RU2485657C2 - Method of filtration for higher harmonic components in high-voltage electric mains (versions) - Google Patents
Method of filtration for higher harmonic components in high-voltage electric mains (versions) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2485657C2 RU2485657C2 RU2011123572A RU2011123572A RU2485657C2 RU 2485657 C2 RU2485657 C2 RU 2485657C2 RU 2011123572 A RU2011123572 A RU 2011123572A RU 2011123572 A RU2011123572 A RU 2011123572A RU 2485657 C2 RU2485657 C2 RU 2485657C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- inductance
- winding
- resonant circuit
- high voltage
- capacitor bank
- Prior art date
Links
- 238000001914 filtration Methods 0.000 title claims description 21
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims abstract description 41
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims abstract description 31
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminum Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 238000010187 selection method Methods 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000004134 energy conservation Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000003534 oscillatory Effects 0.000 description 1
- 230000003068 static Effects 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004642 transportation engineering Methods 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к электротехнике, а именно к промышленной электроэнергетике, и может быть использовано для повышения качества электрической энергии в системах электроснабжения промышленных предприятий с трехобмоточными силовыми трансформаторами.The invention relates to electrical engineering, namely to industrial electric power industry, and can be used to improve the quality of electric energy in power supply systems of industrial enterprises with three-winding power transformers.
Изобретение относится к приоритетному направлению развития науки и технологий "Технологии создания энергосберегающих систем транспортировки, распределения и потребления тепла и электроэнергии", так как решает проблему повышения качества напряжения в системах электроснабжения промышленных предприятий со значительной нелинейной нагрузкой, например, таких как алюминиевые, медные, сталеплавильные заводы и др.The invention relates to a priority area of development of science and technology "Technologies for the creation of energy-saving systems for transportation, distribution and consumption of heat and electricity", as it solves the problem of improving the quality of voltage in the power supply systems of industrial enterprises with significant non-linear load, for example, such as aluminum, copper, steel factories and others
Улучшение одного из показателей качества электрической энергии в системах электроснабжения достигается фильтрацией высших гармоник.Improving one of the indicators of the quality of electric energy in power supply systems is achieved by filtering higher harmonics.
Известно, что для фильтрации высших гармоник используется последовательное соединение реактора и конденсаторной батареи, индуктивность и емкость которых настроены в резонанс на частоте фильтруемой гармоники.It is known that for filtering higher harmonics, a serial connection of the reactor and the capacitor bank is used, the inductance and capacitance of which are tuned to the resonance at the frequency of the filtered harmonic.
Известен способ, реализованный в фильтрокомпенсирующем устройстве (патент РФ №2046489, H02J 3/01, H02J 3/18, опубл. 20.10.1995 г.), в котором к трем обмоткам на каждом стержне трехстержневого трансформатора подсоединяют по специальной схеме конденсаторные батареи, реакторы и резисторы. Данное техническое решение позволяет выполнять, наряду с компенсацией реактивной мощности, фильтрацию широкого диапазона гармоник.A known method implemented in a filter compensating device (RF patent No. 2046489, H02J 3/01, H02J 3/18, publ. 10/20/1995), in which capacitor batteries, reactors are connected to three windings on each terminal of a three-rod transformer and resistors. This technical solution allows, along with reactive power compensation, filtering a wide range of harmonics.
Признаками аналога, совпадающими с существенными признаками заявляемых по пп.1 и 2 способов, являются, во-первых, назначение - фильтрация высших гармонических составляющих в электрических сетях высокого напряжения, а также создание резонансных контуров на частотах фильтруемых гармоник.Signs of an analogue that coincide with the essential features of the methods claimed in paragraphs 1 and 2 are, firstly, the purpose is the filtering of higher harmonic components in high voltage electrical networks, as well as the creation of resonant circuits at frequencies of filtered harmonics.
Недостатком способа по патенту РФ №2046489 является частичная фильтрация отдельных гармоник и соответственно не полное достижение параметров качества электрической энергии в сети за счет уменьшения несинусоидальности тока и напряжения.The disadvantage of the method according to the patent of the Russian Federation No. 2046489 is the partial filtering of individual harmonics and, accordingly, the incomplete achievement of the quality parameters of electric energy in the network by reducing the non-sinusoidality of the current and voltage.
