České vysoké učení technické v Praze Fakulta elektrotechnická Katedra elektroenergetiky. Filtračně kompenzační prostředky

Rozměr: px

Začít zobrazení ze stránky:

Download "České vysoké učení technické v Praze Fakulta elektrotechnická Katedra elektroenergetiky. Filtračně kompenzační prostředky"

Bohumil Šmíd
před 7 lety
Počet zobrazení:

1 České vysoké učení technické v Praze Fakulta elektrotechnická Katedra elektroenergetiky Filtračně kompenzační prostředky 4. přednáška ZS 2011/2012 Ing. Tomáš Sýkora, Ph.D.

2 Vyšší harmonické a jejich vliv na ES "Vyšší harmonické" způsobují zatěžování napájecí sítě Rušení Zpětným vlivům na "čistotu" sítě Přetížení nulového vodiče Zhoršení výkonového faktoru PF Oteplení transformátorů, motorů a generátorů od vibrace železného jádra Efektu blikání 4. přednáška ZS 2011/2012 2

3 Sérový rezonanční obvod Zˆ R jl 1 j C Q REZ R. L REZ 1. C. R LC 4. přednáška ZS 2011/ res 1 R L

4 Paralelní rezonanční obvod Yˆ 1 R jc 1 j L res 1 LC R RC 4. přednáška ZS 2011/2012 4

5 Rezonanční jevy v elektrické síti 4. přednáška ZS 2011/2012 5

6 Hrazený kondenzátor p L 1 C 2 LC UL jl j C I U L 1 C ef I Cef C 2 1 LC C 1 p 4. přednáška ZS 2011/2012 6

7 Pasivní LC filtr Filtr naladěn na vlastní frekvenci Ri- omezení kf pro paralelní rezonanci Z jl 1 jc 4. přednáška ZS 2011/2012 7

8 Koeficient filtrace kf k F Iˆ Iˆ S U Zˆ F ( Zˆ ) F ( ) j X S 4. přednáška ZS 2011/2012 8

9 Namáhání kondenzátorů nesin. napětím přetížení kondenzátorů U 1,1U Q 1,35 Q I 1,3 I C Cn C Cn C Cn jednoznačným činitelem pro přetížení kondenzátoru jsou jeho tepelné ztráty celkový ztrátový výkon kondenzátoru je roven součtu ztrátových výkonů první a vyšších harmonických 2 n P U n1 C tg nz 4. přednáška ZS 2011/2012 9

10 Pasivní LC filtry v oblasti podrezonančních kmitočtů se LC filtr chová jako kondenzátor kompenzační výkon dán součtem jalového výkonu základní harmonické a vyšších harmonických 2 I Cn 3 n X Q C Q C 1 plné využití kondenzátoru a zabránění přetížení je nutné dodržet poměr U X 2 C 1 C n Q Q Q C C Cn 1 Q Q C 1 3 Cn 4. přednáška ZS 2011/

11 Pasivní LC filtry Snadná konstrukce, zkušenosti Velké objemy LC filtru Vlastnosti filtrace závisí na parametrech naladění filtru Vliv na rezonanční kmitočet vlivem změny parametrů filtru Vliv parametrů zátěže a sítě na vlastnosti filtrace Vznik rezonance mezi sítí a filtrem 4. přednáška ZS 2011/

12 Mezní hodnoty vyšších harmonických základem pro určení velikosti mezních hodnot VH je hladina nízkého napětí na hladinu nn jsou kompatibilní úrovně stanoveny s ohledem na možnost vzniku rušení připojených zařízení (AM, TV přijímače, PC, ) normy: ČSN IEC ČSN EN celková harmonická zkreslení: třída I. 5 % třída II. 8 % třída III. 10 % 4. přednáška ZS 2011/

13 Mezní hodnoty vyšších harmonických 4. přednáška ZS 2011/ ČSN EN

14 Ochrana a monitorování LC filtru Kontrola spínání filtru Kontrola na přetížení filtru Měření teploty cívky (reaktoru) Měření harmonického zkreslení Detekce nesymetrie 4. přednáška ZS 2011/

15 Řízený kompenzátor Qmax pro α = π Qmin pro α = 90 Plynulé a rychlé řízení jalového výkonu Velký rozsah řídícího úhlu (90 ) 4. přednáška ZS 2011/

16 Řízený kompenzátor 4. přednáška ZS 2011/

17 Filtračně kompenzační zařízení 4. přednáška ZS 2011/

18 Návrh filtračně kompenzačního zařízení 4. přednáška ZS 2011/

19 Návrh filtračně kompenzačního zařízení 4. přednáška ZS 2011/

20 Aktivní filtry Filtrace vyšších harmonických proudu Selektivní filtrace zvolených harmonických Kompenzace jalového výkonu Kompenzace proudu nulovým vodičem Vyvážení proudů nesymetrické zátěže 4. přednáška ZS 2011/

21 APF Paralelní filtr Filtrace vyšších harmonických proudu Kompenzace jalového výkonu Kompenzace nesymetrického odběru proudu Kolísání napětí Diodový usměrňovač L i S i L síť i AF R C d u d Paralelní AF 4. přednáška ZS 2011/

22 APF Paralelní filtr Filtrace proudu neřízeného usměrňovače s C zátěží 4. přednáška ZS 2011/

23 APF Paralelní filtr Filtrace proudu neřízeného usměrňovače s C zátěží 4. přednáška ZS 2011/

24 APF Sériový filtr Odstranit vyšší harmonická napětí Udržovat amplitudu napětí Dodávat energii (potřeba vlastního zdroje) Kompenzovat špičky a poklesy Symetrizace napětí Diodový usměrňovač síť u AF C R C d u d Sériový AF 4. přednáška ZS 2011/

