4.3. Використання ненастроєних фільтрів

Існуюча практика фільтрації гармонік ґрунтується на викори­станні фільтрів, настроєних по можливості точно на частоти гар­монік, що переважають в амплітудному спектрі струмів нелінійних навантажень. Такий підхід визначається прагненням знизити рівень вищих гармонік у мережі до мінімально можливого значен­ня (теоретично — до нуля). Застосування фільтрів малої і серед­ньої потужності (з відношенням потужності батареї конденсаторів б_р до потужності короткого замикання мережі 5 порядку к_р= 0 / 5_К < 10'²) обумовлювало підвищення вимог до точності настроюван­ня, щоб уникнути посилення окремих гармонік напруги в мережі, перевантаження фільтра й інших неприємних явищ.

Зростання питомої ваги нелінійних навантажень, що мають низький коефіцієнт потужності, призвело до необхідності застосу­вання в складі фільтрів батарей великої потужності (к_р> 1,510^-2), що дозволило знизити вимоги до точності настроювання фільтрів.

Дослідження збитків, обумовлених вищими гармоніками, по­казало, що збитки максимальні при значних напругах гармонік і зменшуються зі зниженням напруги у залежності, близькій до квад­ратичної. Тому необхідність повного зниження рівнів гармонік практично відсутня. Досить знизити їх до межі, обумовленої те­хнічними вимогами, наприклад, до значення к_ис = 5%, припусти­

мо відповідно до ДСТУ 13109-87. Очевидно, що при такому підході в розглянутому випадку (к_р>1,5-10'²) відпадає необхідність установ­лювати велике число фільтрів.

При установці одного фільтра, настроєного на частоту п-ї гар­моніки, відносна залишкова напруга п_ц-і гармоніки в мережі 5_ч ви­значається виразом:

деѴ

Необхідне значення сі_ч забезпечується при дотриманні не

рівності:

к >(1

Я Р

З виразу випливає, що при настроюванні фільтра на частоту

11-ї гармоніки (п = 11) зниження напруги 13-ї гармоніки (я = 13) на 50 чи 70% (5_ч складає 0,5 чи 0,3) забезпечується вже при к = 0,23- 10"² і А:_р—0,67 - 10'². Економічні збитки, обумовлені 13-ю гар­монікою напруги, зменшуються відповідно на 75 і 91 %. Знижен­ня напруги 7-ї гармоніки на 50 % забезпечується фільтром 5-ї гар­моніки значно більшої потужності: к_р> 2-Ю ².

Для знаходження оптимальної частоти настроювання досить розв’язати рівняння вигляду:

Використання фільтрів є поширеним способом зниження рівня вищих гармонік. При установці фільтрів частково або цілком вирішується також задача компенсації реактивної потужності, тому що батареї конденсаторів, які входять до складу фільтрів, є джерелами реактивної потужності.

Силові резонансні фільтри входять також до складу швидко­діючих статичних компенсуючих пристроїв, призначених, у пер­шу чергу для компенсації реактивної потужності, зниження коли­вань напруги і рівнів вищих гармонік.

На рис. 7.24 зображена схема статичного компенсатора реак­тивної потужності.

У схемі використовується регульована лінійна індуктивність і силові резонансні фільтри 3,5, 7,11-й гармонік. Фільтри гармонік найбільшого порядку виконуються широкосмуговими для фільтрації гармонік порядків п > 11. З цією метою добротність фільтра погіршується введенням активних опорів у схему. Фільтри комплектуються як регульованими, так і нерегульованими реак­торами. Крім фільтрів на шини включаються батареї конденса­торів, кількість яких у процесі експлуатації варіюється залежно від рівня напруги в мережі.

Для фільтрів використовуються конденсатори з великою оди­ничною потужністю (75 — 100 квар) з напругою, що відповідає но­мінальній напрузі мережі. При напрузі понад 15 кВ застосовуєть­ся послідовне ввімкнення конденсаторів. Допускається відхилен­ня ємності конденсаторів від номінальної до 4 %, тривале перевантаження по струму на 30 % понад номінальний і по потуж­ності на 43 %.

Силові резонансні фільтри обладнуються максимальним стру- мовим захистом і мають захист від перенапруг, а також від неба-

п =3 п=5 п =1 п—11

Рис. 7.24

лансу в батареї конденсаторів. Кожен конденсатор обладнується індивідуальним запобіжником.