FI98009C - Interference suppression method for the electricity transmission network and connection in the electricity transmission network - Google Patents
Interference suppression method for the electricity transmission network and connection in the electricity transmission network Download PDFInfo
- Publication number
- FI98009C FI98009C FI952555A FI952555A FI98009C FI 98009 C FI98009 C FI 98009C FI 952555 A FI952555 A FI 952555A FI 952555 A FI952555 A FI 952555A FI 98009 C FI98009 C FI 98009C
- Authority
- FI
- Finland
- Prior art keywords
- loads
- filter
- transmission network
- star point
- band
- Prior art date
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/40—Arrangements for reducing harmonics
Description
98009 Häiriönpoistomenetelmä sähköenergiansiirtoverkkoa varten sekä kytkentä sähköenergiansiirtoverkossa98009 Interference suppression method for electrical energy transmission network and connection in electrical energy transmission network
Keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdannon mukai-5 nen häiriönpoistomenetelmä.The invention relates to an interference cancellation method according to the preamble of claim 1.
Keksinnön kohteena on myös kytkentä sähköenergiansiirtoverkossa .The invention also relates to a connection in an electrical energy transmission network.
10 Epälineaariset kuormitukset, jotka eivät ota virtaa sinimuo- toisesti vaan jyrkkäreunaisen pulssin muodossa aiheuttavat yliaaltoja verkkoon. Tällaisia kuormituksia ovat esimerkiksi elektronisella liitäntälaitteella varustetut pienoisloiste-lamput, jotka 50 Hz:n jännitteen puoliaallon huipun kohdalla 15 ottavat virtapulssin, joka on kestoltaan vain 1,5 ms. Moder nissa toimistoympäristössä saattaa kaikki kuormitus olla yhtä huonolaatuista: tietokoneet, kopiokoneet, tulostimet ja elektronisella nopeudensäädöllä varustetut ilmastointilaitteet. Em. kuormituksesta aiheutuva suurin yliaaltokomponent-20 ti, kolmas harmoninen summautuu lähes aritmeettisesti sähkö energian siirtoverkon nollajohtimeen. Käytännössä nollajoh-timessa on todettu vaihevirtaan verrattuna lähes kaksinkertaisia virtoja. Nollajohtimella ei ole ylikuormitussuojaa ja kuormituksen kasvaessa vaaratilanne on ilmeinen. Lisäksi 25 kolmannen harmonisen on todettu aiheuttavan häiriöitä ATK- laitteisiin ja tietoyhteyksiin.10 Nonlinear loads that do not draw current sinusoidally but in the form of a sharp-edged pulse cause harmonics in the network. Such loads are, for example, compact fluorescent lamps with an electronic ballast which, at the half-wave peak of a voltage of 50 Hz, receive a current pulse lasting only 1.5 ms. In a modern office environment, all workloads may be of the same poor quality: computers, copiers, printers and air conditioners with electronic speed control. Em. the largest harmonic component-20 ti due to the load, the third harmonic is added almost arithmetically to the neutral conductor of the electrical energy transmission network. In practice, almost twice the currents have been found in the neutral conductor compared to the phase current. The neutral conductor does not have overload protection and as the load increases, the danger situation is obvious. In addition, 25 third harmonics have been found to interfere with computer equipment and data connections.
Tämän keksinnön tarkoituksena on poistaa edellä kuvatun tekniikan puutteellisuudet ja aikaansaada aivan uudentyyp-30 pinen häiriönpoistomenetelmä sähköenergiansiirtoverkkoa varten sekä kytkentä sähköenergiansiirtoverkossa.The object of the present invention is to obviate the shortcomings of the above-described technique and to provide a completely new type of interference cancellation method for an electric power transmission network as well as a connection in an electric power transmission network.
