HARMONINIŲ IŠKRAIPYMŲ ĮTAKOS MAŽINIMO PRIEMONĖS

HARMONIKOS IR JŲ ĮTAKA

Egzistuoja keli baziniai harmonikų įtaką mažinantys metodai, tame skaičiuje šie:

– tinklą teršiančios apkrovos yra perkeliamos į tiekiamos įtampos pusę;

– tinklą teršiančios apkrovos yra grupuojamos kartu;

– yra atskiriami energijos šaltiniai;

– naudojami transformatoriai su specialiai suprojektuotomis apvijų jungimo grupėmis;

– su transformatoriumi yra naudojami indukciniai komponent;

– naudojama atitinkama įžeminimo sistema.

Priklausomai nuo harmonikų tipo ir dydžio, galimi  du sprendimai , ir esant reikalui, šie du sprendimai gali būti apjungiami:

– projektavimo metu parenkamas galingesnis transformatorius;

– siekiant apsaugoti transformatorių, montuojamos filtravimo sistemos.

HARMONIKŲ FILTRAVIMAS

Tuo atveju, kai transformatoriaus apkrovą sudaro elektroniniai galios komponentai ir nepertraukiamo maitinimo šaltiniai (UPS), dvi kintamosios srovės tinklo fazės dielektriniu požiūriu yra trumpam užtrumpinamos su kiekvienu persijungimu.

Dėl šios priežasties išsikraipo vidutinės ir žemos įtampos bangų formos, persijungimo taškuose atsiranda harmonikos ir „dv/dt“ reikšmės šiuose taškuose tampa labai aukštos.

Dėl šių įtampos harmonikų persijungimo taškuose transformatorių veikia žymus elektrostatinio lauko stipris.

Šie pasikartojantys persijungimo taškai (apytikriai su 10 Hz svyravimų dažniu) gali sukelti pirmalaikį transformatoriaus senėjimą arba vidinį transformatoriaus rezonansą, jeigu natūralūs transformatoriaus apvijų dažniai sutampa su persijungimo taškų virpesiais.

Jeigu aukščiau įvadiniame skyrelyje paminėtos preventyvios priemonės pasirodo esančios nepakankamos, transformatoriui, kurio darbą iškraipo harmonikos, reikia naudoti harmonikų filtravimo mechanizmą.

Priklausomai nuo apkrovos, dėl kurios susidaro harmonikos, tipo, gali būti naudojami trijų tipų filtrai:

– pasyvus filtras;

– aktyvus filtras;

– hibridinis filtras.

Filtro pasirinkimo kriterijai

– Pasyvus filtras kompensuoja reaktyviąją energiją ir pasižymi žymiu srovės filtravimo pajėgumu.

Įrengimas, kuriame turi būti statomas filtras, turi dirbti pakankamai stabiliai, su labai nedideliais apkrovos svyravimais. Jeigu žymią tiekiamos energijos dalį sudaro reaktyvioji energija, mažos apkrovos laikotarpiais pasyvų filtrą reikia išjungti. Analizuojant galimybę panaudoti pasyvų filtrą, reikia atsižvelgti ir į egzistuojančias kompensacijos kondensatorių baterijas, nes po pasyvaus filtro pastatymo jas gali tekti pašalinti.

– Aktyvus filtras filtruoja harmonikas plačiame dažnių diapazone. Jis tinka naudoti prie visų apkrovų. Tačiau jo harmonikų galia yra ribota.

 Hibridinis filtras apjungia pasyvaus ir aktyvaus filtrų privalumus.

Šioje lentelėje yra nurodyti kriterijai, pagal kuriuos galima parinkti reikiamo tipo filtrą įvairiems panaudojimo atvejams:

Filtru panaidojimass

Pasyvus filtras

Tipinės panaudojimo sritys:

– Pramoninės instaliacijos, turinčios daug harmonikų dedamųjų generavimo šaltinių, kurių bendroji galia viršija 200 kVA (tai gali būti variklių greičio reguliatoriai arba dažnio keitikliai, nepertraukiamo maitinimo šaltiniai (UPS), lygintuvai ir kt.).

– Instaliacijos, reikalaujančios reaktyviosios energijos kompensacijos.

– Įtampos iškraipymų lygio mažinimas, kurio tikslas yra apsaugoti jautrius imtuvus.

– Srovės iškraipymų lygio mažinimas, kurio tikslas yra išvengti perkrovų.

Veikimo principas:

Kilpos kontūras (LC) yra suderintas su kiekvienos harmonikos dažniu ir, tuo pačiu metu, su harmonikų dedamosios generatoriumi. Filtro atšakos kontūras absorbuoja harmonikas ir neleidžia joms cirkuliuoti energijos tiekimo pusės tinkle

Paveikslėlio tekstų vertimas:

Harmonic component generator – Harmonikų dedamųjų generatorius

Filter – Filtras

Linear load – Linijinė apkrova

Pasyvus filtras yra paprastai suderinamas su tos eilės harmonika, kuri turi būti panaikinta. Jeigu reikia stipriai sumažinti keletos harmonikų dedamųjų keliamą iškraipymų lygį, gali būti naudojami keli filtrų atšakų kontūrai.

Pasyvus filtras

Aktyvus filtras

Tipinės panaudojimo sritys:

– Instaliacijos gyvenamajame sektoriuje, prekybos ir paslaugų sektoriuje (apibendrintai vadinamame „tretiniame“ sektoriuje), turinčios daug harmonikų dedamųjų generavimo šaltinių, kurių bendroji galia viršija 200 kVA (tai gali būti variklių greičio reguliatoriai arba dažnio keitikliai, nepertraukiamo maitinimo šaltiniai (UPS), biuro įrenginiai ir kt.).

– Srovės iškraipymų lygio mažinimas, kurio tikslas yra išvengti perkrovų.

Veikimo principas:

Aktyvų filtrą sudaro elektroninė galios sistema, jungiama nuosekliai arba lygiagrečiai su nelinijine apkrova. Jo tikslas yra kompensuoti elektrostatinio lauko stiprį, kurį kelia apkrovos generuojamos harmonikos arba harmonikų srovės.

Šiame paveikslėlyje yra parodytas aktyvaus filtro, kompensuojančio harmonikų srovę Ihar = – Iact, panaudojimo pavyzdys.

Paveikslėlio tekstų vertimas:

Harmonic component generator – Harmonikų dedamųjų generatorius

Active comp. – Aktyvi dedamoji

Linear load – Linijinė apkrova

Aktyvus filtras į apkrovos grandinę įveda tos pačios eilės, tik priešingos fazės, harmonikas ir tokiu būdu panaikina egzistuojančias harmonikas.

Aktyvus filtras

Hibridinis  filtras

Tipinės panaudojimo sritys:

– Pramoninės instaliacijos, turinčios daug harmonikų dedamųjų generavimo šaltinių, kurių bendroji galia viršija 200 kVA (tai gali būti variklių greičio reguliatoriai arba dažnio keitikliai, nepertraukiamo maitinimo šaltiniai (UPS), lygintuvai ir kt.).

– Instaliacijos, reikalaujančios reaktyviosios energijos kompensacijos.

– Įtampos iškraipymų lygio mažinimas, kurio tikslas yra apsaugoti jautrius imtuvus.

– Srovės iškraipymų lygio mažinimas, kurio tikslas yra išvengti perkrovų.

– Laikymasis griežtų harmonikų emisijų reikalavimų.

Veikimo principas:

Žemiau esančiame paveikslėlyje yra hibridinio filtro, kurį sudaro pasyvus ir aktyvus filtrai, veikimo principas.

Naujas harmonikų filtravimo sprendimas pasižymi visais egzistuojančių sprendimų privalumais ir gali būti taikomas plačiam transformatorių galios ir panaudojimo sričių spektrui.

Paveikslėlio tekstų vertimas:

Harmonic component generator – Harmonikų dedamųjų generatorius

Hybrid filter – Hibridinis filtras

Active comp. – Aktyvi dedamoji

Linear load – Linijinė apkrova

Combinuotas filtras