Системи фільтрокомпенсації реактивної потужності напругою до 0,69 кВ
(активні фільтри)

 

 

 

Основні переваги активних фільтрів гармонік (АФГ)

Активні фільтри гармонік (АФГ), також відомі як  динамічні фільтрокомпенсуючі пристрої  (ДФКП) - це найсучасніше комплексне  вирішення проблеми  неякісної електроенергії в мережах будь-яких об'єктів, що виражається в перевантаженні силових трансформаторів, збільшенні втрат потужності, прискореному старінні обладнання, помилкових спрацьовування та ін.

Основні переваги:

• зменшують повний коефіціент гармонік по струму THDI у мережі приблизно у співвідношенні 1:10;
• зменшують втрати потужності;
• не піддаються впливу коливань частоти – наприклад, під час роботи від резервного генератора;
• відсутній ризик резонансу з будь-якою гармонічною частотою;
• не схильні до перевантаження;
• гнучкість у застосуванні;
• у разі потреби можуть програмуватись користувачем для вибору конкретних гармонійних частот для їх придушення.

AФГ дають просте у застосуванні рішення дуже складної проблеми. Це дуже гнучке рішення, яке допомагає впоратися з майбутніми змінами у конфігурації енегосистем різного призначення.
Боротьба з гармонійними спотвореннями – один із елементів заходів щодо підвищення як надійності, так і енергоефективності енергопостачання.

 

Трохи теорії. Види фільтрів гармонік.

I. Розстроені системи КРП (пасивний розстроений фільтр)

Пасивні фільтри і розстроєні пристрої КРП - одні з традиційних заходів, що часто використовуються. У розстроєних пристроях КРП фазові конденсатори підключаються до мережі індивідуально або групами і регулюються згідно з коефіцієнтом потужності. Фільтр низьких частот з коефіцієнтом розстройки, який більш-менш залежить від ефекту широкосмугового фільтру (до високих частот), виконаний за допомогою схеми фільтра дроселів, які послідовно з'єднані з конденсаторами. Це дозволяє уникнути резонансу та зменшити деякі гармоніки в електричній мережі.

Оптимізація мережі з розстроєними системами КРП (фільтрами гармонік) дозволяють досягти таких переваг:

• Зменшення рахунків на електроенергію за рахунок усунення реактивної потужності
• Зменшення рахунків на електроенергію за рахунок зменшених втрат активної потужності (кВт*год)
• Запобігання проблемам резонансу та суттєвим ризикам безпеки
• Удосконалення загальної якості напруги (зменшення коєфіцієнта THD-U)
• Економія експлуатаційних витрат
• Затримка або запобігання нових інвестицій за рахунок покращеного використання обладнання та систем розподілу енергії
• Стабілізація процесів виробництва
• Стабілізація напруги електроживлення.

ІІ. Налаштовані фільтри гармонік

У особливих випадках, таких як слабкі (низька потужність к.з.) електричні мережі з одночасно високими гармонічними навантаженнями (наприклад електроприводи постійного струму або підйомники для гірськолижників), або у випадках, коли критичні процеси виробництва потребують низьких значень коефіцієнта THD-U, це означає, що потрібна "ідеальна" якість електрики (наприклад центри дослідження, напівпровідникові промисловості, великі виробничі лінії...), може бути необхідно забезпечити більшу кількість гармонійних пригнічень, ніж стандартними розстроєними пристроями КРП.

Налаштовані фільтри можуть бути розв'язанням цих проблем. Настроєні фільтри пристосовані до синусоїдальних (гармонічних) струмів, які повинні бути поглинені, зазвичай 5-а, 7-а і 11-а гармоніки, і забезпечують дуже низький опір для проходу цих струмів з відповідними частотами. Тоді ці струми ”обрізаються”, і електрична мережа позбавляється шкідливих синусоїдальних струмів.

ІІІ. AHFI – Активні Фільтри Гармонік

Пасивні пристрої КРП здатні компенсувати лише деякі обрані гармоніки. Залежно від умов електричної мережі, пасивні пристрої КРП мають тенденцію до резонансу і можуть бути перевантажені. Активні фільтри гармонік задовольняють цілі зменшення гармонік, викликаних нелінійними споживачами та забезпечують динамічну реактивну потужність відповідно до потреб. Активні фільтри гармонік підключаються паралельно до джерел гармонік. Активний фільтр аналізує гармонійний діапазон, викликаний нелінійними споживачами та видає струм корекції гармоніки в протифазі в електричну мережу. Це означає, що відповідні гармонічні спотворення будуть нейтралізовані у точці підключення.

