Фильтры сетевых гармоник - компенсация реактивной мощности

[sanches]

Стало интересно то, что по своему назначению фильтры сетевых гармоник, кроме всего прочего, выполняют функцию компенсации реактивной мощности, но в паспортах этих фильтров никогда не указывается величина этой мощности. То есть непонятно, какими цифрами нужно оперировать в расчётах.
Встречал случаи, когда такие фильтры применяли только для повышения качества электроэнергии, а для компенсации реактивной мощности дополнительно использовали конденсаторные установки.
Никто не сталкивался с подобным, чтобы использовать ФСГ ещё и для компенсации реакт. мощности?

[Electro2]

Советую вспомнить курс физики - что такое полная мощность?, что такое активная мощность?, что такое реактивная мощность?
Потом вспомнить формулу по которой считается полное сопротивление цепи для цепей переменного тока.... вспомнить чем дроссель отличается от конденсатора и т.д и т.п.

использовать ФСГ ещё и для компенсации реакт. мощности?

С большой долей вероятности могу предположить что такое делают люди у которых все контакты в реле и автоматах ПЛАТИНОВЫЕ а корпуса из ЗОЛОТА и покрыты стразами сваровски...
Хотя у этой мысли есть один рациональный момент - зимой обогреватель не понадобится...

[sanches]

Дело в том, что это заказчик указал на необходимость применения ФСГ. Вот и приходится использовать все его возможности, включая компенсацию реактивной мощности на КТП.
Я сейчас созвонился с заводом-изготовителем и мне разъяснили, какую мощность из тех. характеристик нужно принимать за компенсирующую.
Но теперь при расчётах возникла одна проблема!
ФСГ выбирается по суммарной мощности потребителей КТП.
В моём случае для Р_КТП=380кВт выбраны 2 ФСГ (по одному на каждую с.ш. 0,4кВ) с соответствующей компенсирующей мощностью Q_комп=212кВАр.
Но Q_комп=212кВАр значительно превосходит реактивные мощности, которые нужно скомпенсировать (для двух с.ш. 0,4кВ имею: Q_P1=75кВАр и Q_P2=60кВАр).
Правильно ли я понимаю, что компенсация будет производиться автоматически с использованием необходимой доли мощности ФСГ для поддержания допустимого tgф (cosф), а Q_комп=212кВАр - это максимально возможная компенсирующая мощность???
И как тогда это отразить в расчётах??
Если нужно, то вот какой ФСГ используется: http://www.zaonek.ru/files/fsg.pdf

[Electro2]

Спасибо за ссылку на ФСГ. Посмотрел данное устройство, попытаюсь ответить на ваши вопросы.

Судя по описанию ФСГ - "Устройство  построено  по  схеме  многоступенчатого  настроенного  резонансного  режекторного LC-фильтра". Сответственно я могу предположить что там схема построена так - есть определенное число ступеней для компенсации конкретной гармоники (3,5,7 и т.д). В каждой ступени установлены последовательно реактор (индуктивность) и кондесатор (емкость). Ступени подключаются контакторами управляемыми от контролера. Смысл режекторного фильтра - создать резонанс на определенной частоте гармоники (сопротивление контура стремится к нулю, весь ток гармоники идет через фильтр и не идет в нагрузку), а на основной частоте 50 Гц фильтр имеет достаточно большое сопротивление, и практически весь ток идет через нагрузку.
Теперь ваш вопрос:

Правильно ли я понимаю, что компенсация будет производиться автоматически с использованием необходимой доли мощности ФСГ для поддержания допустимого tgф (cosф), а Q_комп=212кВАр - это максимально возможная компенсирующая мощность???

Для выбранной вами установки 212кВАР будет максимально возможной компенсирующей мощностью. Установка должна автоматически регулировать компенсирующую мощность по сигналам контроллера. Вот КОНТРОЛЛЕР тут и есть самый интересный момент. Заявлено:
****
   - измерение  основных  параметров  сети - напряжения, тока,  мощности P ,  S,  Q, сos  Φ,
  -  коэффициентов гармонических составляющих напряжения и тока;
  - автоматическое регулирование мощности фильтрации гармоник;
- автоматическая подстройка под изменяющиеся параметры сети
- автоматическую компенсацию реактивной мощности;
 -интеллектуальный режим снижения загрузки трансформатора КТП;
******

Вобщем чтобы понять как это работает - нужно читать РЭшку на данное устройство. А при примерном анализе я понимаю работу так:
Есть два режима.
1- фильтрация гармоник с возможность настройки фильтра по каждой гармонике но тогда не контролируется величина компенсации реактива
2- или работает как ККУ без точной компенсации гармоник.

