Комбінований фільтрокомпенсуючий пристрій

Комбінований фільтрокомпенсуючий пристрій, що містить індивідуальні високовольтні силові фільтри відповідних частот, що складаються зі з'єднаних послідовно реактора з конденсатором, які приєднуються за допомогою індивідуальних комутаційних апаратів безпосередньо між кожною фазою високовольтної мережі і заземлювальним контуром, який відрізняється тим, що містить між кожною високовольтною фазою і заземлювальним контуром високовольтний комбінований фільтрокомпенсуючий блок, що складається з послідовно з'єднаних регульованого реактора з необхідною кількістю відпаювань з фазними короткозамикачами високовольтних контакторів, конденсатора і первинної обмотки трансформатора струму, до низьковольтних виводів якого приєднано реле струму, низьковольтний комбінований блок високочастотних фільтрів відповідних гармонік, що складається з послідовно з'єднаних між кожною фазою і заземлювальним контуром індуктивності, ємності і двох резисторів, а паралельно резисторам приєднаний напівпровідниковий випрямляч, між виводами якого приєднано реле постійного струму і паралельно резистору з боку заземлювального контуру приєднаний розімкнений роз'єдну U 2 (11) 1 3 20681 4 Основними недоліками аналога стосовно дуру ємності кожного фільтра на 10% обидва фільтгових і руднотермічних печей є неможливість нери виявляються переобтяженими струмом обхідної вибіркової компенсації технологічно винифільтрувальної гармоніки в 1,9 рази порівнянне з каючих максимальних величин п'ятої, сьомої або нормальним режимом. У цьому режимі саме заодинадцятої стандартних гармонік напруг у процестосування фільтрів втрачає значення, оскільки сах розплавів шихти або відповідного конгломераобидва фільтри переобтяжені струмом гармоніки і ту до видачі готової продукції зазначеними печамайже не здійснюють фільтрації. ми, а отже, зниження якості електричної енергії й 4. Важчі режими роботи фільтрів виникають збільшення електричних втрат. при відхиленні їх параметрів від резонансного наНа сьогодні у вказаних електричних мережах лагодження в різні боки. У фільтрі п'ятої гармоніки виникають різкозмінні потоки реактивної потужносвиникає відхилення від резонансного налагодженті, процеси генерації в мережу вищи х гармонік та ня в індуктивний бік на 20% від характеристичного несиметрії струмів і напруг, що призводить до поопору, у фільтрі сьомої гармоніки - в бік ємності на гіршення параметрів якості електричної енергії, а 10%. Струм гармоніки в п'ятому фільтрі збільшутакож до підвищення електричних втрат і величин ється більш ніж у 1,6 рази, а в сьомому - в 3,2 равнутрішніх перенапружень. зи, тобто більший струм гармоніки ніж той, який Це спричинило необхідність виробництва й проходить мережі за відсутності фільтрів. упровадження в цей час тиристорного компенсаВиникає парадоксальна ситуація: фільтри, тора реактивної потужності (ТКРП), прийнятого за встановлені спеціально для зменшення струму найближчий аналог і побудованого за схемою нефільтрованої гармоніки в мережі, при цьому відхипрямої компенсації, коли джерелом випереджаюленні їх параметрів не тільки не зменшують стр ум чої реактивної потужності є конденсаторні устаногармоніки в мережі, але навіть збільшують його, вки (КУ) силових фільтрів вищих гармонік, при цьому самі фільтри значно перевантажуються стабілізувальним і симетризувальним елементом струмом. Таке збільшення струму фільтрованої напівпровідниковий стабілізатор потужності (НСП), гармоніки при під'єднанні до шин підстанції паразустрічно-паралельно включені тиристори, які ралельних розузгоджувальних фільтрів, називається зом з компенсувальними реакторами з'єднані за режимом антифільтрації. схемою трикутника [Овчаренко А.С., Розінський Що стосується наявності фільтра третьої гарД.