Следует также отметить, что для реализации способа по патенту РФ №2046489 используют дополнительно, кроме конденсаторных батарей, еще трехстержневой трансформатор и реакторы, что приводит к дополнительным материальным затратам.It should also be noted that for the implementation of the method according to the patent of the Russian Federation No. 2046489, an additional three-core transformer and reactors are used, in addition to capacitor banks, which leads to additional material costs.
Известен способ повышения качества электрической энергии в электрической сети (патент РФ №2317625, H02J 3/18, опубл. 20.02.2008 г.), в котором последовательно с конденсаторными батареями включают однофазные тороидальные дроссели.There is a method of improving the quality of electrical energy in an electrical network (RF patent No. 2317625, H02J 3/18, publ. 02.20.2008), in which single-phase toroidal chokes are connected in series with capacitor banks.
Признаками аналога по патенту РФ №2317625, совпадающими с существенными признаками заявляемых по пп.1 и 2 способов, являются, во-первых, назначение - фильтрация высших гармонических составляющих в электрических сетях высокого напряжения, а также создание резонансных контуров на частотах фильтруемых гармоник.Signs of an analogue according to the patent of the Russian Federation No. 2317625, which coincide with the essential features of the methods claimed in claims 1 and 2, are, firstly, the purpose is the filtering of higher harmonic components in high voltage electrical networks, as well as the creation of resonant circuits at frequencies of filtered harmonics.
Данное предложение позволяет обеспечить защиту конденсаторов компенсирующей установки от токов высших гармоник и лишь частично снизить уровень содержащихся в сети высших гармоник.This proposal allows to protect the capacitors of the compensating installation from the currents of higher harmonics and only partially reduce the level of higher harmonics contained in the network.
Кроме того, для реализации способа по патенту РФ №2317625 используют дополнительно, кроме конденсаторных батарей, еще тороидальные дроссели, что приводит к дополнительным материальным затратам.In addition, to implement the method according to the patent of the Russian Federation No. 2317625, additionally, in addition to capacitor banks, toroidal inductors are used, which leads to additional material costs.
Известен способ фильтрации высших гармоник, реализованный в трехфазном комбинированном фильтрокомпенсирующем устройстве (авторское свидетельство СССР №1718328, H02J 3/18, опубл. 07.03.1992 г.), в котором конденсаторы и реакторы включают по специальной схеме. Данное техническое решение позволяет расширить функциональные возможности уменьшением числа типоисполнений фильтровых реакторов при обеспечении эффективной фильтрации заданных высших гармоник.There is a method of filtering higher harmonics, implemented in a three-phase combined filter compensating device (USSR author's certificate No. 1718328, H02J 3/18, publ. 07.03.1992), in which capacitors and reactors are turned on according to a special scheme. This technical solution allows you to expand the functionality by reducing the number of types of filter reactors while ensuring effective filtering of the specified higher harmonics.
Признаками аналога по авторскому свидетельству СССР №1718328, совпадающими с существенными признаками заявляемых по пп.1 и 2 способов, являются: назначение - фильтрация высших гармонических составляющих в электрических сетях высокого напряжения, а также создание резонансных контуров на частотах фильтруемых гармоник.Signs of an analogue according to the USSR author's certificate No. 1718328, which coincide with the essential features of the methods claimed in paragraphs 1 and 2, are: purpose - filtering of higher harmonic components in high voltage electrical networks, as well as creating resonant circuits at frequencies of filtered harmonics.
Недостатком способа по авторскому свидетельству СССР №1718328 является сложность создания резонансных контуров.The disadvantage of the method according to the author's certificate of the USSR No. 1718328 is the difficulty of creating resonant circuits.
Кроме того, для реализации способа по авторскому свидетельству СССР №1718328 используют дополнительно, кроме конденсаторных батарей, еще реакторы, что приводит также как и в предыдущих аналогах к дополнительным материальным затратам, а конструктивная сложность способа снижает надежность.In addition, for the implementation of the method according to the author's certificate of the USSR No. 1718328, reactors are additionally used, in addition to capacitor banks, which leads, as in previous analogues, to additional material costs, and the structural complexity of the method reduces reliability.
