Устройство и принцип работы ФКУ

Фильтрокомпенсирующие устройства (ФКУ) 6, 10, 35 кВ

ФКУ или Силовые фильтры гармоник, также известные как пассивные фильтры гармоник, представляют собой особый тип конденсаторных установок, задачей которых является фильтрация гармоник совместно с компенсацией реактивной мощности. Фильтрокомпенсирующие устройства необходимы на предприятиях тяжелого машиностроения либо перерабатывающих производствах, где широко применяются дуговые плавильные печи, электролитические ванны высокого напряжения 6(10) кВ, а также другое энергоемкое оборудование с нелинейным характером потребления электроэнергии. Работа такого рода оборудования запрещается без наличия силовых фильтров гармоник.

Рис. 1 Силовые фильтры гармоник

Целью внедрения ФКУ является уменьшение реактивного сопротивления LC-цепочек до значений, близких к нулю, и шунтирование главной электрической сети (на частоте заданной гармоники). Фильтрокомпенсирующие установки представляют собой LC либо RLC цепочки, настроенные на резонанс с определенной гармоникой, порядок которой определяется заказчиком либо по результатам замеров. В стандартном исполнении фильтрокомпенсирующее устройство состоит из вводной ячейки, современных однофазных реакторов и нескольких батарей конденсаторов, устанавливаемых на металлических оцинкованных конструкциях. ФКУ огораживается сеткой для безопасности персонала, либо размещается в специализированном контейнере.

Рис. 2 Узкополосные, одноконтурные фильтры (1), режекторные фильтры (2)

Различают несколько типов применяемых LC-фильтров. Узкополосные, одноконтурные фильтры (1) применяют и настраивают на резко выраженные гармоники, как правило низких порядков 3, 5, 7. На высоких частотах применяют режекторные фильтры (2) меньшей добротности, при этом используют шунтирующее реактор сопротивление R. Применение режекторных фильтров позволяет нивелировать присутствие гармоник в широком спектре высоких частот. Комплексное применение узкополосных и широкополосных фильтровых цепочек в составе силовых фильтров гармоник (ФКУ) позволяет в полной мере очистить электрическую сеть от гармонических искажений, вызванных потребителем.

Экономически целесообразноприменение фильтрокомпенсирующих установок на напряжение 6(10) кВ в связи с тем, что высоковольтные потребители создают меньший спектр гармонических искажений (где сильно выражены 3, 5, 7 гармоники и в меньшей степени гармоники более высших порядков) по сравнению с низковольтными потребителями. Поэтому технически и экономически выгоднее реализовать схему.

Фильтрокомпенсирующего устройства, настроенную на одну (две, три) гармоники, чем на широкий спектр гармоник потребителей 0,4 кВ.

Рис. 3 Компоновка элементов фильтрокомпенсирующего устройства

Помимо фильтрации гармоник, фильтрокомпенсирующие устройства выполняют компенсацию реактивной мощностипотребителей на основной частоте (50 Гц). Поэтому силовые фильтры гармоник (Фильтрокомпенсирющие устройства) различают по реактивной мощности. Самое простое фильтрокомпенсирующее устройство имеет статическую величину реактивной мощности, которую оно передает в главную электрическую сеть и настроено на подавление одной из гармоник.

Компоновка элементов фильтрокомпенсирующего устройства представлена слева. Вводная ячейка выполнена из листовой стали и имеет антикоррозионное покрытие. Внутри нее размещается вводной аппарат, управляющая, светосигнальная и защитная аппаратура. Блоки конденсаторов располагаются друг над другом и устанавливаются на опорные полимерные изоляторы. В состав блока входят косинусные высоковольтные конденсаторы (трех - или однофазные), закрепленные на стальной раме и соединенные сборными шинами. Все конденсаторы допускают длительную работу при повышении номинального напряжения на 10%. Однофазные реакторы с воздушным сердечником установлены на полимерных изоляторах и соединены с вводной ячейкой и конденсаторными блоками медными шинами. Индуктивность реактора варьируется от нескольких мГн до нескольких десятков мГн.

При изготовлении фильтрокомпенсирующих устройств применяют трехфазные конденсаторы для ФКУ устройств небольшой мощности и однофазные для составления блоков большой мощности (параллельные и последовательные соединения). В отдельных случаях, силовые фильтры гармоник (фильтрокомпенсирующие устройства) большой мощности могут комплектоваться специальной схемой для сигнализации выхода из строя отдельных конденсаторов (пробой, потеря емкости) и отключения ФКУ - так называемой схемой небалансной защиты.

Рис. 4 Фильтровые реакторы с воздушным сердечником

Фильтровые реакторы с воздушным сердечником имеют высокую линейность индуктивности (L), зависящую от его геометрии и количества витков. Необходимость их использования в конструировании силовых фильтров гармоник была обусловлена потребностью в стабильности частоты фильтра для всех режимов работы фильтрокомпенсирующего устройства.

Воздушные фильтровые электрические реакторы представляют собой катушки многожильного провода, намотанные на армирующий каркас. Параметры проводников подбираются для каждого типономинала реактора. Основание реактора имеет высокую механическую прочность и антикоррозийную обработку, что позволяет размещать его на открытом воздухе. Конструкцией реактора гарантирована его безотказная работа в условия загрязненных сред и низких температур. Для каждого реактора предусмотрена возможность регулировки индуктивности (схоже с трансформаторам) с помощью регулировочных отпаек в его обмотке

ДЛЯ ПОСТРОЕНИЯ ФИЛЬТРОКОМПЕНСИРУЮЩЕГО УСТРОЙСТВА НЕОБХОДИМО ОПРЕДЕЛИТЬ НЕСКОЛЬКО ПАРАМЕТРОВ:

· гармоники (для подавления)

· реактивная мощность силового фильтра на основной частоте (50 Гц)

· размещение ФКУ

Интернет-источник:

Официальный сайт ОАО СлавЭнерго

http://slavenergo.ru/silovie_filter