Глава 12. Качество электрической энергии

Рис. 12.16. Схема замещения силового резонансного фильтра

_ф"

При X_L = Х_с на частоте со наступает резонанс напряжений, означающий, что сопротивление фильтра для гармонической составляющей напря­жения с частотой со равно 0. При этом гармониче­ские составляющие с частотой со будут поглощать­ся фильтром и не проникать в сеть. На этом явлении основан принцип построения резонанс­ных фильтров.

В сетях с нелинейными нагрузками возникают, как правило, гармоники канонического ряда, порядковый номер которых v = 3, 5, 7, ... . Уровни гармоник с таким порядковым номером обычно убывают с увеличением частоты. Поэтому на практике применяют цепочки из парал­лельно включенных фильтров, настроенных на 3, 5, 7 и 11-ю гармоники. Та­кие устройства называются узкополосными резонансными фильтрами (см. рис. 12.16).

Учитывая, что X_Lv = X_L, X_Cv = X_c/v, где X_Lw X_c — сопротивление реакто­ра и конденсаторной батареи на основной частоте, а также выражение (12.40), получаем

Х_ф=Х₁₊Х_с=Х_с(1-\/у²). (12.41)

Такой фильтр называют фильтрокомпенсирующим (ФКУ), помимо филь­трации гармоники, он будет генерировать реактивную мощность и компенси­ровать потери мощности в сети и напряжения.

Если устройство, помимо фильтрации высших гармоник, выполняет функ­ции симметрирования напряжения, то такое устройство называют фильтро-симметрирующим (ФСУ). Конструктивно ФСУ представляют собой несимме­тричный фильтр, включенный на линейное напряжение сети. Выбор линейных напряжений, на которые подключаются фильтрующие цепи ФСУ, а также соотношения мощностей конденсаторов, включенных в фазы фильт­ра, определяются условиями симметрирования напряжения.

Таким образом, устройства типа ФКУ и ФСУ воздействуют одновременно на несколько показателей (несинусоидальность, несимметрию, отклонение напряжения). Такие устройства для повышения качества электрической энер­гии получили название многофункциональных оптимизирующих устройств. Целесообразность их разработки возникла в связи с тем, что резкоперемен-ные нагрузки типа ДСП вызывают одновременное искажение напряжения по ряду показателей, что и потребовало комплексного решения проблемы.

К категории таких устройств относятся быстродействующие статические источники реактивной мощности (ИРМ). По принципу регулирования реак­тивной мощности их можно разделить на ИРМ прямой и косвенной компен-

— жжлч "■>"" ^плтпитгтпрннп НЯ ПИС. 12.17,

12.6. Способы и технические средства повышения качества электроэнергии

409

Рис. 12.17. Структурные схемы многофункциональных ИРМ прямой (а) и косвенной (б) компенсации

а и б. Такие устройства, обладая высоким быстродействием, позволяют сни­жать колебания напряжения. Пофазное регулирование и наличие фильтров обеспечивают симметрирование и снижение уровней высших гармоник.

На рис. 12.17, а представлена схема прямой компенсации, где «управляе­мым» источником реактивной мощности является коммутируемая с помощью тиристоров конденсаторная батарея. Батарея имеет несколько секций и поз­воляет дискретно изменять генерируемую реактивную мощность. На рис. 12.17, 6 мощность ИРМ меняется с помощью регулирования реактора. При таком способе управления реактор потребляет избыток реактивной мощнос­ти, генерируемой фильтрами, — схема косвенной компенсации. Схема кос­венной компенсации имеет два основных недостатка: 1) поглощение избытка мощности вызывает дополнительные потери; 2) изменение мощности реакто­ра с помощью угла управления вентилей приводит к дополнительной генера­ции высших гармоник.

При разработке стратегии повышения качества электроэнергии в электри­ческих сетях и обеспечения условий электромагнитной совместимости следу­ет учитывать, что для исправления положения необходимы значительные ма­териальные ресурсы и достаточно продолжительный период времени.

410