Фильтрация гармоник

Материал из Руководство по устройству электроустановок

Перейти к: навигация , поиск
Общие правила проектирования электроустановок
Подключение к распределительной сети высокого напряжения
Подключение к низковольтной распределительной сети
Руководство по выбору архитектуры сети высокого и низкого напряжения
Распределение в системах низкого напряжения
Защита от поражения электрическим током
Выбор сечения и защита проводников
Низковольтная распределительная аппаратура
Защита от перенапряжений в низковольтных сетях
Энергоэффективность в электрических сетях
Компенсация реактивной мощности и фильтрация гармоник
Управление гармониками
Особые источники питания и нагрузки
Электроустановки жилых помещений и коттеджей
Электромагнитная совместимость (ЭМС)

Содержание


В случаях, когда описанные выше превентивные меры оказываются недостаточными, необходимо оборудовать электроустановку системами фильтрации.

Существуют три типа фильтров:

  • пассивные;
  • активные;
  • гибридные.


Пассивные фильтры

Типовые применения

  • промышленные электроустановки с комплектом нелинейных нагрузок мощностью более 200 кВА (регулируемые приводы, источники бесперебойного питания, выпрямители и др.);
  • электроустановки, в которых необходима компенсация реактивной мощности;
  • электроустановки, в которых нужно снизить искажения напряжения с тем, чтобы не создавать возмущений для чувствительных нагрузок;
  • электроустановки, в которых нужно снизить искажения тока с тем, чтобы избежать перегрузок.

Принцип действия

Параллельно нелинейной нагрузке устанавливается LC-контур, настроенный на частоту гармоники, которую необходимо подавить (рис. M20). Этот контур поглощает гармоники, предотвращая их попадание в распределительную сеть.

Обычно пассивный фильтр настраивается на частоту, близкую к частоте гармоники, которую необходимо подавить. Если требуется подавление нескольких гармоник, могут использоваться несколько параллельно соединенных фильтров.


Рис M20.jpg



Рис. M20 : Принцип действия пассивного фильтра



Активные фильтры (активные компенсаторы гармоник)

Типовые применения

  • коммерческие электроустановки с комплектом нелинейных нагрузок мощностью менее 200 кВА (регулируемые приводы, источники бесперебойного питания, офисное оборудование и др.);
  • электроустановки, в которых нужно снизить искажения тока с тем, чтобы избежать перегрузок.

Принцип действия

Эти системы силовой электроники устанавливаются последовательно или параллельно нелинейной нагрузке и компенсируют гармоники тока или напряжения, потребляемые этой нагрузкой.

На рис. M21 показан параллельно включенный активный компенсатор гармоник, компенсирующий гармонику тока (Iгарм = Iакт).

Активный компенсатор гармоник генерирует в распределительную сеть гармоники, потребляемые соответствующей нелинейной нагрузкой, но с противоположной фазой. В результате этого ток в сети Iс остается синусоидальным.


Рис M21.jpg



Рис. M21 : Принцип действия активного фильтра



Гибридные фильтры

Типовые применения

  • промышленные электроустановки с комплектом нелинейных нагрузок мощностью более 200 кВА (преобразователи частоты, источники бесперебойного питания, офисное оборудование и др.);
  • электроустановки, требующие компенсации реактивной мощности;
  • электроустановки, в которых необходимо снизить искажения напряжения с тем, чтобы не создавать возмущений для чувствительных ЭП;
  • электроустановки, в которых необходимо снизить искажения тока с тем, чтобы избежать перегрузок;
  • электроустановки, в которых должны соблюдаться жесткие ограничения на «выброс» гармоник в сеть.

Принцип действия

Гибридный фильтр состоит из комбинации пассивных и активных фильтров (рис. M22). Он обладает преимуществами обоих типов фильтров и пригоден для применения в широком диапазоне мощностей и режимов работы электроустановки.


Рис M22.jpg



Рис. M22 : Принцип действия гибридного фильтра



Критерии выбора

Пассивный фильтр

Обеспечивает компенсацию реактивной мощности и эффективную фильтрацию гармоник тока. Такие фильтры также снижают уровень гармоник напряжения в электроустановках, в которых форма напряжения питания отличается от синусоидальной. Если генерируемая фильтром реактивная мощность велика, то рекомендуется отключать установленный пассивный фильтр в те периоды времени, когда коэффициент загрузки установки является низким.

Предварительные исследования возможности применения фильтра должны учитывать возможное наличие батареи конденсаторов для компенсации коэффициента мощности, которую, возможно, придется удалить.

Активные компенсаторы гармоник

Обеспечивают подавление гармоник в широком диапазоне частот и могут работать с любым типом нагрузки.

С другой стороны, мощности данных устройств являются низкими.

Гибридные фильтры

Объединяют в себе преимущества активных и пассивных фильтров.