На додаток до ефекту фільтрування через великий діапазон робочих частот і чудових властивостей пікового значення струму, дуже висока динаміка (тобто швидка реакція на зміну гармонічних навантажень) - це одна з головних переваг активного фільтру гармонік (AHFI). Через більш високу вартість порівняно з пасивними фільтрами, активні фільтри в основному використовуються в таких випадках:

• У системах, в яких неможливе або обмежене встановлення додаткової ємнісної потужності (коефіцієнт потужності близький до 1)
• Встановлено чітко визначений рівень гармонік (THD-U), наприклад, важливі процеси з довгими виробничими лініями (хімічна промисловість, виробництво напівпровідників)
• Високі струми нейтралі (тобто 3 -я  гармоніка)
• Несиметричне навантаження мережі
• Різкозмінні гармонічні спотворення та реактивна потужність
• Високе гармонійне спотворення чи слабкі енергосистеми.

 

 

 

 

 

 

 

 

Типові сфери застосування

• Нафтова, газова та сталеливарна промисловості
  
• Водяна обробка
• Цементна та автомобільна промисловість
• Виробництво паперу
• Привідна техніка (перетворювачі частоти, включення сервомоторів, електроприводи постійного струму, DC живлення)
• Зварювальне обладнання
• Системи USV, комп'ютерні центри (комп'ютерні та мережеві комутації)
• Банки та інформаційні центри (серверні)
• Ліфтова промисловість, забезпечення тунелів (вентиляція).

 

Принцип дії АФГ

Міст широтно-імпульсної модуляції перетворювача на основі IGBT миттєво реагує на зміни в електромережі та підтримує заданий рівень придушення гармонік навіть незважаючи на зміни амплітудних значень спектра гармонійних спотворень. Завдяки технології швидкого перетворення Фур'є, активний фільтр здатний пригнічувати гармоніки  до 50-го порядку  вибірково або одночасно на розсуд користувача, а також привести у відповідність до ДСТУ параметри електроенергії. Активні фільтри – це єдині пристрої підвищення якості електроенергії, які здатні автоматично змінювати власні характеристики при зміні параметрів мережі.

Особливості

- АФГ можна встановлювати паралельно з конденсаторними установками за наявності режекторних фільтрів; 
- АФГ не створює резонанс та не впливатиме на резонансні ділянки в енергосистемі;
- АФГ мають компактні габарити в порівнянні з пасивними фільтрами гармонік;
- зручний інтерфейс керуючого контролера;
- кожен фільтровий модуль системи здатний автоматично змінювати свої параметри.
- номінальний струм активного фільтра вибирається з розрахунку:
Iафг = 1,2 х Iном. х THDI(1/100%), де Iном. - номінальний струм мережі, THDI - рівень гармонік струму в частках.

 

 

 

Ще раз про переваги:

- усунення струму нейтралі;
- додаткова функція швидкої компенсації реактивної потужності;
- придушення всього спектра вищих гармонік - повне очищення мережі;
- одночасне усунення несиметрії напруги за фазами;
- компенсація просадок та стрибків напруги, зменшення фліккер-ефекту;
- усунення перевантажень силових трансформаторів;
- зменшення втрат потужності;
- продовження ресурсу електроустаткування мережі;
- усунення хибних спрацьовувань пристроїв релейного захисту.

ТОВ "Техноелектро" готове надати техніко-комерційні пропозиції щодо впровадження систем активних фільтрів на будь-яких підприємствах, вихідними даними для якого можуть бути дані заповненого опитувального листа . Крім того, наше підприємство забезпечує повний комплекс інжинірингу: від обстеження обладнання до здавання "під ключ" цих систем.

Приклад роботи активного фільтра:

 

 

<<< Повернутися на сторінку Автоматичні та статичні системи (пристрої) компенсації реактивної потужності

<<< Повернутися на головну сторінку високовольтних комплектних пристроїв