За прототип заявляемых способов по независимым пунктам 1 и 2 формулы изобретения принят способ фильтрации высших гармоник, реализованный в Г-образном фильтре низших частот (Жежеленко И.В. Высшие гармоники в системах электроснабжения промпредприятий. - М.: Энергоатомиздат, 2000 г., с.185), в котором контур образуют индуктивностью трансформатора и емкостью батарей конденсаторов, т.е. вместо реактора используют специально выделенный трансформатор.For the prototype of the claimed methods according to independent claims 1 and 2 of the claims, a method for filtering higher harmonics implemented in a L-shaped low-pass filter is adopted (Zhezhelenko I.V. Higher harmonics in power supply systems of industrial enterprises. - M.: Energoatomizdat, 2000, p. .185), in which the circuit is formed by the inductance of the transformer and the capacitance of the capacitor banks, i.e. Instead of a reactor, a dedicated transformer is used.
Признаками прототипа, совпадающими с существенными признаками заявляемых по пп.1 и 2 способов, являются: назначение - фильтрации высших гармонических составляющих в электрических сетях высокого напряжения, а также создание последовательного резонансного контура из индуктивности трансформатора и емкости конденсаторной батареи на фильтруемой частоте.The signs of the prototype, which coincide with the essential features of the methods claimed in claims 1 and 2, are: the purpose is to filter the higher harmonic components in high voltage electrical networks, as well as the creation of a serial resonant circuit from the inductance of the transformer and the capacitance of the capacitor bank at the filtered frequency.
Недостатком способа прототипа является неполное использование мощности трансформатора при использовании его в качестве индуктивности резонансного контура. Кроме того, дополнительное использование трансформатора как элемента фильтра приводит к дополнительным материальным затратам.The disadvantage of the prototype method is the incomplete use of the power of the transformer when using it as the inductance of the resonant circuit. In addition, the additional use of a transformer as an element of the filter leads to additional material costs.
В общем случае при фильтрации высших гармоник для обеспечения индуктивности в цепи последовательного резонанса используется отдельный реактор или трансформатор, что приводит к дополнительным материальным затратам на его приобретение.In the general case, when filtering higher harmonics, a separate reactor or transformer is used to ensure inductance in the series resonance circuit, which leads to additional material costs for its acquisition.
Изобретение направлено на решение задачи энергосбережения и энергоэффективности в системах электроснабжения.The invention is aimed at solving the problem of energy conservation and energy efficiency in power supply systems.
Техническим результатом решения является повышение качества электрической энергии в сети за счет уменьшения несинусоидальности тока и напряжения.The technical result of the solution is to improve the quality of electric energy in the network by reducing the non-sinusoidality of the current and voltage.
Технический результат достигается тем, что в способе фильтрации высших гармонических составляющих в электрических сетях высокого напряжения путем создания последовательного резонансного контура из индуктивности и емкости конденсаторной батареи на фильтруемой частоте согласно изобретению по п.1 формулы изобретения в качестве индуктивности последовательного резонансного контура используют обмотку низкого напряжения силового трехобмоточного трансформатора сети высокого напряжения и настраивают емкость конденсаторной батареи по условию резонанса последовательного резонансного контура.The technical result is achieved by the fact that in the method for filtering higher harmonic components in high voltage electric networks by creating a serial resonant circuit from the inductance and capacitance of a capacitor bank at a filtered frequency according to the invention according to claim 1, a low voltage winding is used as the inductance of a series resonant circuit three-winding transformer of a high voltage network and adjust the capacitance of the capacitor bank according to Word resonance of the series resonant circuit.
Технический результат достигается тем, что в способе фильтрации высших гармонических составляющих в электрических сетях высокого напряжения путем создания последовательного резонансного контура из индуктивности и емкости конденсаторной батареи на фильтруемой частоте согласно изобретению по п.2 формулы изобретения в качестве индуктивности последовательного резонансного контура используют обмотку низкого напряжения силового трехобмоточного трансформатора сети высокого напряжения, выбирают две близкие частоты соседних гармоник, рассчитывают фильтруемую частоту, находящуюся в диапазоне этих двух частот, подбором с использованием схемы замещения сети высокого напряжения и настраивают емкость конденсаторной батареи по условию резонанса последовательного резонансного контура на рассчитанной фильтруемой частоте.The technical result is achieved by the fact that in the method for filtering higher harmonic components in high voltage electric networks by creating a serial resonant circuit from the inductance and capacitance of a capacitor bank at a filtered frequency according to the invention according to claim 2, a low voltage winding is used as the inductance of the series resonant circuit three-winding transformer of a high voltage network, choose two close frequencies of adjacent harmonics, asschityvayut filterable frequency ranging of the two frequency selection using a high voltage network substitution circuit and adjust the capacitance of the resonance condition of the battery series resonant circuit on the calculated frequency filtered.
