Kā samazināt nesinusoidālo spriegumu

Virknei elektrības patērētāju ir strāvas patēriņa nelineāra atkarība no pielietotā sprieguma, kā dēļ tie patērē no tīkla nesinusoidālu strāvu... Šī strāva, kas plūst no sistēmas caur tīkla elementiem, izraisa ne -sinusoidāls sprieguma kritums tajos, kas "uzliek" pielikto spriegumu un deformē. Sinusoidāla sprieguma kropļojumi rodas visos mezglos no barošanas avota līdz nelineārajam elektriskajam uztvērējam.

Harmonisko kropļojumu avoti ir:

• loka krāsnis tērauda ražošanai,

• vārstu pārveidotāji,

• transformatori ar nelineāriem volt-ampēriem,

• frekvences pārveidotāji,

• indukcijas krāsnis,

• rotējošas elektriskās mašīnas,

• darbina ar vārstu pārveidotājiem,

• televīzijas uztvērēji,

• dienasgaismas spuldzes,

• dzīvsudraba lampas.

Pēdējās trīs grupas raksturojas ar zemu atsevišķu uztvērēju harmonisko kropļojumu līmeni, bet liela daļa no tām nosaka būtisku harmoniku līmeni pat augstsprieguma tīklos.

Skatīt arī: Harmoniku avoti elektrotīklos un Augstāku harmoniku parādīšanās iemesli mūsdienu energosistēmās

Nesinusoidālā sprieguma samazināšanas veidus var iedalīt trīs grupās:

a) ķēdes risinājumi: nelineāro slodžu sadale atsevišķā kopņu sistēmā, slodžu sadale dažādās SES vienībās ar elektromotoru pieslēgšanu tiem paralēli, pārveidotāju grupēšana pēc fāzes reizināšanas shēmas, slodze uz augstākas jaudas sistēmu,

b) filtrēšanas ierīču izmantošana, šaurjoslas rezonanses filtru paralēla slodze, filtru kompensācijas ierīču (FCD) iekļaušana;

c) īpaša aprīkojuma izmantošana, ko raksturo pazemināts augstāku harmoniku ģenerēšanas līmenis, "nepiesātināto" transformatoru izmantošana, daudzfāzu pārveidotāju izmantošana ar uzlabotiem enerģijas parametriem.

Attīstība spēka elektronikas elementārais pamats un jaunas augstfrekvences modulācijas metodes noveda pie jaunas ierīču klases izveides 1970. gados, elektroenerģijas kvalitātes uzlabošana – aktīvie filtri (AF)... Uzreiz radās aktīvo filtru klasifikācija virknē un paralēli, kā arī strāvas un sprieguma avotos, kas noveda pie četrām galvenajām ķēdēm.

Katra no četrām struktūrām (1. 6. att.) nosaka filtra ķēdi pie darba frekvences: slēdžus pārveidotājā un pašu slēdžu veidu (divvirzienu vai vienvirziena slēdzis). Kā enerģijas uzkrāšanas ierīce pārveidotājā, kas kalpo kā strāvas avots (1.a, d att.), to izmanto. induktivitāte, un pārveidotājā, kas kalpo kā sprieguma avots (1.b, c att.), tiek izmantota kapacitāte.

1. attēls.Galvenie aktīvo filtru veidi: a — paralēlais strāvas avots; b — paralēlais sprieguma avots; c — virknes sprieguma avots; d — virknes strāvas avots

Ir zināms, ka filtra Z pretestība frekvencē w ir vienāda ar

Ja ХL = ХC vai wL = (1 / wC) ar frekvenci w, sprieguma rezonanse, kas nozīmē, ka filtra pretestība harmonikas un sprieguma komponentei ar frekvenci w ir vienāda ar nulli.Šajā gadījumā harmonikas komponentes ar frekvenci w tiks absorbētas filtrā un neiekļūs tīklā. Rezonanses filtru projektēšanas princips ir balstīts uz šo parādību.

Tīklos ar nelineārām slodzēm, kā likums, rodas kanoniskās rindas harmonikas, kuru kārtas numurs ir ν 3, 5, 7,. … ..

2. attēls. Jaudas rezonanses filtra ekvivalentā ķēde

Ņemot vērā, ka XLν = ХL, ХCv = (XC / ν), kur XL un Xc ir reaktora un kondensatora bloka pretestības pie pamatfrekvences, iegūstam:

Filtrs, kas papildus harmoniku filtrēšanai radīs reaktīvā jauda, un kompensē tīkla jaudas zudumus un spriegumu, sauc par kompensācijas filtru (PKU).

Ja ierīce papildus augstāku harmoniku filtrēšanai veic sprieguma balansēšanas funkcijas, tad šādu ierīci sauc par filtru balansēšanu (FSU)... Strukturāli FSU ir asimetrisks filtrs, kas savienots ar tīkla līnijas spriegumu. Līnijas sprieguma izvēli, kam pievienotas FSU filtru ķēdes, kā arī filtra fāzēs iekļauto kondensatoru jaudas attiecības nosaka sprieguma balansēšanas nosacījumi.

No iepriekš minētā izriet, ka tādas ierīces kā PKU un FSU vienlaikus darbojas vairākās ierīcēs elektroenerģijas kvalitātes rādītāji (nesinusoidāla, asimetrija, sprieguma novirze). Šādas ierīces elektroenerģijas kvalitātes uzlabošanai sauc par daudzfunkcionālām optimizācijas ierīcēm (MOU).

Šādu ierīču izstrādes lietderība radās tāpēc, ka pēkšņi mainījās veida slodzes loka tērauda krāsnis izraisīt vienlaicīgu sprieguma kropļojumu vairākiem indikatoriem. SM izmantošana sniedz iespēju vispusīgi risināt elektroenerģijas kvalitātes nodrošināšanas problēmu, t.i. vienlaicīgi vairākiem rādītājiem.

Šādu ierīču kategorijā ietilpst ātrgaitas statiskās reaktīvās strāvas avoti (IRM).

Pēc reaktīvās jaudas regulēšanas principa IRM var iedalīt divās grupās: tiešās kompensācijas ātrgaitas statiskās reaktīvās jaudas avoti, netiešās kompensācijas ātrgaitas statiskās reaktīvās jaudas avoti... IRM struktūras parādītas 3. attēlā. , a, b, attiecīgi . Šādas ierīces, kurām ir augsts reakcijas ātrums, var samazināt sprieguma svārstības. Pakāpeniska regulēšana un filtru klātbūtne nodrošina augstāku harmonisko līmeņu balansēšanu un samazināšanu.

attēlā. 3, ir parādīta tiešās kompensācijas ķēde, kurā tiek pārslēgts "vadāmais" reaktīvās enerģijas avots tiristori kondensatoru banka. Akumulatoram ir vairākas sadaļas, un tas ļauj diskrēti mainīt ģenerēto reaktīvo jaudu. attēlā. 3b, IRM jauda tiek mainīta, regulējot reaktoru. Izmantojot šo kontroles metodi, reaktors patērē lieko reaktīvo jaudu, ko rada filtri.Tāpēc metodi sauc par netiešo kompensāciju.

3. attēls. Daudzfunkcionāla IRM blokshēmas ar tiešu (a) un netiešu (b) kompensāciju

Netiešai kompensācijai ir divi galvenie trūkumi: pārmērīgas jaudas absorbēšana rada papildu zudumus, un reaktora jaudas maiņa, izmantojot vārsta vadības leņķi, rada papildu augstāku harmoniku veidošanos.