Файл: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования дальневосточный государственный университет путей сообщения.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 09.11.2023
Просмотров: 142
Скачиваний: 3
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Возможны и другие алгоритмы работы полупроводниковых ключей, например, когда сначала включаются ключи, обеспечивающие работу на повышение выходного напряжения, а затем с регулируемым сдвигом ключи, обеспечивающие работу трансформатора 1 на понижение выходного напряжения. В этом случае применяются полностью управляемые полупроводниковые ключи.
Используется алгоритм работы, когда в зависимости от величины напряжения между нулевым выводом 15 и выводом 9, нулевым выводом 15 и выводом 10, нулевым выводом 15 и выводом 11 включают ключ на тиристорах 5, 6, или 7, 8. Таким образом, выходное напряжение корректируется в сторону повышения (ключ 7, 8) или в сторону понижения (ключ 5, 6), в зависимости от величины входного напряжения или выходного напряжения.
Так как нулевым выводом для подключения фазных нагрузок служит нулевой провод, встречно включенных в «зигзаг» обмоток трехфазного трансформатора 1, обеспечивается симметрирование фазных напряжений относительно нулевого вывода 15, при стабилизации линейных (фазных) напряжений. Обеспечивается одновременная стабилизация фазных (линейных) напряжений, поскольку трехфазный трансформатор 1 при таком включении обмоток имеет большое сопротивление для токов прямой и обратной последовательности и малое сопротивление для токов нулевой последовательности, и обеспечивается создание устойчивой нулевой точки (нулевой вывод 15).
Технико-экономическая эффективность предлагаемого технического решения заключается в исключении применения отдельного симметрирующего трансформатора и выполнении его функций трансформатором трехфазного стабилизатора напряжения, что гораздо удобнее для потребителя, с одновременным снижением стоимости, а это делает его более доступным для более широкого применения.
Установив на постах электрической централизации трехфазные стабилизаторы напряжения типа СНТ-ПС, видна заметная стабилизация входного линейного напряжения. Показатели вольтметров не постах приведены в таблице 3.1.
3.2 Активные фильтры гармоник
Увеличение количества электрических нагрузок с резко нелинейными характеристиками в низковольтных распределительных сетях вызывается, в первую очередь, широким использованием тиристорноуправляемого электропривода и преобразовательной техники, что приводит к существенному ухудшению показателей качества электроэнергии, снижая, таким образом, не только технико-экономические показатели работы основного оборудования, но и его надежность и долговечность. Наличие в питающем напряжении высокого уровня высших гармонических составляющих (ВГС) вызывает повышение тепловой нагрузки на электрические двигатели, трансформаторы, конденсаторы, кабели и силовое коммутационное оборудование.
Таблица 3.1 - Показания вольтметров в различных точках линии
автоблокировки и установке стабилизаторов напряжения на постах ЭЦ
| Место измерения | Расстояние от ТП Хабаровск II, км. | UAB, В | UBC, В | UCA, В | K2u, % |
| Шины КРУН – СЦБ ТП Хабаровск II | 0,00 | 10106 | 10135 | 10079 | 1,43 |
| Пост ЭЦстанция Хабаровск 1 | 6,08 | 10097 | 10124 | 10071 | 2,13 |
| ОПП-10 кВ станция Амур | 13,26 | 10117 | 10143 | 10092 | 2,5 |
| Пост ЭЦ блок пост Покровский | 19,35 | 10049 | 10074 | 10025 | 2,86 |
| Пост ЭЦ станция Приамурская | 22,99 | 10034 | 10059 | 10010 | 1,73 |
| Пост ЭЦ станция Николаевка | 32,32 | 9873 | 9769 | 10148 | 2,88 |
| Пост ЭЦ станция Дежневка | 43,78 | 9899 | 9794 | 10174 | 2,18 |
| Пост ЭЦ блок пост Тунгуский | 49,38 | 9949 | 9845 | 10226 | 1,65 |
| Пост ЭЦ станция Волочаевка 1 | 54,58 | 10025 | 9920 | 10305 | 2,02 |
| Шины КРУН – СЦБ ТП Волочаевка I | 55,38 | 10127 | 10021 | 10409 | 1,94 |
Чувствительные системы электронных защит, дистанционного измерения и управления, импульсные системы контроля и мониторинга могут работать с существенными искажениями при наличии высокого уровня ВГС в питающем напряжении. Наиболее эффективным способом устранения ВГС являются активные фильтры.
Идея активного фильтра гармоник не нова, однако отсутствие эффективной технологии производства по приемлемым ценам замедлило ее развитие на много лет. Сегодня широкая доступность биполярных транзисторов с изолированным затвором (БТИЗ, IGBT) и цифровых процессоров сигнала (ЦПС, DSP) превратили АФГ в практическое решение проблемы [15].
Принцип применения АФГ прост: силовая электроника используется для генерирования гармонических токов, необходимых для питания нелинейных нагрузок таким образом, чтобы синусоида сохраняла максимально правильную форму. На рисунке 8.4 показана принципиальная схема подключения такого устройства.
Рисунок 3.2 – Параллельный активный фильтр гармоник
Ток нагрузки измеряется катушкой-трансформатором, данные которой анализируются ЦПС для определения картины спектра гармоник. Эта информация используется генератором тока для производства и выплескивания в цепь именно такого гармонического тока (по амплитуде, форме и фазе), который необходим для компенсации искажений нагрузки в следующем цикле основной кривой тока (синусоиды). На практике величина гармонического тока уменьшается приблизительно на 90 %.
