Hvordan redusere ikke-sinusformet spenning

En rekke strømforbrukere har en ikke-lineær avhengighet av strømforbruket på den påtrykte spenningen, på grunn av hvilken de forbruker en ikke-sinusformet strøm fra nettverket... Denne strømmen som strømmer fra systemet gjennom elementene i nettverket forårsaker en ikke-sinusformet strøm fra nettet. -sinusformet spenningsfall i dem, som "overlagrer" den påførte spenningen og forvrenger. Sinusformet spenningsforvrengning oppstår ved alle noder fra strømforsyningen til den ikke-lineære elektriske mottakeren.

Kildene til harmonisk forvrengning er:

• lysbueovner for stålproduksjon,

• ventilomformere,

• transformatorer med ikke-lineære volt-ampere-karakteristikk,

• frekvensomformere,

• induksjonsovner,

• roterende elektriske maskiner,

• drevet av ventilomformere,

• TV-mottakere,

• fluorescerende lamper,

• kvikksølvlamper.

De tre siste gruppene er preget av et lavt nivå av harmonisk forvrengning av individuelle mottakere, men et stort antall av dem bestemmer et betydelig nivå av harmoniske selv i høyspentnettverk.

Se også: Kilder til harmoniske i elektriske nettverk og Årsaker til utseendet til høyere harmoniske i moderne kraftsystemer

Måter å redusere den ikke-sinusformede spenningen kan deles inn i tre grupper:

a) kjedeløsninger: fordeling av ikke-lineære belastninger på et separat bussystem, fordeling av belastninger i forskjellige enheter av SES med tilkobling av elektriske motorer parallelt med dem, gruppering av omformere i henhold til fasemultiplikasjonsskjemaet, tilkobling av belastning til et høyere kraftsystem,

b) bruk av filtreringsenheter, inkludering parallelt med belastningen av smalbåndsresonansfiltre, inkludering av filterkompenserende enheter (FCD);

c) bruk av spesialutstyr preget av redusert nivå av generering av høyere harmoniske, bruk av "umettede" transformatorer, bruk av flerfaseomformere med forbedrede energiegenskaper.

Utvikling elementært grunnlag for kraftelektronikk og nye metoder for høyfrekvent modulering førte til opprettelsen på 1970-tallet av en ny klasse enheter, forbedre kvaliteten på elektrisitet – aktive filtre (AF)... Umiddelbart oppsto klassifiseringen av aktive filtre i serier og parallelle, samt strøm- og spenningskilder, noe som førte til fire hovedkretser.

Hver av de fire strukturene (fig. 1. 6) bestemmer filterkretsen ved driftsfrekvensen: bryterne i omformeren og selve typen brytere (toveis eller enveis bryter). Som en energilagringsenhet i en omformer som fungerer som strømkilde (fig. 1.a, d), brukes den induktans, og i omformeren, som tjener som en spenningskilde (fig. 1.b, c), brukes kapasitans.

Figur 1.Hovedtyper av aktive filtre: a — parallell strømkilde; b — parallell spenningskilde; c — seriespenningskilde; d — seriestrømkilde

Det er kjent at motstanden til filteret Z ved frekvensen w er lik

Når ХL = ХC eller wL = (1 / wC) ved frekvensen w, spenningsresonans, som betyr at motstanden til filteret for harmonisk- og spenningskomponenten med frekvens w er lik 0. I dette tilfellet vil de harmoniske komponentene med frekvens w absorberes av filteret og vil ikke trenge gjennom nettverket. Prinsippet for å designe resonansfiltre er basert på dette fenomenet.

I nettverk med ikke-lineære belastninger oppstår som regel harmoniske av den kanoniske serien, hvis ordrenummer er ν 3, 5, 7,. … ..

Figur 2. Ekvivalent krets av et effektresonansfilter

Når vi tar i betraktning at XLν = ХL, ХCv = (XC / ν), hvor XL og Xc er motstandene til reaktoren og kondensatorbanken ved grunnfrekvensen, får vi:

Et filter som, i tillegg til å filtrere harmoniske, vil generere reaktiv effekt, og kompenserer for nettverkseffekttap og spenning, kalles kompensasjonsfilter (PKU).

Hvis en enhet, i tillegg til å filtrere høyere harmoniske, utfører funksjonene spenningsbalansering, så kalles en slik enhet filterbalansering (FSU)... Strukturelt sett er FSUer et asymmetrisk filter koblet til linjespenningen til nettverket. Valget av linjespenning som FSU-filterkretsene er koblet til, samt effektforholdene til kondensatorene inkludert i filterfasene, bestemmes av spenningsbalanseringsforholdene.

Det følger av ovenstående at enheter som PKU og FSU virker samtidig på flere strømkvalitetsindikatorer (ikke-sinusformet, asymmetri, spenningsavvik). Slike enheter for å forbedre kvaliteten på elektrisk energi kalles multifunksjonelle optimaliseringsenheter (MOU).

Hensiktsmessigheten i utviklingen av slike enheter oppsto på grunn av det faktum at plutselig variable belastninger av typen lysbue stålovner forårsake samtidig spenningsforvrengning for en rekke indikatorer. Bruk av MOU gir mulighet til helhetlig å løse problemet med å sikre kvaliteten på elektrisitet, d.v.s. samtidig for flere indikatorer.

Kategorien av slike enheter inkluderer høyhastighets statiske reaktive kraftkilder (IRM).

I henhold til reguleringsprinsippet for reaktiv effekt kan IRM deles inn i to grupper: høyhastighets statiske reaktive kraftkilder for direkte kompensasjon, høyhastighets statiske reaktive kraftkilder for indirekte kompensasjon... Strukturene til IRM er vist i figur 3 , a, b, henholdsvis . Slike enheter, som har høy responshastighet, kan redusere spenningssvingninger. Trinnvis justering og tilstedeværelsen av filtre gir balansering og reduksjon av høyere harmoniske nivåer.

I fig. 3 er det presentert en direkte kompensasjonskrets hvor den "styrte" reaktive kraftkilden kobles vha tyristorer kondensatorbank. Batteriet har flere seksjoner og lar deg diskret variere den reaktive effekten som genereres. I fig. 3b, varieres IRM-effekten ved å justere reaktoren. Med denne kontrollmetoden bruker reaktoren overflødig reaktiv effekt generert av filtrene.Derfor kalles metoden indirekte kompensasjon.

Figur 3. Blokkdiagrammer av en multifunksjonell IRM med direkte (a) og indirekte (b) kompensasjon

Indirekte kompensasjon har to hovedulemper: å absorbere overskuddseffekten forårsaker ytterligere tap, og endring av reaktoreffekten ved å bruke ventilkontrollvinkelen fører til ytterligere generering av høyere harmoniske.