40
Ежеквартальный
спецвыпуск
№
3,
декабрь
2016
40
Электромагнитный
компенсатор
3-
й
гармоники
электрической
сети
Д
ля
решения
ряда
задач
,
связан
-
ных
с
повышением
энергоэф
-
фективности
передачи
электри
-
ческой
энергии
,
специалисты
ПАО
«
МРСК
Юга
»
взаимодействуют
со
сторонними
организациями
,
в
том
чис
-
ле
с
Азово
-
Черноморским
инженерным
институтом
.
Совместно
с
сотрудниками
кафедры
«
Электроэнергетика
и
электро
-
техника
»
был
разработан
электромагнит
-
ный
компенсатор
3-
й
гармоники
электри
-
ческой
сети
,
защищенный
патентом
РФ
№
2346370.
Известно
,
что
наличие
высших
гар
-
моник
тока
приводит
к
дополнительным
потерям
электрической
энергии
при
ее
передаче
.
В
настоящее
время
нагрузки
потребителей
в
коммунально
-
бытовом
сек
-
торе
преимущественно
носят
нелинейный
характер
,
что
является
одной
из
причин
генерации
высших
гармоник
тока
в
элек
-
трическую
сеть
.
Исследования
,
проведенные
специ
-
алистами
ПАО
«
МРСК
Юга
»
совместно
с
сотрудниками
ФГБОУ
ВО
Азово
-
Черно
-
морский
инженерный
институт
,
показали
,
что
однофазные
нелинейные
нагрузки
вызывают
протекание
в
фазах
и
нейтрали
четырехпроводной
сети
несинусоидаль
-
ных
токов
,
среди
которых
доминирует
третья
гармоника
[1].
Для
снижения
уров
-
ня
высших
гармоник
тока
был
разработан
электромагнитный
компенсатор
,
примене
-
ние
которого
позволяет
повысить
качество
и
уменьшить
потери
электрической
энер
-
гии
при
ее
транспортировке
в
трехфазных
четырехпроводных
электрических
сетях
.
Принципиальная
электрическая
схема
предлагаемого
компенсатора
приведена
на
рисунке
1.
Принцип
работы
компенсатора
основан
на
компенсации
наибольшей
из
гармоник
спектра
,
циркулирующих
в
нейтральном
проводе
токов
.
Для
этого
электромагнит
-
ным
компенсатором
из
фазных
токов
выде
-
ляется
ток
частотой
150
Гц
,
который
мгно
-
венно
вводится
в
противофазе
к
третьей
гармонике
тока
нейтрального
провода
.
Для
повышения
энергоэффективности
передачи
электри
-
ческой
энергии
специалистами
ПАО
«
МРСК
Юга
»
совместно
с
сотрудниками
кафедры
«
Электроэнергетика
и
электротех
-
ника
»
ФГБОУ
ВО
Азово
-
Черноморского
инженерного
инсти
-
тута
—
филиала
Донского
государственного
аграрного
уни
-
верситета
—
разработан
электромагнитный
компенсатор
3-
й
гармоники
тока
,
принцип
работы
которого
основан
на
компенсации
наибольшей
из
гармоник
спектра
,
циркулиру
-
ющих
в
нейтральном
проводе
токов
.
Александра
ИСУПОВА
,
к
.
т
.
н
.,
доцент
кафедры
«
Электро
энергетика
и
электротехника
»
ФГБОУ
ВО
АЧИИ
Михаил
ЮНДИН
,
к
.
т
.
н
.,
профессор
кафедры
«
Электро
-
энергетика
и
электротехника
»
ФГБОУ
ВО
АЧИИ
Константин
ЮНДИН
,
к
.
т
.
н
.,
главный
специалист
управления
перспективного
развития
ПАО
«
МРСК
Юга
»
Рацпредложения
41
Технически
это
реализуется
следующим
образом
.
В
фаз
-
ные
L1
–
L3
и
нейтральный
N
проводники
включаются
изме
-
рительные
трансформаторы
тока
ТА
1
–
ТА
4
с
одинаковыми
коэффициентами
трансформации
и
одинаковым
классом
точности
.
Ко
вторичным
обмоткам
трансформаторов
тока
подключаются
блок
выпрямителя
В
и
преобразователя
П
,
как
показано
на
рисунке
1.
Преобразователь
П
может
быть
реализован
по
схеме
[2]
из
следующих
элементов
:
конденсатора
С
1
,
диодов
VD4
и
VD5
,
стабилитронов
VD6
и
VD7
,
электролитического
кон
-
денсатора
C2
,
микросхемы
стабилизатора
D1
,
резистора
R1
и
подстроечного
резистора
R2
.