[Бригадир]

Есть два режима.
1- фильтрация гармоник с возможность настройки фильтра по каждой гармонике но тогда не контролируется величина компенсации реактива
2- или работает как ККУ без точной компенсации гармоник.

Просто каждый фильтр компенсирует реактив на своей гармонике.
Я работал на одном предприятии, где было много тиристорных приводов. Так там в основном генерировалась 5-я гармоника и первыми сгорали дросселя именно на этих ступенях. Потом их просто коротили и превращали установку в ККУ, включение которых контролировалось в ручную по показаниям счетчика реактивной мощности на вводе СН в предприятие.

[sanches]

Мне тоже как-то с самого начала зашло, что использование данных ФСГ для компенсации реактива - неэффективно.
Видимо, поэтому остальные проектировщики помимо этих ФСГ использовали ещё и конденсаторные установки.
Придётся подстраховаться и сделать по аналогии. Иначе голова болит - надеяться на непроверенный вариант.

Подскажите, пожалуйста, в дополнение - откуда берутся cosф для определения расчётных электрических нагрузок объекта?
Если производится компенсация, то известны нормируемые значения tgф (-->cosф), которых нужно достигать. А вот изначальные их значения на основе чего нужно принимать?

[sanches]

Что-то я подзапутался с cosф и компенсацией реактива.

В общем случае имеются cosф (как я себе представляю):

• Паспортные оборудования, по которым определяются расчётные электрические нагрузки
• Действующие в сети
• Нормируемые Приказом №49

На основе каких именно cosф нужно определять необходимость компенсации реактива?
Как я понимаю: если паспортные cosф оборудования меньше нормируемых, то необходимо их повышать на велечину от действующего cosф в сети до нормируемого.
Так ли это?

[Бригадир]

Подскажите, пожалуйста, в дополнение - откуда берутся cosф для определения расчётных электрических нагрузок объекта?

Что-то я подзапутался с cosф и компенсацией реактива.

Нужно подучиться.
http://eom.com.ua/index.php?action=downloads;sa=view;down=2513

[Electro2]

Я работал на одном предприятии, где было много тиристорных приводов. Так там в основном генерировалась 5-я гармоника и первыми сгорали дросселя именно на этих ступенях. Потом их просто коротили и превращали установку в ККУ, включение которых контролировалось в ручную по показаниям счетчика реактивной мощности на вводе СН в предприятие.

Тут нам наверно надо сделать разделение понятий: у нас есть установка фильтр сетевых гармоник ФСГ, описанная выше в постах, и есть ваше описание устройство - а это ККУ с фильтрующими дросселями. Научная мысль не стоит на месте и ведется разработка новых устройств. Сейчас для простоты будем называть их ФСГ и ККУ. Схемное решение у них одинаковое - контроллер управляет контакторами которые подключают последовательно включенные дроссель и конденсатор. Однако функциональное назначение у них РАЗЛИЧНОЕ.
ФСГ: Устройство  построено  по  схеме  многоступенчатого  настроенного  резонансного  режекторного LC-фильтра.
ККУ: Системы настраиваются таким образом, чтобы их собственная резонансная частота лежала ниже самой низкой гармоники сетевого напряжения. На частоте питающей сети 50Гц расстроенный фильтр является чисто емкостной нагрузкой и позволяет корректировать коэффициент мощности.

