Проблема перенапруг на силових фільтрах у промислових електричних мережах

Abstract

У промислових електричних мережах широко використовують силові фільтри гармонік, які дають можливість покращити якість напруги на шинах системи електропостачання і підвищити коефіцієнт потужності навантаження. Задача вибору схеми та параметрів фільтро- компенсувальної схеми пов’язана з необхідністю врахування вимог компенсації гармонік струму і реактивної потужності навантаження, особливостей схеми електропостачання та її режимів, а також характеристик перехідних процесів, які можуть виникати під час експлуатаційних перемикань. Процедури вибору параметрів силових фільтрів та рекомендації щодо застосування у типових промислових електричних мережах розглянуті у чинних міжнародних стандартах та багатьох публікаціях у періодичних спеціалізованих виданнях. Однією з проблем під час вибору параметрів силових фільтрів є проблема налаштування окремих фільтрів у складній фільтро- компенсувальній схемі, яка пов’язана з технологічними відхиленнями параметрів використовуваних реакторів і конденсаторів. Крім робочих характеристик електричної мережі у стаціонарному режимі під час проектування фільтрів потрібно брати до уваги також можливі перехідні перенапруги та надструми, які є характерними для вибраної системи електропостачання. Як показує аналіз доступної інформації, в інженерній практиці не існує загальноприйнятих рекомендацій щодо врахування відхиленнями параметрів фільтрів, які вимушують змінювати порядок їх налаштування, на рівень максимальних перенапруг на реакторах і конденсаторах фільтрів. У пропонованій статті розглянуто метод визначення максимальних перенапруг на реакторах і конденсаторах фільтрів на підставі моделювання характерних для вибраної промислової електричної мережі експлуатаційних перемикань. Дослідження перехідних процесів у системі електропостачання виконано на моделі, опрацьованій з використанням пакета MATLAB Simulink. В процесі досліджень здійснено аналіз впливу міри налаштування фільтрів у складній фільтро-компенсувальній схемі на рівень максимальних перенапруг, які спричинені технологічними перемиканнями, та наведено порівняльні характеристики перехідних перенапруг у можливих конфігураціях фільтрів. Показано, що використання у фільтро-компенсувальній схемі демпфованого фільтра типу “C” дозволяє значно зменшити рівень перехідних перенапруг на реакторах і конденсаторах фільтрів, а також практично усунути вплив розлаштування фільтрів на рівень перенапруг. Запропонований у роботі підхід до визначення максимальних перенапруг на обладнанні фільтрів може бути використаний у задачах проектування фільтро- компенсувальних схем для систем електропостачання різного призначення.