Под
действием
фазных
напряжений
U
L1
,
U
L2
и
U
L3
во
вто
-
ричных
обмотках
трансформаторов
тока
ТА
1
,
ТА
2
и
ТА
3
про
-
исходит
включение
диодов
VD1
–
VD3
,
входящих
в
состав
бло
-
ка
выпрямителя
В
.
При
этом
диоды
включаются
попеременно
через
1/3
периода
промышленной
частоты
.
Ток
будет
прово
-
дить
тот
диод
выпрямителя
,
потенциал
анода
которого
отно
-
сительно
общей
точки
трансформаторов
тока
ТА
1
,
ТА
2
,
ТА
3
выше
,
чем
у
других
диодов
.
Коммутация
диодов
происходит
в
моменты
времени
,
соответствующие
точкам
пересечения
синусоид
фазных
напряжений
,
поэтому
кривая
выпрямленно
-
го
напряжения
U
d
имеет
вид
огибающей
синусоиды
фазных
напряжений
,
индуктируемых
вторичными
обмотками
транс
-
форматоров
тока
,
что
поясняется
на
рисунке
2.
Кривая
выпрямленного
тока
i
d
повторяет
кривую
выпрям
-
ленного
напряжения
,
но
из
-
за
присутствия
индуктивного
со
-
противления
вторичной
обмотки
измерительного
трансфор
-
матора
тока
ТА
4
немного
уплощается
.
Кратность
пульсаций
выпрямленного
тока
,
протекающего
во
вторичной
обмотке
трансформатора
тока
ТА
4
,
по
отношению
к
основной
частоте
первичной
сети
равна
трем
.
Рис
. 1.
Схема
электри
ческая
принци
пиальная
электромагнитного
компенсатора
3-
й
гармоники
электрической
сети
Рис
. 2.
Кривые
напряжения
и
тока
,
поясняющие
принцип
работы
компенсатора
ЛИТЕРАТУРА
1.
Юндин
К
.
М
.
Электромагнитный
компенсатор
высших
гар
-
моник
тока
в
сельских
электрических
сетях
0,38
кВ
с
пре
-
обладающей
нелинейной
нагрузкой
:
диссертация
...
кан
-
дидата
технических
наук
.
Зерноград
, 2012. 212
с
.:
ил
.
2.
Источники
электропитания
.
Любительские
схемы
.
Ч
. 2.
Сост
.
А
.
А
.
Халоян
.
М
.:
ИП
РадиоСофт
,
ЗАО
«
Журнал
«
Радио
», 2003. 178
с
.
Для
компенсации
,
возникающей
при
выпрямлении
по
-
стоянной
составляющей
E
d
преобразователем
П
,
форми
-
руется
противоэлектродвижущая
сила
,
которая
направле
-
на
встречно
электродвижущей
силе
блока
выпрямителя
В
.
В
результате
протекающий
через
трансформатор
тока
ТА
4
ток
i
в
частотой
150
Гц
не
будет
содержать
постоянной
со
-
ставляющей
I
d
(
рисунок
2).
Точную
компенсацию
постоянной
составляющей
выпрямителя
можно
осуществить
подстроеч
-
ным
резистором
R2
блока
преобразователя
П
.
Таким
образом
,
разработанный
электромагнитный
ком
-
пенсатор
повышает
точность
компенсации
гармонических
составляющих
тока
,
что
улучшает
качество
электрической
энергии
,
снижает
потери
активной
мощности
и
потери
на
-
пряжения
во
всех
элементах
сети
от
тока
третьей
гармони
-
ческой
составляющей
.
В
заключение
необходимо
отметить
,
что
в
настоящее
время
специалистами
ПАО
«
МРСК
Юга
»
совместно
с
со
-
трудниками
кафедры
«
Электроэнергетика
и
электротех
-
ника
»
ведутся
исследования
по
разработке
мероприятий
,
позволяющих
повысить
эффективность
и
качество
пере
-
даваемой
электрической
энергии
с
учетом
существующего
уровня
электропотребления
и
технического
состояния
элек
-
тросетевого
хозяйства
.
Оригинал статьи: Электромагнитный компенсатор 3-й гармоники электрической сети
Для повышения энергоэффективности передачи электрической энергии специалистами ПАО «МРСК Юга» совместно с сотрудниками кафедры «Электроэнергетика и электротехника» ФГБОУ ВО Азово Черноморского инженерного института — филиала Донского государственного аграрного университета — разработан электромагнитный компенсатор 3-й гармоники тока, принцип работы которого основан на компенсации наибольшей из гармоник спектра, циркулирующих в нейтральном проводе токов.
