RU2690689C1 - Filter compensating plant - Google Patents
Filter compensating plant Download PDFInfo
- Publication number
- RU2690689C1 RU2690689C1 RU2018141885A RU2018141885A RU2690689C1 RU 2690689 C1 RU2690689 C1 RU 2690689C1 RU 2018141885 A RU2018141885 A RU 2018141885A RU 2018141885 A RU2018141885 A RU 2018141885A RU 2690689 C1 RU2690689 C1 RU 2690689C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- windings
- filter
- compensating
- foil
- network
- Prior art date
Links
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims abstract description 37
- 239000011888 foil Substances 0.000 claims abstract description 20
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims abstract description 9
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 9
- 239000004020 conductor Substances 0.000 abstract description 9
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 abstract description 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 abstract description 2
- 230000002427 irreversible effect Effects 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 229910000976 Electrical steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000003534 oscillatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
- H02J3/01—Arrangements for reducing harmonics or ripples
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
- H02J3/18—Arrangements for adjusting, eliminating or compensating reactive power in networks
-
- 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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
- Filters And Equalizers (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в системах компенсации реактивной мощности, в гребенчатых фильтрах высших гармоник напряжения питания электрических сетей. Структура предлагаемой фильтрокомпенсирующей установки определяется совокупностью фильтрокомпенсирующих устройств.The invention relates to the field of electrical engineering and can be used in reactive power compensation systems, in comb filters of higher harmonics of the supply voltage of electrical networks. The structure of the proposed filter-compensating installation is determined by a set of filter-compensating devices.
Известно фильтрокомпенсирующее устройство системы электроснабжения [RU U1167845, МПК H02J 3/01 опубл. 10.01.2017], которое содержит реактор, выполненный в виде магнитопровода из двух П-образных стержней, конденсатор, выполненный в виде последовательно-согласно намотанных на стержни магнитопровода двухзаходных проводов обмоток из фольги, отличающийся тем, что конденсатор выполнен в виде четырех отдельных секций, попарно размещенных на стержнях магнитопровода, обмотки каждой секции изолированы друг от друга диэлектриком, при этом первая, вторая и третья секции соединены согласно последовательно, выводы сети подключены к началу первого провода первой секции и к концу второго провода третьей секции, конец первого и начало второго проводов разомкнуты, начало первого провода четвертой секции и конец второго провода четвертой секции подключены к выводам сети, конец первого и начало второго проводов разомкнуты.Known filter compensating device power supply system [RU U1167845, IPC
Недостатками такого устройства являются большие потоки рассеяния, низкая добротность колебательных контуров в резонансных режимах, сложность выбора параметров и настройки устройства для подавления нескольких гармонических составляющих напряжения сети.The disadvantages of such a device are large streams of scattering, low Q-factor of oscillatory circuits in resonant modes, the complexity of the choice of parameters and device settings for suppressing several harmonic components of the mains voltage.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является фильтрокомпенсирующее устройство [RU U1128033, МПК H02J 3/01 опубл. 10.05.2013]. Фильтрокомпенсирующее устройство содержит реактор, выполненный в виде магнитопровода из П-образных стержней, конденсатор, выполненный в виде последовательно-согласно намотанных на П-образных стержнях магнитопровода двухзаходных обмоток из двух изолированных проводов в виде фольги и компенсируемую сеть, подключаемую к началу первого провода и концу второго, при этом конец первого и начало второго разомкнуты. Для компенсации высших гармоник в устройстве используется режим резонанса напряжений, резонансная частота которого определяется его емкостью и индуктивностью. На промышленной частоте компенсируемой сети реализуется повышение коэффициента мощности.The closest in technical essence of the present invention is a filter-compensating device [RU U1128033, IPC
Недостатками прототипа являются невозможность компенсации одновременно нескольких высших гармоник сети, высокий уровень потерь электроэнергии в устройстве и меньший положительный эффект при больших массогабаритных показателях.The disadvantages of the prototype are the inability to compensate for several higher harmonics of the network at the same time, a high level of electric power losses in the device and a smaller positive effect with large weight and size indicators.
Технической задачей предлагаемого изобретения является снижение уровня необратимых потерь электроэнергии, уменьшение массогабаритов, повышение коэффициента мощности и снижение коэффициентов гармонических составляющих напряжения электрической сети путем полигармонической компенсации высших гармоник.The technical task of the invention is to reduce the level of irreversible loss of electricity, reducing mass and dimensions, increasing power factor and reducing the coefficients of the harmonic components of the voltage of the electrical network by polyharmonic compensation of higher harmonics.
Технический результат предлагаемого изобретения заключается в повышении коэффициента мощности и снижении коэффициентов гармонических составляющих напряжения и суммарного коэффициента гармонических составляющих напряжения сети за счет компенсации реактивной мощности и полигармонической фильтрации высших гармоник при одновременном повышении надежности и уменьшении массогабаритных показателей устройства.The technical result of the invention consists in increasing the power factor and reducing the harmonic components of the voltage and the total harmonic component of the voltage of the network due to reactive power compensation and polyharmonic filtering of higher harmonics while increasing reliability and reducing the mass and size parameters of the device.
Это достигается тем, что известная фильтрокомпенсирующая установка, содержащая, компенсируемую сеть, фильтрокомпенсирующее устройство, выполненное в виде магнитопровода из П-образных стержней, конденсатор, выполненный в виде последовательно-согласно намотанных на стержни магнитопровода двухзаходных обмоток из фольги в виде двух отдельных частей, в каждой части заходы обмоток из фольги изолированы друг от друга пленками диэлектрика, снабжена двумя дополнительными фильтрокомпенсирующими устройствами, идентичными фильтрокомпенсирующему устройству, в каждом фильтрокомпенсирующем устройстве сечение фольги по длине каждой из последовательно-согласно намотанных частей обмоток выполнено переменным, сечения фольги части половины длины обмоток, примыкающей к компенсируемой сети выполнено в три-семь раз больше, чем сечения оставшихся частей обмоток, параллельно к компенсируемой сети подключены все фильтрокомпенсирующие устройства с настройкой выполняемой, для каждой из гармоник напряжения сети, путем изменения длины немагнитного зазора магнитопровода.This is achieved by the fact that the known filter-compensating installation, containing, a compensated network, a filter-compensating device made in the form of a magnetic circuit made from U-shaped rods, a capacitor made in the form of two-winding foil windings wound on the magnetic cores in two separate parts, each part of the windings foil windings are insulated from each other by dielectric films, equipped with two additional filter-compensating devices identical to filter-compensating To each device, in each filter-compensating device, the foil section along the length of each of the sequentially-wound parts of the windings is made variable, the foil section half of the length of the windings adjacent to the compensated network is three to seven times larger than the sections of the remaining windings, parallel to the compensated the networks are connected to all filter-compensating devices with the adjustment performed for each of the mains voltage harmonics by changing the length of the nonmagnetic gap of the magnetic circuit.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена принципиальная схема фильтрокомпенсирующей установки с параллельно подключенными к компенсируемой сети фильтрокомпенсирующими устройствами, на фиг. 2 показана схема фильтрокомпенсирующей установки с параллельно подключенными к компенсируемой сети фильтрокомпенсирующими устройствами электрической цепи с распределенными параметрами, на фиг. 3 показана обмотка секции фильтрокомпенсирующего устройства.The invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 is a schematic diagram of a filter-compensating installation with filter-compensating devices connected in parallel to a compensated network; FIG. 2 shows a diagram of a filter-compensating installation with filter-compensating devices of an electrical circuit with distributed parameters connected in parallel to a compensated network; FIG. 3 shows a winding of a section of a filter-compensating device.
В фильтрокомпенсирующей установке к компенсируемой сети 1, для компенсации пятой К=5, седьмой К=7, одиннадцатой К=11 гармоник его напряжения, параллельно подключены фильтрокомпенсирующие и два дополнительных фильтрокомпенсирующих устройств 2, 3, 4, каждое из которых выполнено соответственно на основе П-образного магнитопровода - 5, 6, 7 из электротехнической стали и содержит обмотки 8, 9, представляющие реактор. Параметры обмоток и схемы соединений каждого из них идентичны.In the filter-compensating installation to the compensated network 1, to compensate for the fifth K = 5, the seventh K = 7, the eleventh K = 11 harmonics of its voltage, the filter-compensating and two additional filter-compensating
На каждый из двух боковых стержней П-образного магнитопровода намотана обмотка 8, 9. Обмотки 8, 9, идентичные для каждого устройства 2, 3, 4, соединены последовательно согласно. Магитопроводы 5, 6, 7, принадлежащие соответственно фильтрокомпенсирующим устройствам 2, 3, 4, отличаются друг от друга длиной двух немагнитных зазоров в них, определяющей частоту К - ой гармоники. Обмотка 8 выполнена двухзаходной намоткой из изолированных проводов 10, 11, в виде алюминиевой фольги, и пленок диэлектрика 12 между ними. Сечение провода 10 больше, чем сечение фольги провода 11. Обмотка 9 выполнена двухзаходной намоткой, идентично обмотке 8, из изолированных проводов 13, 14, в виде алюминиевой фольги, и пленок диэлектрика 15 между ними. Сечение алюминиевой фольги проводов 10, 13 в три-семь раз больше, чем сечение проводов 11, 14. Провода 10, 13 условно обозначены более жирными линиями по сравнению с обозначениями проводов 11, 14.A winding 8, 9 is wound on each of the two side bars of the U-shaped magnetic circuit. The
Провода частей обмоток соединены последовательно согласно. Соединение, образованное началом провода 10 выводом 16 соединено с проводом сети 17, а его конец выводом 18 с началом провода 14 выводом 19, конец которого обозначенный выводом 20 разомкнут, образуют называемый прямой провод от сети. Называемый обратный провод от сети определяется соединениями: конец провода 13 выводом 21, соединен с проводом сети 22; начало провода 13, выводом 23, соединено с концом провода 11, выводом 24; начало провода 11, вывод 25, разомкнуто.The wires of the winding parts are connected in series according to. The connection formed by the beginning of the
Фильтрокомпенсирующая установка работает следующим образом. Схема электрической цепи с распределенными параметрами фиг. 2 для параллельно подключенных к компенсирующей сети 1 фильтрокомпенсирующих устройств 2, 3, 4 отображает электромагнитные процессы и соединения отдельных элементов этих устройств. Магнитопроводы 5, 6, 7, провода обмоток 8, 9, пленки диэлектрика 12, 15, образуют конденсаторы и представлены элементами отдельных ячеек длиной dx распределенной цепи:Filter compensating installation works as follows. The circuit with distributed parameters of FIG. 2 for 1 filter-compensating
L0 (Гн/м) - индуктивность на единицу длины;L 0 (GN / m) - inductance per unit length;
R0 (Ом/м) - сопротивление проводов на единицу длины;R 0 (Ohm / m) - the resistance of the wires per unit length;
С0 (Ф/м) - емкость между проводами на единицу длины;С 0 (Ф / м) - capacity between the wires per unit length;
G0 (См/м) - проводимость на единицу длины, учитывающая потери в изоляции между проводами.G 0 (S / m) is the conductivity per unit length, taking into account the insulation loss between the wires.
Значения индуктивности на единицу длины L0 (Гн/м) для каждого устройства 2, 3, 4 различны. Они устанавливаются длиной немагнитного зазора, определяющего резонансную частоту каждого устройства. Сопротивление проводов на единицу длины R0 (Ом/м), примыкающих выводами 16, 21 к компенсируемой сети 17, 22, в три-семь раз меньше, чем сопротивление частей проводов примыкающих к разомкнутым выводам 20, 25.The values of inductance per unit length L 0 (GN / m) for each
В результате подключения выводов 16 и 21 проводов 10 и 13 устройств 2, 3, 4 к проводам 17 и 22 сети 1, под действием напряжения сети возникает электрическое поле между прямыми и обратными проводами параллельно подключенных фильтрокомпенсирующих устройств 5, 6, 7. Это поле приводит к возникновению токов смещения. Эти токи, как токи проводимости в проводах, являются намагничивающими для магнитопроводов 5, 6, 7. Наличие двух немагнитных зазоров позволяет снизить проявление нелинейности характеристик магнитопроводов. Изменение длины зазоров позволяет устанавливать необходимые значения резонансной частоты каждого из устройств 5, 6, 7.As a result of connecting
Переход линий тока, как тока смещения в конденсаторе, происходит от прямого провода сети к обратному проводу через пленки диэлектрика 12, 15. При этом имеет место согласное включение прямого провода сети с обратным проводом компенсируемой сети, обеспечивая магнитопровод током намагничивания равным току компенсируемой сети 1.The transition of current lines, as a bias current in a capacitor, occurs from the direct conductor of the network to the return conductor through
Для подавления высших гармоник электрической сети используется режимы резонанса напряжений. Значения емкости конденсатора, индуктивности реактора, длины немагнитного зазора определяют значение резонансной частоты. Для подавления к - х нечетных и не кратным трем гармоник напряжения сети, к=(2n+1), при n=2,3,5, соответственно к=5, 7, 11. На промышленной частоте электрической сети реализуется повышение коэффициента мощности за счет компенсации реактивной мощности.To suppress the higher harmonics of the electrical network, voltage resonance modes are used. The values of capacitor capacitance, reactor inductance, non-magnetic gap length determine the value of the resonant frequency. To suppress k - x odd and not multiple three harmonics of the mains voltage, k = (2n + 1), with n = 2,3,5, respectively k = 5, 7, 11. At the industrial frequency of the electrical network, an increase in the power factor for reactive power compensation account.
Так как, значение тока в проводах вдоль их длины, каждой из последовательно-согласно намотанных обмоток, изменяется по линейному закону, то сечение проводов из фольги не является постоянным. Сечения фольги части половины длины обмоток, примыкающей к компенсируемой сети, в три-семь раз больше, чем сечения оставшихся частей обмоток. Это приводит к снижению потерь в проводах и уменьшению массогаборитов установки.Since the current value in the wires along their length, each of the series-wound windings, varies according to a linear law, the cross section of the wires of the foil is not constant. The cross section of the foil half of the length of the windings adjacent to the compensated network, three to seven times more than the cross sections of the remaining parts of the windings. This leads to a decrease in the losses in the wires and a decrease in the mass-space of the installation.
Отношение сечений в три-семь раз выбрано оптимальным из обеспечения равенства потерь на каждой полудлине проводов при линейном законе изменения тока по длине их.The ratio of the cross sections three to seven times selected optimally from ensuring equality of losses on each half-length of wires with a linear law of current variation along their length.
Использование фильтрокомпенсирующей установки, определяемое простотой схемотехнического решения, обеспечивает повышении надежности его работы. Многофункциональное применение проводников и диэлектриков приводит к снижению уровня потерь, массогабаритов и упрощению решения задач компоновки устройства в целом.The use of a filter-compensating installation, determined by the simplicity of the circuit solution, provides for an increase in the reliability of its operation. Multifunctional use of conductors and dielectrics leads to a reduction in the level of losses, mass and dimensions and simplifies the solution of the problems of layout of the device as a whole.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018141885A RU2690689C1 (en) | 2018-11-28 | 2018-11-28 | Filter compensating plant |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018141885A RU2690689C1 (en) | 2018-11-28 | 2018-11-28 | Filter compensating plant |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2690689C1 true RU2690689C1 (en) | 2019-06-05 |
Family
ID=67037831
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018141885A RU2690689C1 (en) | 2018-11-28 | 2018-11-28 | Filter compensating plant |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2690689C1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2046489C1 (en) * | 1993-02-26 | 1995-10-20 | Акционерное общество открытого типа "Уралэлектротяжмаш" | Filtering and correcting device for three-phase power system |
WO2000062396A1 (en) * | 1999-04-09 | 2000-10-19 | 1061933 Ontario Inc. | Universal harmonic mitigating system |
RU128033U1 (en) * | 2012-10-29 | 2013-05-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВПО "НИУ "МЭИ") | FILTER-COMPENSATING DEVICE |
RU167845U1 (en) * | 2016-07-25 | 2017-01-10 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") | FILTER-COMPENSATING DEVICE |
-
2018
- 2018-11-28 RU RU2018141885A patent/RU2690689C1/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2046489C1 (en) * | 1993-02-26 | 1995-10-20 | Акционерное общество открытого типа "Уралэлектротяжмаш" | Filtering and correcting device for three-phase power system |
WO2000062396A1 (en) * | 1999-04-09 | 2000-10-19 | 1061933 Ontario Inc. | Universal harmonic mitigating system |
RU128033U1 (en) * | 2012-10-29 | 2013-05-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВПО "НИУ "МЭИ") | FILTER-COMPENSATING DEVICE |
RU167845U1 (en) * | 2016-07-25 | 2017-01-10 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") | FILTER-COMPENSATING DEVICE |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CA2689029C (en) | Device for filtering harmonics | |
EP3958454A1 (en) | Solid-state transformer | |
EP2795642A1 (en) | High impedance air core reactor | |
WO2010003394A2 (en) | Capacitive winding for electric motors, transformers, and solenoids | |
RU2012117538A (en) | DAMAGE CURRENT LIMITER | |
DE19927355A1 (en) | Transformer with capacitive resistor for operating with high inductivity consists of a low-retentivity magnet core with primary and secondary windings fitted around it. | |
RU2690689C1 (en) | Filter compensating plant | |
RU128033U1 (en) | FILTER-COMPENSATING DEVICE | |
US3262075A (en) | Impedance matching transformer | |
CN102891000B (en) | Lightning protection resonance elimination reactive power compensation capacity transformer | |
Hu et al. | Electric field optimization of cast resin dry-type transformer under lightning impulse | |
CN106920661B (en) | A kind of electric power electric transformer | |
RU167845U1 (en) | FILTER-COMPENSATING DEVICE | |
RU2809838C1 (en) | Three-phase filter compensating device | |
CN103439534A (en) | Impedance device for high-voltage load test | |
RU2660177C1 (en) | Short circuit currents limitation device | |
RU179354U1 (en) | Cascade voltage transformer | |
RU2714925C1 (en) | Filter compensating device | |
RU176454U1 (en) | FILTER-COMPENSATING DEVICE | |
RU133987U1 (en) | FILTER HARMONIC OF POWER SUPPLY OF NONLINEAR LOADS | |
US3185946A (en) | Transformer tap winding | |
US3710292A (en) | Electrical windings | |
RU2340027C1 (en) | Short circuit current limiting device | |
US9973001B2 (en) | Zero sequence, fifth harmonic filter for five-phase power distribution system | |
Butyrin et al. | Physical Modeling of the Polyfrequency Filter-Compensating Device Based on the Capacitor-Coil |