Для достижения технического результата в качестве индуктивности в последовательной цепочке фильтра используют индуктивность обмотки низкого напряжения трехобмоточного силового трансформатора или автотрансформатора.To achieve a technical result, inductance in a series filter circuit uses the inductance of a low voltage winding of a three-winding power transformer or autotransformer.
Использование обмотки низкого напряжения силового трехобмоточного трансформатора сети высокого напряжения позволяет реализовать резонансный контур фильтра высших гармоник.The use of a low voltage winding of a three-winding power transformer of a high voltage network allows you to realize a resonant circuit of a higher harmonics filter.
Настройка емкости конденсаторной батареи по условию резонанса последовательного резонансного контура позволяет обеспечить фильтрацию высших гармоник и повышение качества электрической энергии.Setting the capacitance of the capacitor bank according to the resonance condition of the series resonant circuit allows filtering higher harmonics and improving the quality of electric energy.
Расчет фильтруемой частоты, находящейся в диапазоне двух выбранных частот, подбором с использованием схемы замещения сети высокого напряжения и настройка емкости конденсаторной батареи по условию резонанса последовательного резонансного контура на рассчитанной фильтруемой частоте позволяет более эффективно повышать качество электрической энергии за счет расширения диапазона воздействия на две гармонические составляющие.Calculation of the filtered frequency, which is in the range of two selected frequencies, by selection using the equivalent circuit of the high voltage network and tuning the capacitance of the capacitor bank according to the resonance condition of the series resonant circuit at the calculated filtered frequency, can more effectively improve the quality of electric energy by expanding the range of exposure to two harmonic components .
Необходимость и достаточность указанного подтверждается следующим. Имеет место, когда на подстанциях устанавливаются трехобмоточные трансформаторы (автотрансформаторы), обмотка низкого напряжения которых не нагружена или нагружена незначительно. В прототипе конденсаторные батареи, создающие емкость, включают последовательно со специально установленным трансформатором, создающим индуктивность в резонансной цепочке. В предлагаемом решении конденсаторные батареи, создающие емкость, включают последовательно с обмоткой низкого напряжения трехобмоточного силового трансформатора (автотрансформатора), индуктивность которой обеспечивает индуктивность в резонансной цепочке фильтра высших гармонических составляющих.The necessity and sufficiency of the indicated is confirmed by the following. This occurs when three-winding transformers (autotransformers) are installed at substations, the low-voltage winding of which is not loaded or is slightly loaded. In the prototype, capacitor banks creating a capacitance are connected in series with a specially installed transformer creating an inductance in the resonant circuit. In the proposed solution, capacitor banks that create a capacitance are connected in series with a low voltage winding of a three-winding power transformer (autotransformer), the inductance of which provides inductance in the resonant filter circuit of the higher harmonic components.
Отличия от прототипа заявляемых по пп.1 и 2 способов подтверждают их новизну.Differences from the prototype claimed in claims 1 and 2 of the methods confirm their novelty.
Из уровня техники неизвестно использование в качестве индуктивности последовательного резонансного контура обмотки низкого напряжения силового трехобмоточного трансформатора самой сети высокого напряжения. Другими словами, для специалиста в данной области техники явным образом не следует возможность использования в качестве индуктивности последовательного резонансного контура обмотки низкого напряжения силового трехобмоточного трансформатора самой сети высокого напряжения для уменьшения несинусоидальности тока и напряжения и, в конечном счете, для повышения качества электрической энергии в сети. Следовательно, заявляемые способы по пп.1 и 2 соответствуют условию патентоспособности «изобретательский уровень».It is not known from the prior art to use a three-winding power transformer of a high voltage network itself as an inductance of a series resonant circuit of a low voltage winding. In other words, one of ordinary skill in the art should not explicitly be able to use a three-winding power transformer of the high voltage network itself as a series resonant circuit of a low voltage winding to reduce the non-sinusoidal current and voltage and, ultimately, to improve the quality of electric energy in the network . Therefore, the claimed methods according to claims 1 and 2 correspond to the condition of patentability "inventive step".
Изобретение поясняется чертежами, где:The invention is illustrated by drawings, where:
- на фиг.1 представлена принципиальная электрическая схема заявляемых способов;- figure 1 presents a circuit diagram of the inventive methods;
- на фиг.2 представлена схема замещения трехфазного трехобмоточного трансформатора с подключенной конденсаторной батареей на низкой стороне и нагрузкой на средней стороне в однолинейном виде;- figure 2 presents the equivalent circuit of a three-phase three-winding transformer with a connected capacitor bank on the low side and the load on the middle side in a single line form;
- на фиг.3 представлена принципиальная схема сети 35 кВ с подключенными потребителями.- figure 3 presents a schematic diagram of a 35 kV network with connected consumers.
Элементы на чертежах обозначены следующими позициями:Elements in the drawings are indicated by the following positions:
1 - силовой трехобмоточный трансформатор;1 - power three-winding transformer;
2 - обмотка низкого напряжения;2 - low voltage winding;
3 - конденсаторная батарея;3 - capacitor bank;
4 - емкостное сопротивление конденсаторной батареи в схеме замещения сети;4 - capacitance of a capacitor bank in a circuit equivalent circuit;
5 - индуктивное сопротивление обмотки низкого напряжения силового трехобмоточного трансформатора в схеме замещения сети.5 - inductive resistance of the low voltage winding of a three-winding power transformer in the circuit equivalent circuit.
В способе к обмотке низкого напряжения 2 силового трехобмоточного трансформатора 1 (или автотрансформатора) подключают конденсаторную батарею (БСК) 3, емкость (емкостное сопротивление ХБСК 4) которой рассчитывают по условию последовательного резонанса на частоте фильтруемой гармоники по индуктивности (индуктивному сопротивлению) обмотки низкого напряжения (ХНН) 5.In the method, a capacitor bank (BSK) 3 is connected to a low voltage winding 2 of a three-winding power transformer 1 (or autotransformer), the capacitance (capacitance X BSK 4) of which is calculated by the condition of the series resonance at the frequency of the harmonic filtered by the inductance (inductance) of the low voltage winding (X NN ) 5.
По способу фильтрации высших гармонических составляющих в электрических сетях высокого напряжения по п.1 формулы изобретения в качестве индуктивности последовательного резонансного контура используют обмотку низкого напряжения 2 силового трехобмоточного трансформатора 1 сети высокого напряжения и настраивают емкость конденсаторной батареи 3 по условию резонанса последовательного резонансного контура.According to the method for filtering the higher harmonic components in high voltage electric networks according to claim 1, the low voltage winding 2 of the three-winding power transformer 1 of the high voltage network is used as the inductance of the series resonant circuit and the capacitance of the capacitor bank 3 is tuned according to the resonance condition of the series resonant circuit.
По способу фильтрации высших гармонических составляющих в электрических сетях высокого напряжения по п.2 формулы изобретения в качестве индуктивности последовательного резонансного контура используют обмотку низкого напряжения 2 силового трехобмоточного трансформатора 1 сети высокого напряжения, выбирают две близкие частоты, рассчитывают фильтруемую частоту, находящуюся в диапазоне этих двух частот, подбором с использованием схемы замещения сети высокого напряжения и настраивают емкость конденсаторной батареи 3 по условию резонанса последовательного резонансного контура на рассчитанной фильтруемой частоте.According to the method for filtering higher harmonic components in high voltage electric networks according to claim 2, as a series resonant circuit inductance, a low voltage winding 2 of a three-winding power transformer 1 of a high voltage network is used, two close frequencies are selected, a filtered frequency that is in the range of these two is calculated frequencies, selection using the equivalent circuit of the high voltage network and adjust the capacitance of the capacitor bank 3 according to the condition of the resonance a series resonant circuit on the calculated frequency filtered.
Для повышения эффективности фильтра путем обеспечения одновременной фильтрации двух соседних гармоник, например 11 и 13 или 5 и 7, настраиваем фильтр на промежуточную частоту. Для 11 и 13 гармоник в расчетном примере методом подбора получено значение 11,5.To increase the filter efficiency by providing simultaneous filtering of two adjacent harmonics, for example 11 and 13 or 5 and 7, we set the filter to an intermediate frequency. For 11 and 13 harmonics in the calculation example, by the selection method, a value of 11.5 was obtained.
Принцип действия изобретения состоит в следующем - при появлении в сети токов высших гармоник токи распределяются в ветвях сети обратно пропорционально сопротивлениям ветвей, то есть больший ток потечет в ветви, которые обладают наименьшим сопротивлением на частоте фильтруемой гармоники. Соответственно, напряжение гармоники в точке подключения фильтра будет минимальным (здесь в средней точке схемы замещения), то есть будет обеспечено минимальное напряжение на частоте фильтруемой гармоники для нагрузки, подключенной к средней стороне трансформатора.The principle of operation of the invention is as follows - when higher harmonics currents appear in the network, the currents are distributed in the network branches in inverse proportion to the branch resistances, that is, a larger current will flow in the branches that have the least resistance at the frequency of the harmonic being filtered. Accordingly, the harmonic voltage at the filter connection point will be minimal (here at the midpoint of the equivalent circuit), that is, the minimum voltage at the filtered harmonic frequency will be ensured for the load connected to the middle side of the transformer.
Для подтверждения эффекта снижения уровня высших гармоник на нагрузке (сеть 35 кВ с подключенными потребителями) были проведены расчеты участка сети. Принципиальная схема сети показана на Фиг.3. Источником высших гармоник (одиннадцатой и тринадцатой) в сети является алюминиевый завод, который подключен непосредственно на шины ГЭС. Подстанция №1 подключена к шинам ГЭС через ЛЭП-220 кВ общей протяженностью 150 км.To confirm the effect of reducing the level of higher harmonics at the load (35 kV network with connected consumers), the network section was calculated. Schematic diagram of the network is shown in Fig.3. The source of the highest harmonics (eleventh and thirteenth) in the network is an aluminum smelter, which is connected directly to the buses of the hydroelectric power station. Substation No. 1 is connected to the buses of the hydroelectric power station via a 220 kV transmission line with a total length of 150 km.
Сопротивление генераторов I секции 220 кВ ГЭС на частоте первой гармоники (для расчетного режима) равно:The resistance of the generators of the I section of 220 kV HPS at the frequency of the first harmonic (for the design mode) is equal to:
Сопротивление генераторов II секции 220 кВ ГЭС равно:The resistance of the generators of the II section of 220 kV HPP is:
Токи n-й гармоники (расчет проводим для 11 и 13 гармоник) In получены в результате измерений (для каждой секции 220 кВ ГЭС отдельно):Currents of the nth harmonic (we carry out the calculation for 11 and 13 harmonics) I n are obtained as a result of measurements (for each section of the 220 kV hydroelectric power station separately):
Параметры схемы замещения для элементов сети (на частоте первой гармоники) рассчитаны по формулам:The parameters of the equivalent circuit for network elements (at the frequency of the first harmonic) are calculated by the formulas:
- для ВЛ-220 кВ I секция ГЭС - Подстанция №6:- for OHL-220 kV I section of the hydroelectric station - Substation No. 6:
X=Xo×l=0,422×93,62=39,5 Ом,X = X o × l = 0.422 × 93.62 = 39.5 Ohms,
b=bo×l=2,684×93,62=251,3 мкСм,b = b o × l = 2.684 × 93.62 = 251.3 μS,
- для ВЛ-220 кВ II секция ГЭС - Подстанция №6:- for VL-220 kV II section of the hydroelectric power station - Substation No. 6:
X=Xo×l=0,422×93,96=39,6 Ом,X = X o × l = 0.422 × 93.96 = 39.6 Ohms,
b=bo×l=2,684×93,96=252,2 мкСм,b = b o × l = 2.684 × 93.96 = 252.2 μS,
- для ВЛ-220 кВ Подстанция №6 - Подстанция №1:- for OHL-220 kV Substation No. 6 - Substation No. 1:
X=Xo×l=0,419×56,45=23,6 Ом,X = X o × l = 0.419 × 56.45 = 23.6 Ohms,
b=bo×l=2,705×56,45=152,7 мкСм,b = b o × l = 2.705 × 56.45 = 152.7 μS,
- для трансформатора Подстанция №1 реактивное сопротивление обмотки высшего напряжения:- for transformer Substation No. 1 reactance of a winding of a higher voltage:
- реактивное сопротивление обмотки среднего напряжения:- reactance of a medium voltage winding:
ХТС≈0,X TS ≈0,
- реактивное сопротивление обмотки низшего напряжения:- reactance of the low voltage winding:
- для батареи статических конденсаторов реактивное сопротивление:- for a static capacitor bank, reactance:
ХБСК=XТНn2=135,4×11,52=17910 Ом,X BSK = X TH n 2 = 135.4 × 11.5 2 = 17910 Ohm,
где n - гармоника, на которую настроен фильтр (для повышения эффективности фильтра путем обеспечения одновременной фильтрации 11 и 13 гармоник настраиваем фильтр на частоту 11,5 - здесь получено методом подбора);where n is the harmonic to which the filter is tuned (to increase the filter efficiency by ensuring simultaneous filtering of 11 and 13 harmonics, we adjust the filter to a frequency of 11.5 - here is obtained by the selection method);
- для нагрузки:- for load:
Рассчитаем мощность конденсаторной батареи 3:Calculate the power of the capacitor bank 3:
- ток основной гармоники (первой гармоники), протекающий через фильтр, рассчитан по формуле:- the current of the fundamental harmonic (first harmonic) flowing through the filter is calculated by the formula:
- токи одиннадцатой и тринадцатой гармоник, протекающие через фильтр, получены в результате расчета:- the currents of the eleventh and thirteenth harmonics flowing through the filter are obtained as a result of calculation:
I11=1,231 А,I 11 = 1.231 A,
I13=0,838 A,I 13 = 0.838 A,
- полный ток, протекающий через фильтр, равен:- the total current flowing through the filter is equal to:
- мощность конденсаторной батареи (с учетом параметров резонансной настройки последовательного колебательного контура):- the power of the capacitor bank (taking into account the parameters of the resonant tuning of the sequential oscillatory circuit):
Получены следующие расчетные значения коэффициента искажения синусоидальности кривой напряжения Кu и гармонических составляющих KU(n) на подстанциях (в %) до и после установки фильтра специальной настройки на шинах 6 кВ Подстанции №1 (таблица 1).The following calculated values of the distortion coefficient of the sinusoidality of the voltage curve K u and the harmonic components K U (n) at substations (in%) were obtained before and after the installation of a special adjustment filter on 6 kV buses of Substation No. 1 (table 1).
Установка фильтра с настройкой по заявляемым способам на шинах 6 кВ Подстанции №1 снижает коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения KU в сети, питающейся от шин среднего напряжения (35 кВ) Подстанции №1 в 5-8 раз, то есть до значений, не превышающих по ГОСТ 13109-97 норм (таблица 2).Installing a filter with the adjustment according to the claimed methods on 6 kV buses of Substation No. 1 reduces the distortion coefficient of the sinusoidality of the voltage curve K U in a network powered by medium voltage buses (35 kV) of Substation No. 1 by 5-8 times, that is, to values not exceeding according to GOST 13109-97 standards (table 2).
Таким образом, расчеты показали, что применение предлагаемого способа приводит к снижению коэффициентов несинусоидальности кривой напряжения KU и коэффициентов n-х гармонических составляющих KU(n) в системах электроснабжения с трехобмоточными трансформаторами. Обеспечивается экономический эффект, который заключается в существенном снижении стоимости мероприятий по нормализации коэффициентов искажения синусоидальности и коэффициентов n-й гармонической составляющей кривой напряжения.Thus, the calculations showed that the application of the proposed method leads to a decrease in the non-sinusoidality coefficients of the voltage curve K U and the coefficients of the n-th harmonic components K U (n) in power supply systems with three-winding transformers. An economic effect is achieved, which consists in a significant reduction in the cost of measures to normalize the distortion coefficients of the sinusoidality and the coefficients of the nth harmonic component of the voltage curve.
