Фільтрокомпенсуючі пристрої (силові фільтри гармонік)

ФКП  або Силові фільтри гармонік , також відомі як пасивні фільтри гармонік, являють собою особливий тип конденсаторних установок, завданням яких є фільтрація гармонік спільно з компенсацією реактивної потужності. Фільтрокомпенсуючі пристрої необхідні на підприємствах важкого машинобудування або переробних виробництвах, де широко застосовуються дугові плавильні печі, електролітичні ванни високої напруги 6, 10, 35 кВ, а також інше енергоємне обладнання з нелінійним характером споживання електроенергії.

Силові фільтри вищих гармонік, або фільтрокомпенсуючі пристрої (ФКП) призначені для зниження спотворення кривої напруги живлення і струму частотою 50 Гц, з одночасним підвищенням коефіцієнта потужності в енегомережі, для нормалізації показників електромагнітної сумісності напівпровідникових перетворювачів з живильною енергомережею. ФКП забезпечують компенсацію реактивної потужності, що споживається перетворювачами, а також здійснюють фільтрацію внесених ними в мережу живлення вищих гармонік струму, створюючи тим самим умови для поліпшення якості електроенергії в мережі живлення.

Облаштування та принцип роботи ФКУ
Метою впровадження ФКП є зменшення реактивного опору LC-ланцюжків до значень, близьких до нуля, та шунтування головної електричної мережі (на частоті заданої гармоніки). Фільтрокомпенсуючі установки є LC- або RLC-ланцюжками, налаштованими на резонанс з певною гармонікою, порядок якої визначається замовником або за результатами вимірів. У стандартному виконанні фільтрокомпенсуючий пристрій складається із ввідної комірки, сучасних однофазних реакторів і декількох батарей конденсаторів, що встановлюються на металевих конструкціях. ФКП обгороджується сіткою для безпеки персоналу або розміщується у спеціалізованому контейнері. Типове виконання ФКП – відкрите (на рамі) або в утепленому контейнері. Максимальна напруга ФКП, що випускається нашою компанією – 1100 кВ, максимальна потужність – до 10 000 кВАр. ФКП оснащуються системами захисту та сигналізації. Наше підприємство виготовляє ФКП для фільтрації 3, 5, 7, 9, 11, 13 15, 17, 19, 21, 23, 25-ої гармоніки.

Економічно доцільно застосування фільтрокомпенсуючих установок на напругу 6/10 кВ у зв'язку з тим, що високовольтні споживачі створюють менший спектр гармонійних спотворень (де сильно виражені 3, 5, 7 гармоніки та меншою мірою гармоніки вищих порядків) порівняно з низьковольтними споживачами. Тому технічно та економічно вигідніше реалізувати схему фільтрокомпенсуючого пристрою, налаштовану на одну (дві, три) гармоніки, ніж на широкий спектр гармонік споживачів 0,4 кВ. 

  

 

Крім фільтрації гармонік, фільтрокомпенсуючі пристрої виконують компенсацію реактивної потужності споживачів на основній частоті (50 Гц). Тому дані пристрої розрізняють по реактивній потужності. гармонік (на вимогу замовника). Найпростіший фільтрокомпенсуючий пристрій має статичну величину реактивної потужності, яку він передає в головну електричну мережу та налаштований на придушення однієї з гармонік (на вимогу замовника).

Електрична частина ФКП є симетричним трифазним RLC-ланцюгом. Так як кожен такий ланцюг може фільтрувати лише одну гармоніку, то для забезпечення фільтрації кількох гармонік ФКУ, як правило, складається з декількох секцій, кожна з яких забезпечує фільтрацію однієї з гармонік та компенсацію частини дефіциту реактивної потужності.

 

 

Компонування ФКУ.
Зазвичай розрізняють 3 види розміщення ФКУ:

• зовнішнього виконання,
• в металевому контейнері для розміщення обладнання
• щитового розміщення усередині приміщення.

ФКП складається з наступних основних елементів та систем:

• ввідної комірки, що представляє собою металеву шафу, оснащену роз'єднувачем, трьома амперметрами, системами блокувань та захисту фільтра
• одного або декількох струмообмежувальних фільтруючих реакторів, що служать для обмеження струму. Реактори - з повітряним сердечником та природнім охолодженням
• високовольтних конденсаторів, об'єднаних у блоки (одна рама на фазу)
• трансформаторів струму;
• системи освітлення;
• системи вентиляції;
• системи обігріву;
• система пожежогасіння.