І. Підви щення ефективності електропостачання моніки, то в ньому немає практичної необхідності у промислових підприємств. -К.: Техніка, 1989, зв'язку з тим, що компенсація струму вказаної часС.137-140, Рис.33 - Функціональна схема тиристототи здійснюється достатньо ефективно обмоткарного компенсатора реактивної потужності]. ми 6-10кВ живлячих силових трансформаторів, Вимикачі 6-10кВ широко застосовуються в лаз'єднаними за схемою замкнутого трикутника, а нцюгах елементів ТКРП, оскільки тут вони працювеличина струму 13-ої гармоніки щодо інших зоють в легши х режимах і зношення їх контактних всім не значна, а отже, теж немає необхідності систем значно менше. його компенсації. Необхідно відзначити основні недоліки комбіТаким чином, паралельна робота фільтрів при нованих пристроїв струмової компенсації реактивреальних відхиленнях їх параметрів від резонансної потужності (СКРП) і напівпровідникового стабіного налагодження супроводжується істотним полізатора потужності (НСП) в умовах експлуатації: гіршенням якості фільтрації, виникненням ненор1. Технічні вимоги послідовності підключень мальних режимів струморозподілу фільтрованої силових фільтрів за зростаючими величинами гагармоніки і повним виходом з ладу практично рмонік і протилежної послідовності їх відключень майже всіх елементів. здійснимі тільки при планових комутаціях, які поВ основу корисної моделі покладено завдання рушуються при нестандартному аварійному відстворення пристрою з найефективнішою індивідуключенні будь-якого з фільтрів, окрім найбільшого альною компенсацією однієї з найбільших 5-ої, 7за частотою з подальшими різними варіантами ої або 11-ої гармонік, величини яких змінюються в пошкоджень фільтрів, що залишилися. процесі змін технологічних режимів, особливо в 2. При відхиленні навіть одного параметра в дугови х і р уднотермічних печах, а також при порубудь-якому фільтрі індуктивності або ємності) шеннях нормальних умов експлуатації промислоструморозподілення у фільтрах теж порушується. вих електричних мереж, включаючи аварійні реНаприклад, при відхиленні індуктивності фільтра жими. п'ятої гармоніки на 15% у бік збільшення струм Поставлене завдання вирішується за рахунок фільтрованої гармоніки в ньому зменшується притого, що пропонований комбінований фільтрокомблизно в три рази порівнянне з нормальним режипенсуючий пристрій містить: індивідуальний висомом резонансного налагодження фільтрів, а струм ковольтні силові фільтрі відповідних частот, що у фільтрі сьомої гармоніки збільшується в два раскладаються зі з’єднаних послідовно реактора з зи. Одночасно в мережі протікає струм у 1,8 рази конденсатором які під’єднуються за допомогою більший, ніж при нормальному режимі резонансноіндивідуальних комутаційних апаратів безпосерего налагодження, тобто якість фільтрації погірдньо між кожною фазою високовольтної мережі шується. заземлювальним контуром, причому між кожною 3. При відхиленні параметрів вказаних фільтвисоковольтної фазою і заземлювальним контурів в один і той же бік від резонансного налагором високовольтний комбінований фільтрокомпедження спостерігається значне перевантаження нсуючий блок, що складається з послідовно обох фільтрів струмами гармонік й істотне погірз’єднаних регульованого реактора з необхідною шення фільтрації. Наприклад, при збільшенні опокількістю відпаювань з фазними короткозамикача 5 20681 6 ми високовольтних контакторів, конденсатора і сконалень розроблено комбінований фільтрокомпервинної обмотки трансформатора струму, до пенсуючий пристрій низьковольтних виводів якого приєднано реле Схема комбінованого фільтрокомпенсуючого струму, до низьковольтних виводів якого реле пристрою представлена на кресленні (Фіг.1) і місструму, приєднано реле струму, низьковольтний тить фільтр вищих гармонік, який є ланцюгом з комбінований блок високочастотних фільтрів відпослідовно з'єднаних реактора Р і конденсатора С, повідних гармонік, що складається з послідовно причому реактор має три відпаювання, що дає з'єднаних між кожною фазою і заземлювальним можливість настроювати фільтр на 5, 7 або 11 