ФСГ: Хитрый контроллер по описанию с кучей функций и режимов работы -
      - измерение  основных  параметров  сети - напряжения, тока,  мощности P ,  S,  Q, сos  Φ,
      -  коэффициентов гармонических составляющих напряжения и тока;
      - автоматическое регулирование мощности фильтрации гармоник;
    - автоматическая подстройка под изменяющиеся параметры сети
    - автоматическую компенсацию реактивной мощности;
    -интеллектуальный режим снижения загрузки трансформатора КТП;

ККУ: Стандартный контроллер ККУ, те что использую могут такое:
       - измерение  основных  параметров  сети - напряжения, тока,  мощности P ,  S,  Q, сos  Φ,
      -  суммарных коэффициентов гармонических составляющих напряжения и тока;
   - автоматическая подстройка под изменяющиеся параметры сети
    - автоматическую компенсацию реактивной мощности;

Выводы:
1. ККУ с фильтрующими дросселями используют для компенсации реактива в сетях с преобладанием гармонических искажений. Дроссели защищают не нагрузку а конденсаторы ККУ от явления резонанса и пробоя конденсатора по напряжению. Образно говоря это обычное ККУ с защитой конденсаторов.
2. ФСГ скорей всего может работать как ККУ, но тогда не будет в полном объеме выполнятся фильтрация сети  от гармоник, и защита нагрузки от гармоник будет выполнена не в полном объеме.
3. ФСГ , как ФИЛЬТР гармоник, будет полностью убирать гармоники сети и защищать нагрузки, но при этом будет подключать свои ступени с конденсаторами не зависимо от уровня реактивной мощности сети, поэтому возможна как НЕДОКОМПЕНСАЦИЯ, так и ПЕРЕКОМПЕНСАЦИЯ. Зато не будет гармоник в сети.
4. Надеюсь это маловероятно, хотя все может быть - производитель ФСГ сделал обыкновенную ККУ с фильтрующими дросселями и навешал в своем буклете лапшу на уши всем интересующимся проектировщикам.

З.Ы. А то что у вас дроссели горели - так это все дело в отсутствии КАЧЕСТВЕННОГО ПРИНУДИТЕЛЬНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ, так как данный аппарат ужасно греется. Например на 10кВА дросселе тепловые потери около 150Вт, а на 40кВА уже свыше 300Вт. Установка на 200кВА при максимальной загрузке будет иметь тепловой выхлоп на 1,5-2,0кВт. Равносильно засунуть в шкаф масляный обогреватель на 1,5кВт и попробовать охладить поверхность обогревателя хотя бы до 50-55 градусов.

[sanches]

Очень интересует вот эта часть расчёта:



Что это за мощность для 3-го рiвня Q_p.mn? в сетях низкого напряжения ТП?

Вот смотрите, в моём случае имеется РУ-6кВ. От него питаются двигатели + КТП.
Рассчитываю реактивную мощность, которая может пройти через трансформаторы из сети 6кВ в сеть 0,4кВ:
Q_m=√((2х0,56х320)²-297,5²)=334,95квар
Для Q_m я взял: 0,56 - К_{загр.тр.} ожидаемый; 297,5квар - расчётная реактивная нагрузка по КТП
Определяю необходимость установки конденсаторных батарей в КТП:
Q_н.к.=297,5-334,95=-37,45квар       Q_н.к.<0 -- установка КБ в сетях 0,4кВ не требуется.
Что дальше делать, как быть с РУ-6кВ и подключенными ещё к ней двигателями?

[sanches]

В книге Шеховцова ''Расчет и проектирование схем электроснабжения'' приводится:



Считаю для своей КТП:
Q_кр=0,9*297,5*(0,45-0,35)=26,7квар
Шеховцов говорит, что надо ставить компенсаторы в КТП! 

Может подскажите ещё каких годных источников по этому вопросу?

[Бригадир]

Рассчитываю реактивную мощность, которая может пройти через трансформаторы из сети 6кВ в сеть 0,4кВ

Обычно наоборот - генерируется на 0,4 и переходит в 6.

[sanches]

Скажите, наверное, это нецелесообразно - ставить одновременно компенсаторы реактива и в сеть 0,4кВ, и в сеть 10(6)кВ?
Кто-то мне говорил, что компенсаторы желательно размещать в КТП.
Схема соединений простая:



Возможно ли так осуществить компенсацию?

• определяю реактивную мощность, которую нужно скомпенсировать для двигателей РУ-6кВ
• определяю реактивную мощность, которую нужно скомпенсировать в КТП
• устанавливаю компенсаторы в КТП с мощностью, покрывающей сумму пунктов 1 и 2

Всё-таки непонятно, в каком направлении будут идти перетоки лишней реактивной мощности и как их нужно покрывать на разных уровнях напряжения питающих сетей.
Что посоветуете?