Ввідна комірка зазвичай виготовлюється з листової сталі. Всередині неї розміщується ввідний апарат, керуюча, світлосигнальна та захисна апаратура. Блоки конденсаторів розташовуються один над одним і встановлюються на опорні ізолятори.
До складу блоку фільтра входять косинусні високовольтні конденсатори (трифазні або однофазні), закріплені на сталевій рамі і з'єднані збірними шинами. Усі конденсатори допускають тривалу роботу у разі підвищення номінальної напруги в мережі на 10%. Однофазні реактори з повітряним сердечником встановлені на ізоляторах і з'єднані з ввідною коміркою та конденсаторними блоками мідними або алюмінієвими шинами. Індуктивність реактору варіюється від кількох мГн до кількох десятків мГн.

ТОВ «Техноелектро» при виготовленні фільтрокомпенсуючих пристроїв застосовує трифазні конденсатори для ФКП невеликої потужності та однофазні для складання ФКП великої потужності (паралельні та послідовні з'єднання конденсаторів). В окремих випадках ФКП великої потужності можуть комплектуватися спеціальною схемою для сигналізації виходу з ладу окремих конденсаторів (внаслідок пробою, втрати ємності) та відключення ФКП – так званою схемою небалансного захисту.

Фільтрові  реактори з  повітряним сердечником  мають високу лінійність індуктивності (L), що залежить від його геометрії та кількості витків. Необхідність їх використання у конструюванні силових фільтрів гармонік була обумовлена потребою у стабільності частоти фільтра для всіх режимів роботи ФКП. Повітряні електричні фільтрові реактори являють собою котушки багатожильного дроту, намотані на армуючий каркас. Параметри провідників підбираються окремо для кожного типономіналу реактора. Основа реактора має високу механічну міцність та антикорозійну обробку, що дозволяє розміщувати його на відкритому повітрі. Конструкцією реактора гарантована його безвідмовна робота за умови забруднених середовищ та низьких температур. Для кожного реактора передбачена можливість регулювання індуктивності за допомогою регулювальних відпайок у його обмотці.

Можливе виготовлення ФКП ступеневого типу для випадків ступеневої компенсації реактивної потужності споживачів із фільтрацією гармонік.

Для застосування ФКП необхідно знати такі основні характеристики: 

• 1. Номінальна напруга, робоча напруга та тривалість коливань напруги в енергосистемі.
  2. Вимоги до реактивної потужності на базовій частоті.
  3. Струми гармонік, що протікають у мережі (нормальний і найгірший випадки), або інформація про навантаження, що виробляються гармоніками (наприклад, вказати, що в енергомережі 6-ти імпульсний випрямляч 10 МВт).
  4. Існуючий рівень струмів короткого замикання в мережі та діапазон його змін (для розрахунків повного опору на різних частотах). Допустимий рівень гармонічних струмів та напруг.
  5. Необхідний рівень ізоляції фільтра. Умови навколишнього середовища (установка всередині/зовні приміщення, температура навколишнього середовища).

 

Приклад замовлення ФКП:

• Номінальна потужність - 1350 кВАр
• Номінальна напруга - 6,3 кВ
• Потужність ФКП - 940 кВАр
• Номінальний струм - 86 А
• Індуктивність реактора - 6,1 мГн
• Потужність реактора - 43 кВАр
• Частота мережі - 50 Гц
• Переважаюча гармоніка - 5 і вище
• Пік комутаційного перенапруження - 1,25*Uном
• Витримувана імпульсна напруга - 75 кВ
• Витримувана напруга промислової частоти - 28 кВ
  
• Струм термічної стійкості при к.з. - 25 кА
• Струм динамічної стійкості при к.з. - 62,5 кА
• Температура навколишнього середовища: -20...+50°С.

Найкраще заповнити повний опитувальний лист і зв'язатися з нашими фахівцями.
Впровадженню ФКП мають передувати ретельні виміри параметрів якості електроенергії, тому що тільки в цьому випадку можна правильно підібрати параметри пристроїв. Окрім цього, важливо враховувати специфіку обладнання, яке експлуатується на підприємстві, де планується впровадження ФКП.

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

<<< Повернутися на головну сторінку високовольтних комплектних пристроїв