Keksintö perustuu siihen, että nollajohtimeen kuorman maa-doituspisteen ja päämuuntajan tähtipisteen väliin sijoite-35 taan kaistanestosuodin, jonka keskitaajuus on sama kolmannen yliaallon kanssa.The invention is based on placing a band-stop filter with a center frequency equal to the third harmonic between the ground point of the load and the star point of the main transformer in the neutral conductor.
Täsmällisemmin sanottuna keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista se, mikä on esitetty patenttivaatimuksen 1 98009 2 tunnusmerkkiosassa.More specifically, the method according to the invention is characterized by what is set forth in the characterizing part of claim 1 98009 2.
Keksinnön mukaiselle kytkennälle puolestaan on tunnusomaista se, mikä on esitetty patenttivaatimuksen 5 tunnusmerkkiosas-5 sa.The connection according to the invention, in turn, is characterized by what is set forth in the characterizing part-5 of claim 5.
Keksinnön avulla saavutetaan huomattavia etuja.The invention provides considerable advantages.
Keksinnön mukaisella ratkaisulla estetään nollajohdon yli-10 kuormitus ja samalla nollajohtimen virtojen aiheuttamat magneettikentät pienenvät oleellisesti. Kolmannen harmonisen häiriökomponentin aiheuttamat tehohäviöt vähenevät. Myös häiriöt tietoliikenne- ja ATK-laitteissa vähenevät. Käytetyn suodattimen impedanssi muodostuu oikosulkuvirralla hyvin 15 pieneksi rautapiirin kyllästymisen ansiosta.With the solution according to the invention, the overload of the neutral conductor is prevented and at the same time the magnetic fields caused by the currents of the neutral conductor are substantially reduced. The power losses caused by the third harmonic interference component are reduced. Interference with telecommunication and computer equipment is also reduced. The impedance of the filter used is very small at the short-circuit current due to the saturation of the iron circuit.
Keksintöä ryhdytään seuraavassa lähemmin tarkastelemaan oheisten kuvioiden mukaisten suoritusesimerkkien avulla.The invention will now be examined in more detail with the aid of exemplary embodiments according to the accompanying figures.
20 Kuvio 1 esittää kaaviollisesti yhtä keksinnön mukaista sähkökytkentää.Figure 1 schematically shows one electrical connection according to the invention.
Kuvio 2 esittää kytkentäkaaviota yhdestä keksinnössä käytettävissä olevasta suodatinratkaisusta.Figure 2 shows a circuit diagram of one filter solution available in the invention.
2525
Kuvio 3 esittää sivukuvantona yhtä vaihtoehtoa toteuttaa kuvion 2 induktanssi.Figure 3 shows a side view of one alternative to implement the inductance of Figure 2.
Kuvio 4 esittää graafisesti yhden kuvion 2 mukaisen suodat-30 timen resistanssin riippuvuutta taajuudesta.Figure 4 shows graphically the frequency dependence of the resistance of one of the filters of Figure 2.
Kuvion 1 mukaisesti TN-S sähköenergiansiirtoverkko käsittää päämuuntajan 2, jolla on tähtipiste 12, vaihejohtimet LI, L2 ja L3, nollajohtimen N sekä suojamaan PE. Sähköverkossa 35 sähköenergiaa siirretään taajuudella f0, joka Euroopassa onAccording to Figure 1, the TN-S electrical energy transmission network comprises a main transformer 2 having a star point 12, phase conductors L1, L2 and L3, a neutral conductor N and a protective earth PE. In the electricity grid 35, electrical energy is transmitted on the frequency f0, which is in Europe
tyypillisesti 50 Hz ja Amerikan mantereella 60 Hz. Kuormat 5 ja 5' on kytketty vaihejohdinten LI - L3 ja nollajohtimen N välille. Kuormat 5 ja 5' on kytketty nollajohtimeen Ntypically 50 Hz and 60 Hz on the American continent. Loads 5 and 5 'are connected between the phase conductors L1 to L3 and the neutral conductor N. Loads 5 and 5 'are connected to neutral N
3 98009 kytkentäpisteistä 4 ja 4'. Nollajohto N on puolestaan kytketty todelliseen maapotentiaaliin maadoituspisteessä 3. Keksinnön mukaisesti kolmannen harmonisen (3*f0) suodattava kaistanestosuodatin 1, 1' tai 1·’ on kytketty nollajohtoon 5 N kuorman 5 (tai 5') nollapisteen 4 (tai 4') ja muuntajan 2 tähtipisteen 12 tai vaihtoehtoisesti todellisen maapotenti-aalin 3 väliin.3 98009 from connection points 4 and 4 '. The neutral line N, in turn, is connected to the actual ground potential at ground point 3. According to the invention, the third harmonic (3 * f0) filterable band-stop filter 1, 1 'or 1 ·' is connected to the neutral line 5 N of the load 5 (or 5 ') zero point 4 (or 4') and the transformer 2 star points 12 or alternatively between the actual earth potential 3.
Kuvion 2 mukaisesti suodatin on tyypillisesti kolmannen 10 harmonisen taajuudelle viritetty sarja-rinnakkaispiiri, jossa induktanssin L ja vastuksen R sarjaankytkentä on kytketty rinnan kondensaattorin C kanssa. Resonanssitaajuus on siis 3 *f 0, Euroopassa siis 150 Hz ja Amerikassa vastaavasti 180 Hz. Kun R on pieni, piirin resonanssille pätee 15 likimain 1-G)2LC=0, jossa 50 Hz:n tapauksessa ω = 2π*ΐ50 1/s. Induktanssi voi keksinnön mukaisesti olla joko ilma-, rauta- tai ferriit-tisydäminen. Rauta- tai ferriittisydämen ilmarako mitoite-20 taan siten, että sydänmateriaali ei kyllästy nollajohtimessa kulkevalla virralla, joka on kaksi kertaa nimellisen vaihe-virran suuruinen. Induktanssi L on edullista muodostaa monesta pienestä rinnakkain kytketystä rautasydämisestä kuristimesta. Tällöin rinnan kytkettyjen kelojen johdinpoik-25 kipinta-alojen summan tulee olla yhteensä vähintään nolla- johtimen poikkipinnan suuruinen. Suodattimen impedanssi Z on seuraavan kaavan mukaisesti: R· (1 ~<jä2LC'k) +J0)L (1 +— ) Z=-T-±- , R~(jH2LCRs , ,, a 1-0>2LC+-S+jor(l+ic+ —+—= rf t rf jossaAs shown in Figure 2, the filter is typically a series-parallel circuit tuned to the frequency of the third 10 harmonics, in which the series connection of the inductance L and the resistor R is connected in parallel with the capacitor C. The resonant frequency is thus 3 * f 0, in Europe 150 Hz and in America 180 Hz, respectively. When R is small, approximately 1-G) 2LC = 0 applies to the resonance of the circuit, where in the case of 50 Hz ω = 2π * ΐ50 1 / s. According to the invention, the inductance can be either an air, iron or ferrite core. The air gap of the iron or ferrite core is dimensioned so that the core material is not saturated with a current flowing in the neutral conductor that is twice the nominal phase current. The inductance L is preferably formed from a plurality of small iron core chokes connected in parallel. In this case, the sum of the conductor cross-sections of the coils connected in parallel must be at least equal to the cross-sectional area of the neutral conductor. The filter impedance Z is according to the following formula: R · (1 ~ <ice2LC) + J0) L (1 + -) Z = -T- ± -, R ~ (jH2LCRs, ,, a 1-0> 2LC + -S + jor (l + ic + - + - = rf t rf where
Rt t k=— , a.-—, T-RC, TL=—, RF edustaa iautasydämen häviöitä R RF R$ 4 98009Rt t k = -, a .-—, T-RC, TL = -, RF represents peripheral core losses R RF R $ 4 98009
Kuristimen sydämen pyörrevirtahäviöt ovat verrannolliset taajuuden neliöön. Jotta kuristimen Q-arvo olisi riittävän hyvä, on käytettävä joko ferriittimateriaalia tai ohutta, erikoisen vähähäviöistä "sähkölevyä" sydänmateriaalina.The eddy current losses of the choke core are proportional to the square of the frequency. In order for the choke Q value to be good enough, either a ferrite material or a thin, particularly low-loss "electric plate" must be used as the core material.