В связи с тем, что АФГ управляется на основе данных, получаемых от катушки-трансформатора, он динамически адаптируется к изменениям в гармониках нагрузки. Так как процессы анализа и генерирования контролируются программным обеспечением, то устройство легко программируется на компенсацию только отдельных гармоник с целью обеспечения максимального КПД в пределах характеристик устройства.
Предложено большое количество различных топологий, некоторые из которых описаны ниже. Для каждой топологии существует специфика необходимых параметров как отдельных элементов, так и подбора устройства целиком для тех нагрузок, которые должны быть компенсированы.
Существует несколько типов фильтров:
– последовательные фильтры. Этот тип фильтра, соединенный последовательно в распределительной сети, компенсирует как гармонические токи, генерируемые нагрузкой, так и искажение напряжения, уже присутствующее в системе электропитания. Это решение с технической точки зрения напоминает линейный фильтр и должно быть подобрано исходя из полной нагрузки.
– параллельные фильтры. Параллельные фильтры, также называемые шунтирующими, соединяются параллельно линий переменного тока и должны быть подобраны только для величин гармонических токов от нелинейной нагрузки. Этот тип детально описывается позже.
– гибридный фильтр. Это решение, совмещающее в себе активный и пассивный фильтры, может быть либо последовательного, либо параллельного типа. В некоторых случаях это может быть выгодным решением. Пассивный фильтр выполняет основную фильтрацию (например, 5-го порядка), а активный, благодаря своему точному и динамическому методу, охватывает другие порядки гармоник.
Активный кондиционер соединен параллельно электропитанию и постоянно выплескивает гармонические токи, которые точно соответствуют гармоническим компонентам, генерируемым нагрузкой. В результате ток, который поставляется источником, остается синусоидальным.
При этом поддерживается весь низкочастотный спектр от второй до двадцать пятой гармоники.
Если гармонические токи, генерируемые нагрузкой, превышают максимальное номинальное значение АФГ, изделие автоматически ограничивает ток компенсации по своему максимальному номинальному значению: фильтр не может перегружаться и будет продолжать коррекцию до максимального номинального значения тока, а любой превосходящий гармонический ток вернется в систему электропитания. АФГ может постоянно работать в таком состоянии без повреждений.
АФГ могут быть установлены в различных токах распределительных сетей:
- в центре, в точке общего соединения (РСС) для общей компенсации гармонических токов (Рисунок 3.4, позиция А);
- частичная компенсация гармонических токов (Рисунок 3.4, позиция В);
- вблизи загрязняющих нагрузок с целью обеспечить местную компенсацию гармонических составляющих (Рисунок 3.4, позиция С).
Следует отметить, что фильтр реагирует только на гармоники «ниже по течению». Фильтр в позиции В, например, будет корректировать только гармонический ток нагрузок на фидере S 3 и не будет реагировать на нагрузки любого другого фидера. Это позволяет достичь большей гибкости в проектировании схемы коррекции.
Как и в случае со всеми фильтрами гармоник, сторона нагрузки все равно остается зараженной гармоническими токами. Очищается только сторона электропитания цепи. Из этого следует, что кабели стороны нагрузки необходимо подбирать, учитывая гармоники и поверхностный эффект.
В идеале компенсация гармонических составляющих должна происходить в точке их появления. Для оптимизации компенсации гармоник несколько фильтров могут быть соединены в различных конфигурациях. Эти конфигурации могут использоваться в
любой точке распределительной сети, предлагая полную гибкость и огромный выбор компенсационных стратегий.
Наиболее распространенные конфигурации:
1) Параллельная конфигурация. Данная конфигурация, изображенная на рисунке 3.3 а), отвечает следующим требованиям:
- увеличенная способность коррекции в определенной точке системы переменного тока путем соединения до четырех фильтров с одинаковым номиналом;
- увеличенная способность коррекции для целей последующего увеличения нагрузки;
- повышенная надежность из-за использования запаса значения номинала фильтра.
2) Каскадная конфигурация. Эта конфигурация, изображенная на рисунке 3.3 б), имеет следующие преимущества:
- увеличение общей компенсационной способности путем использования фильтров с одинаковым или различными номиналами;
- компенсация определенной нагрузки или местная компенсация гармоник, а также общая компенсация гармонических составляющих группы нелинейных нагрузок.
Рисунок3.3 – Конфигурации активных фильтров
а) параллельная; б) каскадная
АФГ имеют следующие преимущества:
- устраняют ВГС;
- уменьшают потери мощности;
- не подвергаются влиянию колебаний частоты – например при работе от резервного генератора;
- отсутствует риск резонанса с какой-либо гармонической частотой;
- не подвержены перегрузке;
- гибкость в применении;
- в случае необходимости могут программироваться пользователем для выбора конкретных особенных гармонических частот.
Борьба с гармоническими искажениями – один из элементов мероприятий по повышению как надежности, так и энергоэффективности в энергоснабжении.
Широкое применение нашли активные фильтры типа MaxSine производства компании Nokian Capacitors.
Рисунок 3.4 – Трехуровневая радиальная
система распределения с указанием
возможных точек подсоединения AФГ
Принцип действия которых основан на запатентованной технологии прямой компенсации высших гармонических составляющих фазных токов, генерируемых нагрузкой, в темпе процессов их изменения. Активные фильтры MaxSine обеспечивает эффективное снижение уровня гармоник в сети, а также компенсацию реактивной мощности, потребляемой нагрузкой. Возможности активных фильтров MaxSine: