängning för ett antal indikatorer. Användningen av MOU ger en möjlighet att heltäckande lösa problemet med att säkerställa elkvaliteten, d.v.s. samtidigt för flera indikatorer.

Kategorin av sådana enheter inkluderar höghastighets statiska reaktiva kraftkällor (IRM).

Enligt regleringsprincipen för reaktiv effekt kan IRM delas in i två grupper: höghastighets statiska reaktiva kraftkällor för direkt kompensation, höghastighets statiska reaktiva kraftkällor för indirekt kompensation... IRM:s strukturer visas i figur 3 , a, b respektive . Sådana enheter, som har en hög svarshastighet, kan minska spänningsfluktuationer. Stegvis justering och närvaron av filter ger balansering och minskning av högre harmoniska nivåer.

I fig. 3 presenteras en direktkompensationskrets där den "styrda" reaktiva kraftkällan omkopplas med hjälp av tyristorer kondensatorbank. Batteriet har flera sektioner och låter dig diskret variera den genererade reaktiva effekten. I fig. 3b varieras IRM-effekten genom justering av reaktorn. Med denna styrmetod förbrukar reaktorn överskott av reaktiv effekt som genereras av filtren.Därför kallas metoden för indirekt ersättning.

Figur 3. Blockdiagram över en multifunktionell IRM med direkt (a) och indirekt (b) kompensation

Indirekt kompensation har två huvudsakliga nackdelar: att absorbera överskottseffekten orsakar ytterligare förluster, och att ändra reaktoreffekten med hjälp av ventilstyrvinkeln leder till ytterligare generering av högre övertoner.