Электромагнитный компенсатор 3-й гармоники электрической сети

Page 1
background image

Page 2
background image

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


Page 3
background image

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

.  


Читать онлайн

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.

Поделиться:

«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение» № 3(72), май-июнь 2022

Автоматизация сетей среднего напряжения — ключевое направление развития электросетевого комплекса

Управление сетями / Развитие сетей Энергоснабжение / Энергоэффективность
ООО «Центр энергетических технологий»
«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение» № 3(72), май-июнь 2022

Сравнительный анализ мероприятий по повышению надежности передачи электрической энергии в распределительных сетях

Управление сетями / Развитие сетей Энергоснабжение / Энергоэффективность Воздушные линии
Гвоздев Д.Б. Иванов Р.В.
«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение» № 3(72), май-июнь 2022

Результаты оценки токов и напряжения высших гармоник на основе моделирования системы электроснабжения предприятия

Энергоснабжение / Энергоэффективность Учет электроэнергии / Тарифообразование / Качество электроэнергии
Назиров Х.Б. Абдулкеримов С.А.
«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение» № 3(72), май-июнь 2022

Оценка уровня нелинейных искажений электроустановок на основе моделирования длительности импульса их входного тока

Энергоснабжение / Энергоэффективность Учет электроэнергии / Тарифообразование / Качество электроэнергии
Тукшаитов Р.Х. Семенова О.Д. Новокрещенов В.В.
«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение» № 1(70), январь-февраль 2022

Повышение эффективности почасового прогнозирования электропотребления с помощью моделей машинного обучения на примере Иркутской энергосистемы. Часть 2

Управление сетями / Развитие сетей Энергоснабжение / Энергоэффективность Цифровая трансформация / Цифровые сети / Цифровая подстанция
Томин Н.В. Корнилов В.Н. Курбацкий В.Г.
«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение»