Параметры силовых фильтров

6.10. Параметры силовых фильтров

Цепи фильтров включаются в звезду с изолированной нейтралью, соединение в треугольник не применяется из опасения, что перекрытие изоляции одной фазы конденсаторов, приводящее к междуфазному замыканию, может вызвать большие повреждения фильтров. К нулевой точке в большинстве случаев подключаются реакторы; при этом корпусная изоляция конденсаторов имеет напряжение относительно земли на несколько процентов меньше, чем в случае, когда к нулевой точке подключены, конденсаторы; это соображение считается существенным и такое включение является рекомендуемым.

В соответствии с техническими условиями эксплуатации батарей конденсаторов, принятыми в большинстве европейских стран, длительно допустимые превышения напряжения и тока сверх номинальных значений лимитируются некоторыми величинами соответственно Си и Ci (в долях от номинальных значений). Согласно ГОСТ1282-68 Си ==1,1 и Сi ==1,3; длительные перегрузки конденсаторов приводят к сокращению срока службы их.

Для конденсаторов, работающих в схемах силовых фильтров, стремятся не допускать превышения напряжения в сравнении с номинальным значением (Сu=1) Фазное напряжение промышленной частоты на зажимах батареи конденсаторов фильтра  определяется по формуле

, (6.5)

где Un—фазное напряжение промышленной частоты на шинах подстанции.

, (6.6)

Коэффициент  характеризует степень увеличения напряжения на батарее, в сравнении с напряжением на шинах за счет последовательного включения реактора.

;

;

;

Напряжение n-й гармоники на конденсаторах при соединении в звезду

, (6.7)

где Inб — ток n-й гармоники, протекающий в батарее кон­денсаторов;  — емкостное сопротивление ее при промышленной частоте.

;

;

;

Номинальный ток батареи конденсаторов:

, (6.8)

Ф11 ;

Ф13 ;

Ф23 ;

Проверка выбранных батарей конденсаторов производиться по условию допустимой перегрузки по напряжению:

, (6.9)

где ;

Ф11 ;

Ф13 ;

Ф23 ;

Проверка выбранных батарей конденсаторов по условию допустимой перегрузки по току:

, (6.10)

Учитывая возможность проникновения в фильтр других гармоник помимо той, на которую он настроен, целесообразно выбрать коэффициент Сi с некоторым запасом; окончательно второе условие для выбора батарей фильтров представим в виде

, (6.11)

Ф11 ,  - условие не выполняется.

В реальных условиях необходимо принимать во внимание отклонения емкости от номинальных значений. Данное отклонение рассмотрим ниже.

Ф13 ,  - условие выполняется;

Ф23 ,  - условие выполняется;

Выбор реактора производим по уравнению идеального резонанса. При идеальной настройке в резонанс и номинальных значениях индуктивности Lном и емкости Сном справедливо следующее соотношение:

, (6.12)

, (6.13)

Ф11 ;

Ф13 ;

Ф23 ;

По табл.4-30 [3] выбираем:

Ф11 тип РБА-6-200-4

;

DР=5,1кВт на фазу, Ц=1720у.е.

По табл.16-38 [6] выбираем:

Ф13 тип РБАС-6-2х1000-4

;

DР=8,5кВт на фазу

По табл.16-38 [6] выбираем:

Ф23 тип РБАС-6-2х600-4

 - одной ветви

DР=7,5кВт на фазу

Отклонения индуктивности и емкости от номинальных значений.

Индуктивность L имеет отклонение, обусловленное несовершенством технологии изготовления реакторов:

; (6.14)

где относительное отклонение индуктивности от номинального значения .

Согласно ГОСТ 1479-69 допускается относительное отклонение индуктивности в пределах 0—15%.

В реальных условиях вследствие изменения геометрических размеров реактора в зависимости от температуры нагрева индуктивность его несколько возрастает с температурой; однако это изменение незначительно и им можно пренебречь.

Емкость батарей конденсаторов С также имеет отклонение DС от номинального значения, обусловленное в первую очередь разной толщиной бумаги, пропитываемой синтетическими жидкостями:

, (6.15)

где относительное отклонение емкости от номинального значения .

Согласно ГОСТ 1282-68 допускается относительное отклонение емкости конденсаторов в пределах -5 +10%.

Зависимость емкости батареи конденсаторов Сt от температуры нагрева определяется известным соотношением

, (6.16)

Здесь Со - величина емкости при температуре 20 °С;

Dt = t °-20°; —температурный коэффициент емкости;

для конденсаторов с пропиткой синтетическими жидкостями он равен -4—8•10^-4 1/°С.

Таким образом, выражение для емкости конденсаторов одной фазы фильтра можно представить в виде

, (6.17)

С учетом выше изложенного, сделаем перерасчет для фильтра 11 гармоники по допустимой перегрузки по току.

;

;

Ф11 , 1,14>1,12 – превышение допустимого тока на 1,7%.

Индуктивное и емкостное сопротивления фильтра изменяются с изменением частоты питающей сети. Обозначив через Dw отклонение частоты от номинального значения , можем записать:

, (6.18)

где относительное отклонение частот от номинального значения .

Абсолютная величина реактивного сопротивления фильтра гармоники DXфn при расстройке резонансного контура вследствие отклонений индуктивности и емкости от номинальных значений представляется выражением

, (6.19)

Реальные значения и пределы изменения величин, входящих в формулу, следующие:

Dt=0—60°С; = -0,02 -0,01.

Ф11 ;

=

= -83Ом – отклонение носит емкостной характер.

Ф13 ;

=

= -70Ом – отклонение носит емкостной характер.

Ф23 ,

=

= -12Ом – отклонение носит емкостной характер.

Относительное отклонение реактивного сопротивления фильтра от величины емкостного сопротивления при идеальной резонансной настройке выражается формулой

, (6.20)

Ф11 ;

Ф13 ;

Ф23 ;

a—это коэффициент, характеризующий расстройку фильтра в зависимости от возможных отклонений индуктивности и емкости, обусловленных технологическими и эксплуатационными условиями. Требуется, чтобы çaï<0,1, таким образом, возможная расстройка может достигать двух порядков.

Оценим величину относительного отклонения реактивного сопротивления фильтра  на нерезонансных частотах в частности на частоте n=13. Реактивное сопротивление фильтра на частоте гармоники порядка :

, (6.21)

;

 - отклонение реактивного сопротивления фильтра на нерезонансных частотах можно не учитывать.