Активные фильтры на промышленных предприятиях
Active filters for industrial plants
Первые активные фильтры специалисты Инженерного центра «АРТ» установили и ввели в эксплуатацию в октябре 2013 года на предприятии «Полиграфсервис». С тех пор много раз приходилось быть свидетелями подобного диалога с Главным энергетиком.
Вопрос. У вас есть проблемы с качеством электроэнергии, с гармониками?
Ответ. У меня нет. У АСУшников есть.
На самом деле, у энергетиков промышленных предприятий также могут возникать проблемы, эффективно решаемые активными фильтрами.
-
Ложные срабатывания устройств защиты по напряжению из-за искажения синусоидальности кривой напряжения.
-
Хаотичные срабатывания устройств автоматического ввода резерва при нормальном действующем значении напряжения на вводах.
-
Перегрев силовых трансформаторов токами высших гармоник.
-
Перегрев конденсаторов и коммутационных аппаратов устройств компенсации реактивной мощности токами высших гармоник.
-
Генерация в сеть реактивный мощности ёмкостного характера из-за наличия протяжённых кабельных линий.
-
Провалы напряжения при пусках электродвигателей.
-
Падение напряжения на протяжённых воздушных линиях и шинопроводах 6 -10 кВ.
-
Претензии энергоснабжающий организации в части генерации в сеть высших гармоник тока, и др.
Просто спросить...?
Пример. Перегрев силовых трансформаторов токами высших гармоник после перехода на питание от газопоршневых машин. Решение – установка активных фильтров
Активные фильтры компенсируют высшие гармоники тока и разгружают силовые трансформаторы
У специалистов КИП и А, связистов, технологов есть свои претензии к высшим гармоникам. Практика показывает, что даже при формальном соблюдении требований ГОСТ 32144―2013, проблемы возникают.
-
Перегрев источников бесперебойного питания (ИБП) токами высших гармоник.
-
Нарушение синхронизации источников бесперебойного питания при переключении из режима «Off-Line» в режим «On-Line».
-
Нарушения в работе измерительных приборов и комплексов.
-
Отказ блоков питания из-за разрушения варисторов и конденсаторов.
-
Сбои в работе микропроцессорных систем управления, и др.
Пример неуспешных попыток ИБП синхронизироваться с сетью из-за искажений напряжения в цепи нагрузки
|
|
| Сообщение «Авария» ИБП при нарушении синхронизации | Активный фильтр устраняет проблемы синхронизации ИБП |
Специалисты по электроприводу также сталкиваются со специфическими проблемами, вызванными высшими гармониками.
-
Отключение преобразователей частоты с сигнализацией «Превышение напряжения в звене постоянного тока» при нормальном действующем значении напряжения.
-
Выход из строя входных диодных мостов преобразователей частоты.
-
Нарушения в работе систем импульсно-фазового управления (СИФУ) выпрямителями электроприводов постоянного тока.
-
Нарушения, вызванные работой НПЧ (непосредственных преобразователей частоты) и преобразователей с АИТ (автономный инвертор тока) и др.
Как правило, путь от фиксации проблемы до решения о применении активных фильтров включает несколько этапов.
Выявление источников высших гармоник и условий, при которых возникают проблемы
Если источник искажений находится в составе электроустановок предприятия, то его влияние достаточно просто купировать активным фильтром на данном присоединении.
Если таких источников несколько, то появляются вопросы их взаимного влияния и совместного влияния на линейные потребители, и одним фильтром не обойтись.
Если источник высших гармоник находится за пределами предприятия и искажения поступают извне, то для их компенсации на выделенном участке электроустановки потребуются активные фильтры специализированным программным обеспечением.
Измерения в электроустановке приборами контроля качества электроэнергии
Целями таких измерений могут быть:
- анализ спектра высших гармоник (канонические, чётные, интергармоники и др.) и выделение порядков проблемных гармоник;
- выявление высших гармоник, способствующих возникновению резонанса;
- количественная оценка высших гармоник тока и напряжения и др.
Моделирование высших гармоник и расчёт требуемых токов компенсации в различных эксплуатационных режимах
Моделирование позволяет, в том числе, ответить на вопросы:
- надо ли устанавливать дополнительные дроссели или пассивные фильтры в цепях нелинейных электроприёмников;
- надо ли увеличить мощность силового трансформатора;
- надо ли изменить схему подключения потребителей, и др.
Разработка общего решения по компенсации высших гармоники и оценка затрат на его реализацию
Таких решений может оказаться несколько, конкурирующих по первоначальным затратам на оборудование, объёмам демонтажных и монтажных работ, эксплуатационным затратам и пр.
Разработка ТЭО инвестиций
Если возникает такое требование со стороны Заказчика, то в основу расчёта инвестиционных показателей проекта закладывается денежная оценка снижения рисков от нештатной работы электроустановок. Привычный и понятный финансистам показатель «экономия электроэнергии» в данном случае не будет определяющим. Применение активных фильтров работает на снижение потерь в электроустановках, но не это главное.
Реактивная мощность, в отличие от высших гармоник, у энергетиков «на слуху», и её компенсация конденсаторными установками является общепринятой практикой. Однако, и здесь могут быть сложности. Пример - металлургическое производство.
Подробнее на странице: Фликер и балластные токи при работе электродуговой сталеплавильной печи
Электрические нагрузки металлургического предприятия определяются режимами работы дуговой печи и печного трансформатора ЭТЦПК – 6300 / 10 – У3
Искажения тока и напряжения на данном предприятии небольшие, но резко переменная реактивная мощность индуктивного характера на вводе печного трансформатора загружает высоковольтные сети, вызывает колебания напряжения, фликер и др.
Измерения на вводе печного трансформатора. Плавка по рецепту. Напряжение 5,6 – 6,45 кВ (зеленая линия). Ток фазный до 1213 А (красная линия)
Использование конденсаторных установок или синхронных компенсаторов здесь затруднительно из-за резких изменений нагрузки.
Мощность активная трехфазная до 5 980 кВт (черная линия). Мощность реактивная трехфазная до 9 280 квар (красная линия). Фликер Pst до 8,25. Фликер PInst до 328
Применение высоковольтной системы динамической компенсации реактивной мощности на базе активных фильтров в данном случае позволит устранить набросы реактивной мощности, уменьшить полный ток и провалы напряжения. Приведение cos φ к нормативным значениям снимет претензии со стороны энергоснабжающей организации.
В реальных ситуациях зачастую задачи компенсации высших гармоник и реактивной мощности возникают одновременно, и технические решения на базе активных фильтров оказываются оптимальными.
Предложения Инженерного центра «АРТ»
Полный комплекс работ по созданию систем компенсации высших гармоник и реактивной мощности в электроустановках до и выше 1000 В (низкого и среднего напряжения).