контуром індуктивності, ємності і двох резисторів, гармоніки шляхом його підключення до шин 6а паралельно резисторам приєднаний напівпрові10кВ, а додатково в ланцюг фільтра включений дниковий випрямляч, між виводами якого приєдтрансформатор струму ТА1, до низьковольтної нано реле постійного струму і паралельно резисобмотки якого приєднане реле струму PC вимірютору з боку заземлювального контурі приєднаний вальну частину, що складається з трансформаторозімкнений роз'єднувач, причому живлення фільра струму ТА2, низьковольтна обмотка якого закотрів здійснюється від низьковольтних виводів рочена резистором R1, а паралельно вказаному трансформатора струму високовольтної мережі, резистору приєднані фільтри 5, 7 і 11 гармонік, шунтованих резистором відповідного опору, низьвиконані за схемами L5-C5, L7-C7 і L11-C11, поковольтну схему керування режимами роботи вислідовно яким приєднані резистори R2 і R3, R4 і соковольтного комбінованого фільтрокомпенсуюR5, R6 і R7, які теж мають послідовні з'єднання, чого блока, що складається із з'єднаних падіння напруг на яких прикладаються до напівпаралельно високовольтних контакторів конкретпровідникових випрямлячів ВП5, ВП7 і ВП11, що них частот, в кожній частині яких з'єднані послідозабезпечують на виході живлення постійним струвно індивідуальний розімкнений контакт відповідмом струмових реле РТ5, РТ7 і РТ11, причому ного контактора і замкнуті контакти інших паралельно кожному резистору R3, R5 і R7 приєдконтакторів, причому приєднання до низьковольтнані паралельно нормально розімкнені контакти ної напруги всієї схеми керування промисловій КН2, оперативну частину, виконану з використанчастоті виконано загальним замкнутим контактом, ням двох вторинних схем (фіг. 2 та фіг. 3), приєда його розімкнені контакти приєднані паралельно наних до напруги 220 В, перша схема контролю індивідуальним розімкненим контактам в кожному (фіг. 2) містить реле напруг РН1 і РН2 з нормально ланцюзі, низьковольтну схему контролю режимів розімкненими контактами КРТ і КРТ5, КРТ7, роботи елементів фільтрокомпенсуючого приKPT11, причому вказані контакти реле напруги строю, що складається зі з'єднаних паралельно РН2 сполучені з трьома паралельно сполученими відповідних реле напруг, причому послідовно з ланцюгами, кожна з яких містить сполучені посліодним реле напруги з'єднаний нормально розідовно контакти КРТ5 і КРТ7, КРТ7 і KPT11, КРТ5 і мкнений контакт струмового реле у вторинному KPT11, відповідно, а друга схема керування (фіг. ланцюзі трансформатора струму високовольтного 3) містить сполучені паралельно контактори ВМ5, комбінованого фільтрокомпенсуючого блока, а ВМ7 і ВМ11 з нормально замкнутим загальним послідовно іншому реле приєднані паралельно контактом КРН1.1 і індивідуальними, сполученими ланцюги з послідовно з’єднаними і нормально ропослідовно контактами КВМ7 і КВМ11, КВМ5 і зімкненими кожними парами роз’єднувачів різноКВМ11, КВМ5 і КВМ7 відповідно, причому паралейменних частот, функціональні взаємні електричні льно кожному розімкненому контакту КРТ5, КРТ7 і зв’язки між низьковольтними схемами керування і KPT11 приєднаний паралельно теж нормально контролю режимами роботи елементів пристрою, розімкнений, додатковий контакт КРН1.2. а також їх індивідуальні електричні зв'язки з низьПристрій працює таким чином. ковольтним комбінованим блоком високочастотПри проходженні струму основної частоти і них фільтрів, що мають безпосередній електричвиникненні струмів вищих гармонік на шинах 6ний зв'язок з високовольтним комбінованим 10кВ відбувається їх трансформація на низьковофільтрокомпенсуючим блоком. льтну обмотку трансформатора струму ТА2 з проПорівнянно з найближчим аналогом відміннитіканням через резистор R1, що зумовлюють до ми істотними ознаками є те, що функціональні падіння напруги DUR1=I· R1 взаємодії між вказаними елементами пристрою Припустимо, що з'явилася найістотніша велизабезпечують оптимальні техніко-економічні