55
Kuviossa 3 on esitetty yksi esimerkki kuvion 2 kelan L toteuttamiseksi. Nollajohtimen poikkipinta-alaksi oletetaan 35 mm2 nimellisvirralle In= 125 A. Kondensaattorin C kapasitanssiksi valitaan 2,64 mF. Suodattimen resonanssi 150 10 Hz:llä saadaan tällöin aikaan kelalla L, jonka induktanssi on 0,426 mH. Suodattimen yhden kelan induktanssin ensimmäinen approksimaatio voidaan esittää seuraavalla kaavalla kun ilmaraon 7 leveys 10 ja rautapiirin keskipylvään 10 poikkipinta-ala on AFe: •‘o 15 jossa N on kelan kierroslukumäärä ja μ0 on permeabiliteetti (1,256 μΗ/m).Figure 3 shows one example for implementing the coil L of Figure 2. The cross-sectional area of the neutral conductor is assumed to be 35 mm2 for a nominal current In = 125 A. The capacitance of capacitor C is chosen to be 2.64 mF. The resonance of the filter at 150 10 Hz is then obtained by a coil L with an inductance of 0.426 mH. The first approximation of the inductance of one coil of a filter can be represented by the following formula when the width 10 of the air gap 7 and the cross-sectional area AFe of the iron circuit center column 10 are: • o 15 where N is the coil speed and μ0 is the permeability (1.256 μΗ / m).
Tässä tapauksessa ilmaraolle 10 saadaan arvoksi 7,6 mm kun käytetään kierroslukumääränä N arvoa 116 ja keskipylvään 10 20 poikkipinta-alana arvoa 10,9 cm2.In this case, a value of 7.6 mm is obtained for the air gap 10 when a value of 116 is used as the number of revolutions N and a value of 10.9 cm 2 is used as the cross-sectional area of the center column 10.
E-muotoiset Fe-piirit 8 hiotaan niin, että keskipylväälle tulee ilmarako 1^/2 = 3,8 mm. Kun kaksi identtistä rautaa 8 asetetaan vastakkain tulee kokonaisilmaraon 7 leveydeksi 25 haluttu mitta 7,6 mm.The E-shaped Fe circuits 8 are ground so that the air column has an air gap of 1 ^ / 2 = 3.8 mm. When two identical irons 8 are placed opposite each other, the desired width of the total air gap 7 becomes 7.6 mm.
Keskipylvään 10 ympärille käämitään halkaisijaltaan 3,0 mm:n lankaa 116 kierrosta. Jotta johdinten poikkipinta-ala olisi vähintään nollajohtimen poikkipinta-alan 35 mm2 suuruinen, 30 keloja tarvitaan esimerkiksi 10 kappaletta rinnakkain. Kela-runko 9 puristuu yhteensidottujen rautojen 8 väliin.A thread of 3.0 mm diameter is wound 116 turns around the center post 10. In order for the conductor cross-sectional area to be at least 35 mm2 of the neutral conductor cross-sectional area, for example, 10 coils are required in parallel. The coil body 9 is pressed between the connected irons 8.
Kuvion 4 mukaisesti suodattimen impedanssi saavuttaa maksimiarvonsa 10 ohmia arvolla 150 Hz ja impedanssi laskee alleAccording to Figure 4, the impedance of the filter reaches its maximum value of 10 ohms at 150 Hz and the impedance drops below
IIII
5 98009 0,15 ohmin 50 Hz:llä.5 98009 0.15 ohms at 50 Hz.
