Cara menurunkan tegangan non-sinusoidal

Sejumlah konsumen listrik memiliki ketergantungan konsumsi arus non-linear pada tegangan yang diberikan, sehingga mereka mengonsumsi arus non-sinusoidal dari jaringan... Arus yang mengalir dari sistem melalui elemen-elemen jaringan menyebabkan non- -penurunan tegangan sinusoidal di dalamnya, yang "menumpangkan" tegangan yang diberikan dan mendistorsi. Distorsi tegangan sinusoidal terjadi pada semua node dari catu daya ke penerima listrik nonlinier.

Sumber distorsi harmonik adalah:

• tungku busur untuk produksi baja,

• konverter katup,

• transformator dengan karakteristik volt-ampere non linier,

• konverter frekuensi,

• tungku induksi,

• mesin listrik berputar,

• didukung oleh konverter katup,

• penerima televisi,

• lampu neon,

• lampu merkuri.

Tiga kelompok terakhir dicirikan oleh tingkat distorsi harmonik yang rendah dari masing-masing penerima, tetapi sejumlah besar dari mereka menentukan tingkat harmonik yang signifikan bahkan dalam jaringan tegangan tinggi.

Lihat juga: Sumber harmonik dalam jaringan listrik Dan Alasan munculnya harmonik yang lebih tinggi dalam sistem tenaga modern

Cara untuk mengurangi tegangan non-sinusoidal dapat dibagi menjadi tiga kelompok:

a) solusi rantai: distribusi beban nonlinier pada sistem bus terpisah, distribusi beban di berbagai unit SES dengan sambungan motor listrik secara paralel dengannya, pengelompokan konverter sesuai dengan skema perkalian fase, sambungan beban ke sistem daya yang lebih tinggi,

b) penggunaan perangkat penyaringan, penyertaan secara paralel beban filter resonansi pita sempit, penyertaan perangkat kompensasi filter (FCD);

c) penggunaan peralatan khusus yang ditandai dengan penurunan tingkat pembangkitan harmonik yang lebih tinggi, penggunaan transformator "tak jenuh", penggunaan konverter multifase dengan karakteristik energi yang ditingkatkan.

Perkembangan dasar unsur elektronika daya dan metode baru modulasi frekuensi tinggi menyebabkan terciptanya kelas perangkat baru pada tahun 1970-an, meningkatkan kualitas kelistrikan – filter aktif (AF)... Segera muncul klasifikasi filter aktif menjadi seri dan paralel, serta sumber arus dan tegangan, yang menghasilkan empat sirkuit utama.

Masing-masing dari empat struktur (Gbr. 1.6) menentukan rangkaian filter pada frekuensi operasi: sakelar di konverter dan jenis sakelar itu sendiri (sakelar dua arah atau satu arah). Sebagai alat penyimpan energi dalam konverter yang berfungsi sebagai sumber arus (Gbr. 1.a, d), digunakan induktansi, dan di konverter, yang berfungsi sebagai sumber tegangan (Gbr. 1.b, c), kapasitansi digunakan.

Gambar 1.Jenis utama filter aktif: a — sumber arus paralel; b — sumber tegangan paralel; c — sumber tegangan seri; d — sumber arus seri

Diketahui bahwa resistansi filter Z pada frekuensi w sama dengan

Ketika ХL = ХC atau wL = (1 / wC) pada frekuensi w, resonansi tegangan, yang berarti resistansi filter untuk komponen harmonik dan tegangan dengan frekuensi w sama dengan nol, dalam hal ini komponen harmonik dengan frekuensi w akan diserap oleh filter dan tidak akan menembus jaringan. Prinsip perancangan filter resonansi didasarkan pada fenomena ini.

Dalam jaringan dengan beban non-linier, sebagai aturan, harmonik dari deret kanonik muncul, nomor urutnya adalah ν 3, 5, 7,. … ..

Gambar 2. Rangkaian ekivalen filter resonansi daya

Mempertimbangkan bahwa XLν = ХL, ХCv = (XC / ν), di mana XL dan Xc adalah resistansi reaktor dan bank kapasitor pada frekuensi dasar, kami memperoleh:

Filter yang, selain menyaring harmonik, akan menghasilkan daya reaktif, dan mengkompensasi kehilangan daya dan voltase jaringan, disebut filter kompensasi (PKU).

Jika suatu perangkat, selain memfilter harmonik yang lebih tinggi, menjalankan fungsi penyeimbangan tegangan, maka perangkat semacam itu disebut penyeimbangan filter (FSU)... Secara struktural, FSU adalah filter asimetris yang terhubung ke tegangan saluran jaringan. Pilihan voltase saluran yang terhubung dengan sirkuit filter FSU, serta rasio daya kapasitor yang termasuk dalam fase filter, ditentukan oleh kondisi penyeimbangan tegangan.

Dari penjelasan di atas, perangkat seperti PKU dan FSU bekerja secara bersamaan di beberapa perangkat indikator kualitas daya (non-sinusoidal, asimetri, deviasi tegangan). Perangkat semacam itu untuk meningkatkan kualitas energi listrik disebut perangkat optimalisasi multifungsi (MOU).

Kemanfaatan dalam pengembangan perangkat semacam itu muncul karena fakta bahwa tiba-tiba beban variabel dari jenis tersebut tungku baja busur menyebabkan distorsi tegangan simultan untuk sejumlah indikator. Penggunaan MOU memberikan peluang untuk menyelesaikan secara komprehensif masalah penjaminan kualitas ketenagalistrikan, yaitu. secara bersamaan untuk beberapa indikator.

Kategori perangkat tersebut termasuk sumber daya reaktif statis (IRM) berkecepatan tinggi.

Menurut prinsip pengaturan daya reaktif, IRM dapat dibagi menjadi dua kelompok: sumber daya reaktif statis berkecepatan tinggi dari kompensasi langsung, sumber daya reaktif statis berkecepatan tinggi dari kompensasi tidak langsung... Struktur IRM ditunjukkan pada Gambar 3 , a, b, masing-masing . Perangkat semacam itu, yang memiliki kecepatan respons tinggi, dapat mengurangi fluktuasi voltase. Penyesuaian bertahap dan adanya filter memberikan keseimbangan dan pengurangan tingkat harmonik yang lebih tinggi.

Dalam gambar. 3, sirkuit kompensasi langsung disajikan di mana sumber daya reaktif yang "dikendalikan" dialihkan melalui thyristor Bank kapasitor. Baterai memiliki beberapa bagian dan memungkinkan Anda memvariasikan daya reaktif yang dihasilkan secara terpisah. Dalam gambar. 3b, daya IRM divariasikan dengan menyesuaikan reaktor. Dengan metode kontrol ini, reaktor mengkonsumsi kelebihan daya reaktif yang dihasilkan oleh filter.Oleh karena itu, metode ini disebut kompensasi tidak langsung.

Gambar 3. Blok diagram IRM multifungsi dengan kompensasi langsung (a) dan tidak langsung (b).

Kompensasi tidak langsung memiliki dua kelemahan utama: menyerap kelebihan daya menyebabkan kerugian tambahan, dan mengubah daya reaktor menggunakan sudut kontrol katup menyebabkan tambahan generasi harmonisa yang lebih tinggi.