покачина струму п'ятої гармоніки Із який протікає через зники роботи електричних мереж при добових фільтр L5C5 і створює падіння напруги графіках роботи КУ, що змінюються, з урахуванDU5=I5·(R2+R3), завдяки якому через випрямний ням конкретних режимів роботи споживачів електміст ВП5 протікатиме випрямлений струм по котуричної енергії і, в першу чергу, на основі аналізу шці струмового реле РТ5, яке своїми контактами добових графіків навантаження промислових підKPT5 замкне ланцюг живлення контактора ВМ5, приємств, забезпечуючи при цьому мінімальні який у свою чергу своїми силовими контактами К5 втрати електроенергії від передачі реактивної повключить фільтр PC, налаштований на п'яту гартужності і підтримка напруги або його регулювання моніку в мережах вказаних напруг. в зоні технічно допустимих значень з урахуванням Через вказаний фільтр потече струм, який режимів роботи енергосистеми. спричинить спрацьовування реле струму PC між Таким чином, нові ознаки при взаємодії з відонизьковольтними виводами трансформатора мими ознаками забезпечують виявлення нових струму ТАЇ і замикання у вторинному ланцюзі його технічних властивостей шляхом схематичних удоконтакту КРС з подачею живлення на реле напруги РН1, яке при спрацьовуванні розмикає свій нор 7 20681 8 мально замкнутий контакт КРН1.1 і замикає норвиключить можливості увімкнень силових контактів мально розімкнений контакт КРН1.2 паралельний К7 і К11. контакту KPT5, забезпечуючи збереження живУ разі протікання через вказані фільтри струлення котушки контактора ВМ5 і його увімкнутий мів, що створюють падіння напруг, достатніх для стан протягом усього часу протікання через фільтр спрацьовувань трьох або якихось двох реле струPC струму п'ятої гармоніки 15 до моменту зменмів РТ5, PT7 і РТ11 передбачене блокування, яке шення його величини, що приводить відповідно до виконане за допомогою реле напруги РН2, котушзменшення струму в реле PC і відключенню його ка якого одержує живлення тільки при одночасноконтакту КР з одночасним зникненням живлення му закритті нормально відкритих контактів КРТ6 і котушки реле напруги РН1, яка своїми знов норКРТ7, КРТ7 і КРТ11, КРТ5 і КРТ11 в реле фільтрів мально розімкненими контактами КРН1.2 зніме РТ5, PT7 і РТ11, відповідно. живлення з контактора ВМ5, а контакт КРН1.1, що При одночасному спрацьовуванні двох або замкнувся, приведе пристрій у початковий стан. трьох вказаних реле струмів замикаються нормаПри появі струмів сьомої 17 або одинадцятої льно відкриті контакти КН2 і шун туються резистори 111 гармонік пристрій працює практично аналогічR3, R5 і R7, а отже, зменшаться напруги, що приним способом. кладаються до фільтрів, і спрацює реле того фільУ цих випадках в кінцевому результаті спратра, величина струму якого найбільша. цьовують контактори ВМ7 і ВМ11, що приводять Таким чином, схема дозволяє перебудовувати до ввімкнення силових контактів К7 або К11 із автоматично фільтри на компенсацію більшої за створенням компенсувальних фільтрів вказаних величиною з трьох вищезгаданих високочастотних гармонік завдяки зміні величини індуктивного опострумів. ру реактора Р. На закінчення доцільно відзначити, що принЗ метою виключення одночасного спрацьовуципово з метою компенсації струмів ви щих частот вання контакторів ВМ5, ВМ7 і ВМ11 передбачене можна виконати додаткові відпаювання на реактоблокування, яке виконане за допомогою допоміжрі Р, але практично в цьому немає необхідності, них, нормально замкнутих контактів. оскільки струми вищих частот мають набагато меНаприклад, при спрацьовуванні вищезгаданоншу величину, а їх компенсація ускладнює роботу го контактора ВМ5 його допоміжні контакти КВМ7 і фільтрокомпенсуючого пристрою і знижує надійКВМ11 в оперативних ланцюгах контакторів ВМ11 і ність його експлуатації. ВМ7 перервуть відповідно схеми їх з'єднань, що Комп’ютерна в ерстка Н. Лисенко Підписне Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601