Опыт и перспективы применения высоковольтного активного фильтра серии МПУ для повышения качества электроэнергии




Page 1


background image







Page 2


background image

76

качество электроэнергии

Опыт и перспективы 
применения высоковольтного 
активного фильтра серии МПУ
для повышения качества 
электроэнергии

УДК 621.316.7:621.3.05

Шамонов

 

Р

.

Г

.,

к.т.н., заместитель 

начальника управления 

сопровождения ОТУ 

и режимов Департамента 

оперативно-технологи-

ческого управления 

ПАО «ФСК ЕЭС» 

Алексеев

 

Н

.

А

., 

заместитель начальника 

отдела разработки 

преобразовательной 

техники центра качества 

электроэнергии 

АО «НТЦ ФСК ЕЭС»

Матинян

 

А

.

М

.,

к.т.н., начальник 

отдела разработки 

преобразовательной 

техники центра качества 

электроэнергии 

АО «НТЦ ФСК ЕЭС» 

Антонов

 

А

.

В

., 

начальник центра 

качества электроэнергии 

АО «НТЦ ФСК ЕЭС»

Рассмотрен

 

опыт

 

применения

 

активного

 

фильтра

 

на

 

основе

 

преобразователя

 

напряжения

 

для

 

компенсации

 

несимметрии

 

и

 

несинусоидальности

 

токов

 

и

 

на

пряжений

 

в

 

электрических

 

сетях

 10–220 

кВ

Предложены

 

схемы

 

присоединения

 

устройства

 

к

 

электрическим

 

сетям

 

в

 

зависимости

 

от

 

расположения

 

источников

 

искажений

 

в

 

электрической

 

сети

 

и

 

решаемых

 

задач

 

по

 

обеспечению

 

норматив

ных

 

показателей

 

качества

 

электроэнергии

.

Ключевые

 

слова

:

качество электроэнергии, 

модульное преобразо-

вательное устройство, 

активный фильтр

Н

аряду  с  нормативными  пробелами  в  области  качества 

электроэнергии (КЭ) [1] отсутствие у отечественных сете-

вых  компаний  опыта  применения  технических  решений, 

обеспечивающих  компенсацию  несимметрии  и  несинусо-

идальности  токов  и  напряжений,  осложняет  решение  задачи  под-

держания нормативного КЭ в энергосистемах России. В случае же 

наличия  в  энергосистеме  множественных  распределенных  несим-

метричных  и  нелинейных  источников  искажений,  что  характерно 

для систем с высокой долей электрифицированных тяговых нагру-

зок, сложность данной задачи возрастает многократно.

Зарубежный  опыт  компенсации  гармоник  и  составляющих  об-

ратной последовательности напряжений опирается на применение 

компенсаторов  на  основе  силовой  электроники,  так  называемых 

кондиционеров КЭ (power quality conditioners) [2–4]. Данные устрой-

ства позволяют компенсировать искажения как токов, так и напря-

жений.

С учетом большого числа факторов, влияющих на значения по-

казателей качества электроэнергии в электрических сетях, высокой 

стоимости разработки и эксплуатации нетиповых компенсирующих 

устройств  для  системного  подхода  к  обеспечению  требуемого  КЭ 

в энергосистемах России необходимы:

 

– создание и внедрение типовых устройств различной мощности, 

компенсирующих несимметрию и гармоники токов и напряжений, 

включая высоковольтные активные фильтры;

 

– развитие и широкое применение в рамках проектирования энер-

госистем  норм  по  выбору  оптимальных  мест  установки,  схем 

присоединения и параметров вышеуказанных устройств.

Для обеспечения надежного и качественного электроснабжения 

потребителей ПАО «ФСК ЕЭС» совместно с ПАО «НТЦ ФСК ЕЭС» 

реализуют НИОКР по разработке и внедрению модульного преобра-

зовательного устройства (МПУ), являющегося по сути высоковольт-

ным активным фильтром, на одной из подстанций (ПС) Транссибир-

ской железной дороги.