25 APF hybridní filtry APF kompenzace vyšší harmonických Kompenzace jalového i činného výkonu Kompenzace nesouměrného zatížení Tyristorový usměrňovač L L síť R síť R Paralelní PF Paralelní PF Tyristorový usměrňovač C d u d Paralelní AF u d C d Sériový AF 4. přednáška ZS 2011/

26 Charakteristické vlastnosti filtrů Pasivní filtr Paralelní aktivní filtr Kombinovaný sériový aktivní a pasivní filtr Vysoká cena inž. řešení Problémy interakce se sítí Velmi malé náklady návrhu Vyšší harmonické vyvolané PŠM Střední náklady řešení inž.řešní Změny impedance sítě neovlivní filtraci Nutné naladění na místě Možné paralelní řazení Vyšší harmonické jiných spotřebičů neovlivňují LC filtr Menší účinnost Citlivost na spínací děje Pasivní filtr umožňuje kompenzovat Q Výkonové dimenzování APF 5-8% výkonu zátěže Cena vazebního transformátoru LC filtr ladit na místě 4. přednáška ZS 2011/

27 Možnosti aplikace různých typů filtrů Výkon zátěže Pasivní filtr Paralelní aktivní filtr Kombinovaný sériový a pasivní filtr < 500 kva Nejhorší řešení Nejlepší řešení Možné řešení 500 kva až 5 MVA Možné řešení Nevhodné velká sp Nejlepší řešení >5 MVA Nejlepší řešení min. cena Nevhodné velká sp.f Nevhodné 4. přednáška ZS 2011/

28 Zařízení FACTS umožňují pomocí řízení reaktance, napětí a fázového úhlu napětí řídit tok výkonů nemají schopnost trvalého generování činného výkonu a proto je lze použít zejména při přechodných dějích a po odeznění přechodného děje lze regulovat síť klasickými způsoby P P U 1.U X cosδ U1 Q1 U1 - U2.cosδ X Q U X 2 2 U 1.cosδ - U2.cosδ 4. přednáška ZS 2011/ P MAX

29 Dělení zařízení FACTS paralelní (shunt): sérové TSC, TCC Tyristor Switched (Controll) Capacitor TSR, TCR Tyristor Switched (Controll) Reaktor SVC Static VAr Compensator STATCOM Static Synchronous Compensator SSSC - Static Synchronous Series Compensator TCSC Thyristor Controled Series Compensator kombinované (univerzální) UPFC Unified Power Flow Controller UPQC Unified Power Quality Condicioner 4. přednáška ZS 2011/

30 TSC, TCC a TSR, TCR umožňují dodávat jalový výkon pomocí kondenzátorových baterií nebo pohlcovat jalový výkon pomocí tlumivek činnost je omezena stupňovitými regulačními charakteristikami 4. přednáška ZS 2011/

31 SVC (Static VAr Compensator) vznikne paralelním spojení TCC a TCR využití jako kompenzátoru maximální jalový proud SVC je úměrný velikosti napětí U SVC výhoda: susceptance může být plynule řízená nevýhoda: omezení pracovního rozsahu a nízká dynamika 4. přednáška ZS 2011/

32 STATCOM Static Synchronous Compensator synchronní kompenzátor jako SVG (Static VAr Generator) s vypínatelnými polovodičovými součástkami (IGCT) může dodávat stálý jalový výkon téměř v celém pracovním rozsahu, nezávisle na svorkovém napětí 4. přednáška ZS 2011/

33 SSSC Static Synchronous Series Compensator nezávislý zdroj napětí zapojený sériově do sítě injekcí napětí U SSSC lze měnit reaktanci sítě a tím i regulovat tok výkonů lepší dynamika a harmonická napětí než u klasické kompenzace s tyristorově spínanými nebo řízenými kondenzátory nebo induktory 4. přednáška ZS 2011/

34 UPFC Unified Power Flow Controller univerzální regulátor toku výkonu řidícími veličinami u UPFC jsou napětí U UPFC (velikost i fáze) a velikost I q 4. přednáška ZS 2011/

35 UPQC Unified Power Quality Conditioner UPFC + filtr + kompenzátor sériová větev zamezení průniku VH napětí, flickeru a nesouměrností napětí paralelní větev - absorbce VH proudů, kompenzace jalového výkonu a zpětných složek rozvodna PCC přenos distribuce UPQC seriová větev u d C paralelní větev 4. přednáška ZS 2011/

36 Literatura 1) Valouch, V.: Otázky aplikací paralelních a sériových aktivních filtrů, Sborník ELEN 2000, ČVUT FEL Praha, ) Babela, T.: Koncepce aktivních filtrů tuzemské výroby, III. Konference Energetické rušení v distribučních a průmyslových sítích 3) Valouch, V., Škramlík, J.: Principy řízení aktivních filtrů, III. Konference Energetické rušení v distribučních a průmyslových sítích 4) Paclt, Z.: Možnosti digitálního řízení měničů pro aktivní filtry, ČVUT FEL ) Sýkora, T.: Kvalita dodávek elektrické energie v podmínkách volného trhu s elektrickou energií, ČVUT FEL ) 4. přednáška ZS 2011/

Podobné dokumenty

Systémy FACTS a HVDC v elektroenergetice

Systémy FACTS a HVDC v elektroenergetice Systémy FACTS a HVDC v eektroenergetice Přenos výkonu Omezení tepené (proud) dieektrické (napětí) stabiita (statická, dynamická) Řízení toků výkonů impedance inky úhe přenosu napětí, injekce P,Q P Ŝ Q