Динамические высоковольтные компенсаторы реактивной мощности и гармоник

В настоящее время для компенсации реактивной мощности и высших гармоник тока в сетях 6 -10 кВ 50 Гц, которые питают мощные тиристорные электроприводы шахтных подъемных машин, прокатных станов и другие нелинейные нагрузки с переменным потреблением реактивной мощности, широко используются фильтро-компенсирующие устройства (ФКУ) с резонансными LC фильтрами высших гармоник и тиристорно-реакторным декомпенсатором реактивной мощности. Структурная схема такого ФКУ в сети, питающей электропривод постоянного тока (ПТ), например, шахтной подъемной машины (ШПМ) с 12-ти пульсным тиристорным преобразователем частоты (ТПЧ), показана на рисунке 1.

Рисунок 1. ФКУ с резонансными LC фильтрами и ТРД в электроприводе ПТ ШПМ

В электроприводе постоянного тока ШПМ с идеальным 12-ти пульсным тиристорным преобразователем в питающую сеть генерируются наиболее заметные 11, 13, 23, 25 гармоники тока. За счет неидеальности управления ТПЧ и при работе тиристорно-реакторного декомпенсатора (ТРД) в сеть также генерируются заметные 5-я и 7-я гармоники тока. Таким образом в тиристорном электроприводе ШПМ необходимо подавлять резонансными LC фильтрами не менее четырех-шести нечетных высших гармоник с 5-ой по 25-ю.

Потребляемая из сети тиристорным преобразователем реактивная мощность при работе ШПМ имеет импульсный характер изменения: в начале разгона ДПТ ориентировочно составляет величину, близкую к удвоенной номинальной мощности электродвигателя, затем спадает до 0,6-0,8 номинальной при номинальной скорости и спадает почти до нуля при торможении ДПТ.

Для полной динамической компенсации реактивной мощности в сети на частоте 50 Гц в электроприводе ПТ ШПМ суммарная реактивная мощность конденсаторов резонансных LC фильтров выбирается равной максимальной реактивной мощности. Такой же величины выбирается реактивная мощность реакторов ТРД. Компенсация реактивной мощности в сети обеспечивается регулированием потребления реактивной мощности с помощью тиристоров ТРД.

ЗАО «ЭРАСИБ» разработало и предлагает к поставке более современный вариант динамического фильтро-компенсирующего устройства (ФКУ) с резонансными LC фильтрами (для подавления высших гармоник тока в сети) и устройствами компенсации реактивной мощности (УКРМ) на базе высоковольтных многоуровневых инверторов напряжения на IGBT транзисторах. Динамические УКРМ разработаны на базе высоковольтных ПЧ типа «ЭРАТОН-В», которые изготавливаются ЗАО «ЭРАСИБ» по техническим условиям ИКПН3.211.25ТУ.

На рисунке 2 показана структурная схема ФКУ разработки и производства ЗАО «ЭРАСИБ» с резонансными LC фильтрами для подавления шести высших гармоник тока (5, 7, 11, 13, 23, 25) и быстродействующего УКРМ на базе высоковольтного ПЧ типа «ЭРАТОН-В-УКРМ». ФКУ с такой структурой разработано и изготовлено по заданию ПАО «УЗТМ» (г. Екатеринбург) для двух тиристорных электроприводов постоянного тока мощностью 1000 кВт и 3000 кВт, которые разработаны и изготовлены также ЗАО «ЭРАСИБ» для двух шахтных подъемных машин в АО «Сибирь-Полиметаллы» (г. Рубцовск). Перечень подавляемых высших гармоник и состав LC фильтров определялся Техническим заданием ПАО «УЗТМ».

Рисунок 2. ФКУ с УКРМ «ЭРАТОН-В» от ЗАО «ЭРАСИБ» в электроприводе ПТ ШПМ

Быстродействующее УКРМ типа «ЭРАТОН-В-УКРМ» представляет собой многоуровневый инвертор напряжения с синусоидальной широтно-импульсной модуляцией, который содержит в каждой фазе ряд последовательно соединенных транзисторных Н-мостов с конденсаторами, суммарная реактивная мощность которых определяет величину регулируемой реактивной мощности. На входе каждой фазы "ЭРАТОН-В-УКРМ" установлен силовой фильтр (СФ) для подавления несущей высокой частоты, на которой работают транзисторы в Н-мостах. Для управления «ЭРАТОН-В-УКРМ» используется цифровая система регулирования.

«ЭРАТОН-В-УКРМ» может как потреблять реактивную мощность из сети, так и генерировать в сеть реактивную мощность. С учетом этого свойства «ЭРАТОН-В-УКРМ» суммарная реактивная мощность конденсаторов резонансных LC фильтров выбирается равной только половине максимальной реактивной мощности нелинейной нагрузки, которую необходимо компенсировать. Недостающую половину максимальной реактивной мощности нелинейной нагрузки компенсирует «ЭРАТОН-В-УКРМ». Таким образом, конденсаторы LC фильтров и «ЭРАТОН-В-УКРМ» отдельно рассчитываются только на половину максимальной реактивной мощности нелинейной нагрузки. Также «ЭРАТОН-В-УКРМ» в отличие от ТРД (рисунок 1) не «засоряет» сеть высшими гармониками тока, а наоборот участвует в подавлении относительно низкочастотных гармоник, которые могут генерироваться нелинейной нагрузкой.

На рисунке 3 показан внешний вид динамического «ЭРАТОН-В-УКРМ» для компенсации реактивной мощности в электроприводе постоянного тока ШПМ мощностью 3000 кВт, который изготовлен ЗАО «ЭРАСИБ» для АО «Сибирь-Полиметаллы».

На рисунке 4 показан внешний вид шкафов с LC фильтрами высших гармоник для электропривода ПТ ШПМ мощностью 3000 кВт в АО «Сибирь-Полиметаллы».

Рисунок 3. Динамическое «ЭРАТОН-В-УКРМ» для электропривода ПТ ШПМ 3000 кВт

Рисунок 4. Резонансное ФКУ для ШПМ в АО «Сибирь-Полиметаллы»

ЗАО «ЭРАСИБ» проектирует резонансные ФКУ и динамические "ЭРАТОН-В-УКРМ" индивидуально для каждого конкретного случая их применения, что обеспечивает наилучшую фильтрацию высших гармоник и быстродействующую компенсацию реактивной мощности с минимизацией затрат на оборудование.

Для заказа устройства компенсации реактивной мощности и гармоник обратитесь к нашим специалистам по телефону (383) 383 07 96 либо по электронной почте erasib@erasib.ru и Вы получите предложение с учетом специфики вашего предприятия и с учетом расходов на доставку, проектные работы, шефмонтаж и пуско-наладочные работы.