Seuraavassa tarkastellaan, kyllästyykö Fe-piiri nollajohdos-sa N kulkevalla virralla 250 A/50Hz. Tällöin yhden kelan 5 virta on I = 1/10 * 250 A = 25 AIn the following, it is considered whether the Fe circuit is saturated with a current flowing at 250 A / 50 Hz in the neutral conductor N. Then the current of one coil 5 is I = 1/10 * 250 A = 25 A
Magneettikentän huippuarvolle saadaan LI=m=N — A..The peak value of the magnetic field is given by LI = m = N - A ..
S. 4.26-25^10-3^ 116-10.34-10"4m2 10 Kun suodattimen 1 Fe-piiri kyllästyy, muodostuu verkkoon yliaaltoja.P. 4.26-25 ^ 10-3 ^ 116-10.34-10 "4m2 10 When the Fe circuit of the filter 1 becomes saturated, harmonics are formed in the network.
Seuraavassa magneettipiirin kyllästymistä arvioidaan tieto-konekuormilla, joiden aiheuttama häiriöjännite voi saavuttaa 15 arvon 40 V kolmannella harmonisella komponentilla (150 Hz) .In the following, the saturation of the magnetic circuit is evaluated by computer loads, the interference voltage caused by which can reach 15 values of 40 V with the third harmonic component (150 Hz).
U=N(jä — AFe v/2 £(150Hz) =-40v/2V-=Q _ 5Qr 116·300π — -10.34-10-½2 s 50 Hz: n ja 150 Hz: n virtakomponenttien aiheuttamat induktiot summautuvat aritmeettisesti ja vaikuttavat näin rautasydämen kyllästymiseen.U = N (ice - AFe v / 2 £ (150Hz) = -40v / 2V- = Q _ 5Qr 116 · 300π - -10.34-10-½2 s The inductions caused by the 50 Hz and 150 Hz current components are summed arithmetically and thus affecting the saturation of the iron core.
2020
Oikosulkuvirralla Fe-piirin kyllästymisestä on se hyöty, että suodattimen reaktanssi pienenee murto-osaan vastaten ilmasydämistä kelaa. Sulake toimii nopeasti oikosulussa, joten alle sekunnin vaikuttavista yliaalloista ei nollajoh-25 dossa N ole haittaa.The short-circuit current from the saturation of the Fe circuit has the advantage that the reactance of the filter decreases to a fraction corresponding to the air-core coil. The fuse operates quickly in the event of a short circuit, so there is no fault in the neutral conductor N of the harmonics acting for less than one second.
98009 6 50 Hz:n epäsymmetrisen virran kulkeminen keksinnön mukaisen kolmannen harmonisen suodattavan suodattimen läpi aiheuttaa vaihejänniteiden nollapisteen siirtymän. Niinpä suodatin tulee mitoittaa siten, että tämä siirtymä on vähemmän kuin 5 8% vaihejännittestä. Toisin sanoen suodatimen induktanssi tulee mitoittaa 50 Hz:llä tietyn arvon alapuolelle. Tämä ehto voidaan esittää kaavana: 0.08*|c/n ^"v/I-lOO π-J*98009 6 The passage of an asymmetrical current of 50 Hz through a third harmonic filterable filter according to the invention causes a phase shift of the phase voltages. Thus, the filter should be dimensioned so that this displacement is less than 5 8% of the phase voltage. In other words, the inductance of the filter should be dimensioned at 50 Hz below a certain value. This condition can be represented by the formula: 0.08 * | c / n ^ "v / I-100 π-J *
Lisäksi keksinnön mukainen kolmannen harmonisen häiriökompo-10 nentin suodatin tulee mitoittaa siten, että nollajohtimessa kulkevan virran ja suodattimen 150 Hz:n impedanssin tulo on vähintään yhtä suuri 150 Hz:n häiriöjännitteen kanssa.In addition, the filter of the third harmonic interference component according to the invention must be dimensioned so that the input of the current flowing in the neutral conductor and the impedance of the filter at 150 Hz is at least equal to the interference voltage at 150 Hz.