В результате использования изобретения уменьшаются затраты на оборудование фильтра за счет использования в качестве индуктивности низкую обмотку силового трехобмоточного трансформатора, а не специально устанавливаемого реактора.As a result of using the invention, the cost of filter equipment is reduced due to the use of a low winding of a three-winding power transformer as an inductance, rather than a specially installed reactor.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011123572A RU2485657C2 (en) | 2011-06-09 | Method of filtration for higher harmonic components in high-voltage electric mains (versions) |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011123572A RU2485657C2 (en) | 2011-06-09 | Method of filtration for higher harmonic components in high-voltage electric mains (versions) |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2011123572A RU2011123572A (en) | 2012-12-20 |
| RU2485657C2 true RU2485657C2 (en) | 2013-06-20 |
Family
ID=
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1279690A (en) * | 1968-08-08 | 1972-06-28 | Westinghouse Electric Corp | Improved method and system for operating an electric power substation |
| SU858524A1 (en) * | 1979-01-05 | 1983-11-23 | Ордена Октябрьской Революции Всесоюзный Государственный Проектно-Изыскательский И Научно-Исследовательский Институт Энергетических Систем И Электрических Сетей "Энергосетьпроект" | Device for compensating for reactive power |
| SU1718326A1 (en) * | 1988-06-07 | 1992-03-07 | Тольяттинский политехнический институт | Three-phase three-frequency filter-compensating device |
| RU2294044C1 (en) * | 2005-08-24 | 2007-02-20 | Липецкий Государственный Технический Университет (Лгту) | Method for protecting power consumers against higher harmonic components |
| UA23356U (en) * | 2006-11-20 | 2007-05-25 | Vinnytsia Pyrohov Nat Medical | Method for the temporal closing of postoperative laparotomy wound |
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1279690A (en) * | 1968-08-08 | 1972-06-28 | Westinghouse Electric Corp | Improved method and system for operating an electric power substation |
| SU858524A1 (en) * | 1979-01-05 | 1983-11-23 | Ордена Октябрьской Революции Всесоюзный Государственный Проектно-Изыскательский И Научно-Исследовательский Институт Энергетических Систем И Электрических Сетей "Энергосетьпроект" | Device for compensating for reactive power |
| SU1718326A1 (en) * | 1988-06-07 | 1992-03-07 | Тольяттинский политехнический институт | Three-phase three-frequency filter-compensating device |
| RU2294044C1 (en) * | 2005-08-24 | 2007-02-20 | Липецкий Государственный Технический Университет (Лгту) | Method for protecting power consumers against higher harmonic components |
| UA23356U (en) * | 2006-11-20 | 2007-05-25 | Vinnytsia Pyrohov Nat Medical | Method for the temporal closing of postoperative laparotomy wound |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2583233C2 (en) | Method and device for testing electrical power devices | |
| CA2689029C (en) | Device for filtering harmonics | |
| US20070217103A1 (en) | Method and equipment for the protection of power systems against geomagnetically induced currents | |
| CN105044408B (en) | A kind of extra-high voltage detecting current transformer flows up device with high current | |
| Baitha et al. | A comparative analysis of passive filters for power quality improvement | |
| CN109510213B (en) | In-phase power supply comprehensive compensation device and method based on traction-compensation transformer | |
| CN107317336B (en) | Method for treating background harmonic wave by parallel impedance type device | |
| EP2894751A1 (en) | Static reactive power compensator | |
| Smolenski et al. | AC/DC/DC Interfaces for V2G Applications—EMC Issues | |
| Steiner et al. | Contactless energy transmission for an isolated 100W gate driver supply of a medium voltage converter | |
| US20230223751A1 (en) | Two-Way Electrical Power Distribution Network | |
| CN106786470B (en) | Flexible grounding system for neutral point of power grid | |
| Li et al. | Decoupled magnetic integration of symmetrical LCL filter with a common-mode inductor for single-phase grid-connected converters | |
| RU2485657C2 (en) | Method of filtration for higher harmonic components in high-voltage electric mains (versions) | |
| RU2416853C1 (en) | Reduction method of higher harmonics level | |
| CN106920661B (en) | A kind of electric power electric transformer | |
| Patil et al. | Firing angle range control for minimising harmonics in TCR employed in SVC's | |
| CN113076646B (en) | Hydraulic generator neutral point grounding parameter calculation method | |
| CN102427232A (en) | Multiple-harmonic-source harmonic isolation device | |
| Das et al. | Efficiency characterization and optimal power sharing in a unified ac-dc system employing a line-frequency zig-zag transformer with high winding leakage inductance | |
| Mousavi et al. | The review and analysis the destructive effects of harmonics on a sample MV/LV transformer | |
| CN110853894B (en) | Urban rail transit traction transformer | |
| Kurundwade et al. | Management of power factor and harmonic | |
| CN106300356A (en) | A kind of center line Harmonic Current Suppressor and control method thereof | |
| Hurezeanu et al. | About the Distorting Regime Induced by an Electronic Induction Heating System |