В данной статье представлены описание МПУ и предваритель-

ные  результаты  его  опытно-промышленной  эксплуатации,  а  также 

предложены  рекомендации  по  схемам  присоединения  подобных 

устройств к электрической сети в зависимости от решаемой задачи.







Page 3


background image

77

ОПИСАНИЕ

 

МПУ

Унифицированное 

трех-

фазное МПУ предназначе-

но для комплексного повы-

шения КЭ, в том числе для 

снижения 

несимметрии 

и  высших  гармоник  токов 

и  напряжений,  стабилиза-

ции  напряжения  и  ослаб-

ления  фликера  за  счет 

компенсации  неактивных 

составляющих токов нагру-

зок.  Устройство,  разрабо-

танное  в  рамках  вышеука-

занного  НИОКР,  обладает 

следующими  характери-

стиками.

•  Режимы работы:

 

– фильтрация 

токов 

высших 

гармоник 

и  обратной  последо-

вательности  в  кон-

тролируемом присоединении;

 

– компенсация  напряжения  обратной  последо-

вательности и стабилизация напряжения пря-

мой последовательности основной частоты на 

контролируемых шинах.

•  Основные параметры:

 

– номинальное напряжение — 10 кВ;

 

– номинальная мощность — 10 МВА;

 

– потери — не более 150 кВт;

 

– габаритные  размеры  пятна  землеотвода  — 

12×15 метров.

Компенсация  искажений  осуществляется  пре-

образователем напряжения, фазы которого соеди-

нены  в  треугольник,  что  позволяет  формировать 

линейный ток преобразователя при любом сочета-

нии фаз токов нагрузки прямой и обратной после-

довательностей. В каждой фазе МПУ последова-

тельно соединены 20 модулей. Схема соединения 

МПУ и схема модуля представлены на рисунке 1 

(L1-L3  —  фазные  реакторы;  С  —  конденсатор 

цепи  постоянного  тока,  VT1-VT2  —  полумосто-

вые IGBT-модули со встроенными обратными ди-

одами). 

Компоновка  МПУ-10000/10  УХЛ1  приведена  на 

рисунке 2а, где 1 — модуль МПУ, 2 — шкаф управ-

ления,  3  —  ошиновка,  4  —  фазный  реактор,  5  — 

трансформатор  напряжения,  6  —  шкаф  системы 

кондиционирования воздуха, 7 — насосная установ-

ка, 8 — агрегат воздушного охлаждения антифриза. 

Внешний вид устройства приведен на рисунке 2б.

ОПЫТНО

ПРОМЫШЛЕННАЯ

 

ЭКСПЛУАТАЦИЯ

 

МПУ

В  качестве  пилотного  объекта  установки  МПУ  вы-

брана  ПС  220  кВ  «Жирекен»  Забайкальского  пред-

приятия  магистральных  электрических  сетей  ПАО 

«ФСК ЕЭС», схема которой представлена на рисун-

ке 3. Несинусоидальность и несимметрия напряже-

ний на шинах данной ПС обусловлена искажающими 

нагрузками, присоединенными как к сети 220 кВ, так 

и к сети 110 кВ. 

МПУ подключено ко 2-й секции шин 10 кВ парал-

лельно с местными нагрузками, наиболее мощными 

из  которых  являются  электродвигатели  котельной, 

чувствительные к несимметрии напряжений.

A

B

C

L

1

L

2

L

3

Модуль 

МПУ AB

1

Модуль 

МПУ AB

20

Модуль 

МПУ BC

1

Модуль 

МПУ BC

20

Модуль 

МПУ CA

1

Модуль 

МПУ CA

20

VT

1

VT

2

C

Рис

. 1. 

Схема

 

соеди

нения

 

МПУ

 (

а

), 

схема

 

модуля

 

МПУ

 (

б

б)

а)

Рис

. 2. 

Компоновка

 

МПУ

 (

а

), 

внешний

 

вид

 

МПУ

 (

б

)

а)

б)

8

7

6

1

2

3

4

5

 2 (65) 2021







Page 4