lili
Claims (7)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FI952555A FI98009C (en) | 1994-05-26 | 1995-05-24 | Interference suppression method for the electricity transmission network and connection in the electricity transmission network |
Applications Claiming Priority (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FI942447A FI942447A0 (en) | 1994-05-26 | 1994-05-26 | Foerfarande Foer eliminering av stoerningar i ett elkraftoeverfoeringsnaet samt koppling i ett elkraftoeverfoeringsnaet |
FI942447 | 1994-05-26 | ||
FI952555 | 1995-05-24 | ||
FI952555A FI98009C (en) | 1994-05-26 | 1995-05-24 | Interference suppression method for the electricity transmission network and connection in the electricity transmission network |
Publications (4)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
FI952555A0 FI952555A0 (en) | 1995-05-24 |
FI952555A FI952555A (en) | 1995-11-27 |
FI98009B FI98009B (en) | 1996-12-13 |
FI98009C true FI98009C (en) | 1997-03-25 |
Family
ID=26159733
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
FI952555A FI98009C (en) | 1994-05-26 | 1995-05-24 | Interference suppression method for the electricity transmission network and connection in the electricity transmission network |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
FI (1) | FI98009C (en) |
-
1995
- 1995-05-24 FI FI952555A patent/FI98009C/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
FI952555A (en) | 1995-11-27 |
FI952555A0 (en) | 1995-05-24 |
FI98009B (en) | 1996-12-13 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0684679B1 (en) | Method for reducing waveform distortion in an electrical utility system and circuit for an electrical utility system | |
US4473817A (en) | Coupling power line communications signals around distribution transformers | |
Gonzalez et al. | Design of filters to reduce harmonic distortion in industrial power systems | |
US20070217103A1 (en) | Method and equipment for the protection of power systems against geomagnetically induced currents | |
US6891303B2 (en) | High voltage AC machine winding with grounded neutral circuit | |
MXPA04010598A (en) | High current inductive coupler and current transformer for power lines. | |
CN101741089A (en) | Resonance mitigation system and method | |
US5576942A (en) | Method and apparatus for reducing the harmonic currents in alternating-current distribution networks | |
US7551410B2 (en) | Superconductor current limiting system and method | |
US20180019589A1 (en) | Fault current limiter | |
US5663636A (en) | Method for reducing waveform distortion in an electrical utility system and circuit for an electrical utility system | |
FI98009C (en) | Interference suppression method for the electricity transmission network and connection in the electricity transmission network | |
US9973001B2 (en) | Zero sequence, fifth harmonic filter for five-phase power distribution system | |
Rastegar et al. | A New Control Method to Overcome Sympathy Between Transformers using SSSC | |
US2137579A (en) | Alternating current power circuit | |
KR200212792Y1 (en) | surge and noise multiple shelter power supply | |
CN113691121B (en) | Filter plate and cooking device | |
KR101034989B1 (en) | Power quality improvement devices | |
RU2335082C1 (en) | Electromagnetic harmonics compensator | |
De Leon et al. | Transformer based solutions to power quality problems | |
CN109638833B (en) | Plug-and-play active power filter with high magnetic conductive material and filtering method | |
KR100790523B1 (en) | Harmonics removal equipment that possess electric power curtailment function | |
CN207283158U (en) | A kind of new resonance eliminator | |
JP2000500929A (en) | Current compensated radio disturbance suppression choke with enhanced leakage inductance | |
JPS63196022A (en) | 3-phase 3-winding transformer |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
FG | Patent granted |
Owner name: ABB CONTROL OY |
|
GB | Transfer or assigment of application |
Owner name: ABB CONTROL OY |
|
BB | Publication of examined application | ||
MA | Patent expired |