Фильтр высших гармоник тока

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоеетснихСоциалистическихРеспублик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(61) Дополнительное к авт, свид-ву(22) Заявлено 260680 (21) 2945930/24-07 51) М. КП.З Н 02 д 1/02 с присоединением заявки Мо(23) Приоритет Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытийОпубликовано 230282. бюллетень Йо 7 Дата опубликования описания 230282(72) Авторы изобретения А.М. Берковский, Ж.И. Воронина, В.И. Емельянов,С.С. КлямкЪн, Ю.С. Крайчик и С.Я. Петров Научно-исследовательский институт постоянного тока и ОрденаОктябрьской Революции всесоюзный государственный .проектноизыскательский и научно-исследовательский институтэнергетических систем и электричес хсетей"Энергосетьпроектн(54) ФИЛЬТР ВЫСШИХ ГАРМОНИК ТОКА,Изобретение относится к электро-технике и может быть использовано вэлектропередачах постоянного тока.Известно устройство для компенсации реактивной мощности, выполняющеефункции фильтра высших гармоник тока,состоящее из конденсаторной батареи,включенной последовательно с реактоРом, т(ричем конденсаторная батареясоставлена из двух последовательносоединенных частей, одна из которыхсовместно с реактором образует фильтргармоники основной частоты, к зажимам которого подключается активноесопротивление. При такой схеме.токосновной частоты через активноесопротивление не протекает, потериэнергии в нем и в устройстве в целом снижаются 1),Недостатком такого устройстваявляется высокий уровень напряжений,воздействующих на активное сопротивление, подключенное параллельнореактору. Класс изоляции резистораи реактора должен быть одинаковыми достаточно высоким. Высокий классизоляции реализуется в аппаратахс масляной изоляцией, что при большой расчетной мощности единичногорезистора создает значительные тех 2нические трудностй"сотцовом выделяющегося в нем тепла. Высоковольтные мощные резисторы имеют большиегабариты и высокую стоимость, поэтому в мощных электропередачах постоянного тока применение такого устройства экономически не оправдано.Наиболее близким к предлагаемомуявляется фильтр высших гармоник тока, состоящий из последовательновключенных конденсаторной батареи,реактора и резистора 2).Недостатком известного устройстваявляется то, что в активных сопро тивлениях имеют место не только потери энергии, обусловленные токомсоответствующей гармоники и дающиенеобходимый демпфирующий эффект,но и неоправданные потери от протекающего по этим сопротивлениям то.ка основной частоты. По величинеэти составляющие потерь энергиипримерно одинаковы.для передач постоянного тока 25 такого класса, как электропередачаЭкибастуэ"Центр (1500 кВ, 6000 МВт)суммарные потери мощности в устройствах компенсации достигают большойвеличины (десятки МВт), что отрица тельно отражается на КПд передачи.Снижение потерь за счет уменьшения величины активного сопротивления в цепи фильтра возможно лишьдо определенного предела, зависящегоот способа и точности резонанснойнастройки фильтров, При дальнейшемуменьшении сопротивлений теряетсяих демпфирующий эффект, что можетпривести к опасной перегрузке фильтрового оборудования,Цель изобретения - снижение потерь энергии в устройствах для компенсации реактивной мощности ифильтрации высших гармоник тока,указанная цель достигается темчто в фильтре высших гармоник тока, 15содержащем последовательно включен"ные конденсаторные батареи, основнойреактор и резистор, параллельно указанному .резистору включен дополнительный реактор, индуктивное сопротивление которого на.основной гармонике в 4-10 раз меньше активногосопротивления резистора. В качестведополнительного реактора может бытьиспользована часть обмотки реактора,На фиг, 1 дана электрическая схемафильтра высших гармоник токау наФиг. 2 - возможная модификация предлагаемого устройства.ЭОУстройство состоит из последовательно включенных конденсаторной батареи 1, основного реактора 2 и резистора 3. Параллельно резистору 3 включен дополнительный реактор 4, разгружающий резистор 3 от тока основной частоты и тем самым снижаю- . щий потери энергии в устройстве.Если реактивное сопротивление дополнительного реактора 4 на основ О ной частоте в 1 раз меньше активного сопротивления резистора 3, шунтируемого этим реактором 4, то активные потери н резисторе 3 от тока основной частоты снижаются в (к+1) РИ 445 При 1 = 4-10 резистор 3 почти полностью разгружается от протекания через него тока основной частоты, и потери в нем практически определяются тОлько тОком частОты настРойки фильтра. На частоте настройки фильтра в 5-13 раз превыаающей основную частоту, реактивное сопротивление дополнительного реактора 4 соответственно увеличивается, становится больше активного сонротивлейия резистора 3, эффект шунтирования резко снижается, и активное сопротивление резистора 3 сохраняет свои демпфирующие свойства. При таком выборе параметров индуктивность дополнитель ного реактора 4 оказывается в 30- 50 раз меньше индуктивности реактора 2, соответственно, в 30-50 раз снижаются и импульсные напряжения, воздействующие на дополнительный реак тор 4 и соединенный с ним параллельно резистор 3.Дополнительный реактор 4 выполняет часть обмотки основного реактора 2, параллельно отпайкам которого включается резистор 3. Величина индуктивности части реактора 2, параллельно которой подключается резистор 3, определяется теми же условиями, что и для основного варианта.Среднегодовые потери энергии в устройствах компенсации реактивной мощности почти поровну распределяются между потерями от тока основной частоты и от тока фильтруемых гармоник, поэтому предлагаемое устройство позволяет примерно в два раза снизить суммарные потери энергии и соответственно уменьшить расчетную мощность резисторов.Уменьшение расчетной мощности еди ничного резистора и снижение класса изоляции позволяет упростить конструкцию и снизить стоимость этих аппаратов, Резистор может быть выполнен с естественным воздушным охлаждением, для его активного элемента (металлическая лента или спираль) можно испольэовать материал с большим удельным электрическим сопротивлением и высокой рабочей температурой (например, иихром). Габариты и стоимость дополнительного реактора (катушки индуктивности, которая может быть выполнена с магнитным сер" дечником) также невелики (из-эа малой индуктивности и низкого класса изоляции).Расчеты, выполненные на стадии рабочего проектирования устройства компенсации реактивной мощности Фильтров высших гармоник тока для подстанций электропередачи постоянного тока Зкибастуз-Центр, показали, что использование предлагаемого изобретения позволяет снизить расчетные среднегодовые потери энергии в устройствах компенсации реактивной мощности не менее, чем на 25 млн.кВт час, ослабить требования к точности настройки фильтровых звеньев и отказаться от регулирования индуктивности Основных реакторов под нагрузкой.формула изобретения1. Фильтр высших гармоник тока, состоящий из последовательно включенных конденсаторной батареи, основного реактора и резистора, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью снижения потерь энергии, параллельно резистбру включен дополнительный реактор индуктивное сопротивление которого на основной907686 гармонике в 4"10 раз меньше активного сопротивления резистора.2. Фильтр по п. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что в качестве дополнительного реактора используется часть обмотки реактора. фю/ витель Л. Деед Т.Маточка тьеваК С Т ректор А. Ф ктор Л. Гратилло сное Эаказ комитета С открытий ская наб., 4 Патентф, г. ужгород, ул, Проектная,Фили 65 вниипи г по дел 13035, Моисточники нформации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР М 356733, кл. Н 02 Я 1/02, 19722. Журнал 1 Электраф В 63,Париж, 1979, с. 65-102.