Измерения высших гармоник в электроустановках при использовании активных фильтров
Active filters & harmonic measurements
Применение активных фильтров для компенсации высших гармоник связано с их особыми свойствами, в том числе:
-
возможностью устранять негативное воздействие высших гармоник на электроустановки независимо от того, где находится источник искажений (на стороне источника электроэнергии или на стороне электроприёмников);
-
возможностью компенсировать высшие гармоники выборочно (в том числе канонические гармоники определенных порядков, четные гармоники и др.);
-
возможностью компенсировать высшие гармоники и реактивную мощность одновременно, перераспределяя ресурсы фильтра между этими задачами, и др.
Просто спросить...?
Разработка системы компенсации высших гармоник на базе активных фильтров требует ответа на ряд вопросов.
Искажения тока и напряжения в электроустановке формируются на стороне электроприёмников или возникают из-за «грязной» сети?
Пример. На компрессорной станции измерения в ЗРУ 6 кВ выполнены в период останова. Все электроприёмники отключены.
Измерения на Вводе 6 кВ ЗРУ. Ток на Вводе примерно 2 А (красная линия)
Искажения напряжения (THDu) на Вводе 6 кВ достигают 7%. Искажения в основном определяются гармоникой 11-го порядка (до 6%), что в 3 раза превышает допустимые ГОСТ значения.
Измерения на Вводе 6 кВ ЗРУ. Преобладает гармоника 11-го порядка (зеленая линия)
Гармоники мощности имеют положительный знак. Это говорит о том, что источник искажений находится вне объекта.
Измерения на Вводе 6 кВ ЗРУ. Гармоники мощности положительные
Вывод: требуется компенсировать искажения напряжения, возникающие на стороне источника электроэнергии.
Гармоники каких порядков следует компенсировать?
Компенсировать все гармоники не надо, да и не получится.
В приведенном выше примере, гармоники напряжения 5-го и 7-го порядков вдвое меньше значений, допустимых по ГОСТ. Соответственно, острой необходимости в их устранении нет.
Измерения на Вводе 6 кВ ЗРУ. Гармоники 5-го порядка (красная линия) и 7-го порядка (зеленая линия) менее 2%, что вполне допустимо
Гармоники напряжения 11-го и 13-го порядков кратно превышают допустимые ГОСТ значения. Соответственно, задача их подавления видится первоочередной.
Измерения на Вводе 6 кВ ЗРУ. Гармоники 11-го порядка (зеленая линия) достигают 5,5%; гармоники 13-го порядка (серая линия) превышают 4%
Вывод: требуется компенсировать высшие гармоники напряжения, 11-го и 13-го порядка.
Как изменяются высшие гармоники в зависимости от состава работающих электроприёмников?
Пример. На предприятии нефтегазового комплекса измерения в ЗРУ 10 кВ выполнены в период планового останова и последующего запуска технологического процесса.
Измерения на Вводе 10 кВ ЗРУ. Ток (красная линия) увеличивается по мере запуска технологических агрегатов
Фиксируя время подключения основных агрегатов и сопоставляя с графиком изменения высших гармоник, несложно определить «вклад» отдельных электроприёмников в спектр искажений тока и напряжения на предприятии.
Измерения на Вводе 10 кВ ЗРУ. Гармоники 23-го порядка (синяя линия) и 25-го порядка (зеленая линия) резко возрастают при пуске мощного компрессора
Вывод: основной вклад в искажения напряжения вносится преобразователем частоты с 24-пульсной схемой входного выпрямителя.
Как изменятся высшие гармоники в зависимости от нагрузки электроприёмников?
Пример. На буровой установке измерения в РУ 6 кВ выполнены при бурении скважины глубиной от 300 м до 700 м. Главные электроприводы построены по системе «управляемый выпрямитель – двигатель постоянного тока».
Активная мощность при бурении на глубине от 300 м до 700 м возрастает от 400 кВт до 600 кВт
По мере увеличения глубины забоя, растёт также уровень искажений напряжения.
Суммарный кф. искажения напряжения изменяется с нагрузкой приводов и постепенно повышается до 9%
Вывод: дальнейшее увеличение нагрузки приводов создаст высокие риски нештатной работы электроприёмников бурового комплекса из-за искажений напряжения.
Измерения высших гармоник в электроустановках полезны для обоснования выбора:
-
типа активных фильтров;
-
количества и номинальной мощности активных фильтров;
-
места установки и подключения активных фильтров;
-
количества и места установки трансформаторов тока;
-
структуры локальной САУ активными фильтрами и др.
Измерения также необходимы при пусконаладке системы компенсации и проведении опытной эксплуатации.
Существенно повышает достоверность результатов измерений применение нескольких переносных приборов.
Измерения несколькими приборами FLUKE 435 в ЗРУ 10 кВ
Это также ускоряет работу и снижает затраты на привлечение командированного персонала.
Предложения Инженерного центра «АРТ»
Полный комплекс работ по созданию систем компенсации высших гармоник и реактивной мощности в электроустановках до 1000 В и выше 1000 В (низкого и среднего напряжения).
