Дроссельные КРМ – КРМФ 134 Гц, 189 Гц

Анонс: Дроссельные КРМ – КРМФ 134 Гц, 189 Гц. Резонансные частоты для дроссельных КРМ. Выбор конденсаторов и коррекция расчета коэффициента мощности в КРМФ 134 Гц, 189 Гц.

Конденсаторные установки компенсации реактивной мощности с фильтрацией гармоник последовательно подключаемой индуктивностью (дросселями) - КРМФ 134 Гц, 189 Гц – ориентированы на защиту конденсаторов батарей (ступеней), контакторов, средств коммутации, измерений, управления от гармонических токов высших порядков, а также систем управления электрооборудованием в сети от высокочастотных перенапряжений переходного процесса при включении конденсаторных батарей.

Дроссельные КРМ – КРМФ 134 Гц, 189 Гц.

Дроссельные КРМФ 134 Гц, 189 Гц с определенным допущением – фильтро-компенсирующие устройства, которые на фундаментальной частоте сети (50 Гц) выполняют функцию компенсации реактивной мощности, а на канонических (характеристических по IEC 61642) частотах работают, как пассивные L-C фильтры высших гармоник.

Колебательный контур из батареи и подключенного к ней дросселя в КРМФ сдвигает полосу резонанса от канонических частот 3-й, 5-й гармоники на резонансную частоту 134 Гц, 189 Гц, где благодаря последовательному подключению 2π*f_рез*L = 1/(2π*f_рез*C) и полное сопротивление контура минимально - Z = √(R² + (2π*f_рез*L - 1/(2π*f_рез*C))²) = R /прим. π - число Пи/. В результате такой фильтр высших гармоник пропускает токи резонансной частоты контура (f_рез), а на более высоких частотах, в том числе канонических 3, 5, 7 порядка снижает амплитуду гармонических токов из-за увеличения импеданса.

Дроссельные КРМФ 134 Гц, 189 Гц или КРМФ 2.7, КРМФ 3.8.

Свободная и, как правило, технически некорректная маркировка производителями Установок Конденсаторных для повышения коэффициента мощности с регулированием генерации по реактивной энергии (Мощности или Реактивной Мощности) (аббревиатура УКМ или УКРМ), в том числе с Фильтром высших гармоник (УКМФ или УКРМФ) привела к появлению предложений КРМФ 134 Гц, 189 Гц и КРМФ 2.7, КРМФ 3.8. По факту КРМФ 134 Гц – это та же КРМФ 2.7, а КРМФ 189 Гц - та же КРМФ 3.8, но в одном случае производителем (или торговой компанией) к аббревиатуре добавлена резонансная частота колебательного контура L-C фильтра высших гармоник, а в другом – значение расстройки контура относительно основной фундаментальной частоты 50 Гц (f_рез/f₁ или 134/50 = 2.7 и 189/50 = 3.8).

Резонансные частоты для дроссельных КРМ.

Теоретически резонансные частоты для дроссельных КРМ, в том числе КРМФ 134 Гц, 189 Гц (КРМФ 2.7, КРМФ 3.8) должны выбираться меньшими, чем частота канонической гармоники с наибольшей амплитудой искажений по току (напряжению) и с учетом рисков негативного влияния выбранной fрез на частоты управления в конкретной сети по результатам спектрального анализа.

Вместе с тем, для промышленных сетей (или близких/сходных с ними по режиму/характеру нагрузки) International Electrotechnical Commission в своем стандарте IEC 61642 определила оптимальной частотой резонанса 3,78*f₁, частоту ниже 5*f₁ или ниже 3*f₁ для сетей, преимущественно засоряемых 5-й или 3-й гармоникой соответственно. Кроме того, стандарт формализует:

• формулу определения резонансной частоты L-C колебательного контура при последовательном и параллельном соединении конденсаторов и индуктивности через волновой реактивный импеданс f_рез/f1 = √(1/p), который равен отношению индуктивного сопротивления к емкостному (р = XL₁/XC₁);
• допустимые интервалы p > 4 % для сетей, где основной гармоникой искажений является 5-я, и p > 11 % для сетей с интенсивными искажениями на 3-й гармонике. Для резонансной частоты 3.78*f₁ = 3.78х50 = 189 Гц волновой реактивный импеданс р = (50/189)² = 0.07 или 7% (х100).

На текущий момент в ЕС нашей стране с учетом требований IEC 61642 сформировался спектр типовых f_рез для подавления 3-й, 5-й, 7-й (и выше) гармоник, в который вошли резонансные частоты 134 Гц с р = 14%, 141 Гц с р = 12.5%, 177 Гц с р = 8%, 189 Гц с р = 7%, 210 Гц с р = 5.67% и 223 Гц с р = 5%. Согласно определениям IEC 61642:

• фильтры высших гармоник при подавлении 3-й гармоники с резонансной частотой 134 Гц, и 5-й гармоники с частотами 177 Гц, 189 Гц, 210 Гц являются расстроенными (detuned filter), у которых частота настройки более чем на 10% ниже самой низкой частоты гармоники с значительной амплитудой тока / напряжения;
• фильтр высших гармоник при подавлении 3-й гармоники с резонансной частотой141 Гц является настроенным (tuned filter), у которого частота настройки не более, чем на 10% ниже самой низкой частоты гармоники с значительной амплитудой тока / напряжения (более детально о терминологии, нормах и рекомендациях IEC 61642 в этом материале).

Дроссели для фильтров КРМФ 134 Гц, 189 Гц подбираются по кВАр мощности конденсаторной ступени и волновому реактивному импедансу р в %, часто заявленному производителем, как коэффициент перенапряжения (voltage overshoot) из-за зависимости напряжения на емкости и номинального напряжения в сети от р - U_c =U_n*(1/(1-p)).

Выбор конденсаторов и коррекция расчета коэффициента мощности в КРМФ 134 Гц, 189 Гц.

Напряжение на конденсаторах при образовании фильтра высших гармоник из последовательно соединенных L-C элементов зависит от волнового реактивного импеданса р - U_c = U_n*(1/(1-p)) – и практически во всех ситуациях выше номинального. Так, для конденсаторов с U_n 400 В в контуре с резонансной частотой 189 Гц и р = 0.07 (7%) U_c = 400*(1/(1 – 0.07)) = 430 В, что определяет необходимость выбора силовых конденсаторов с более высоким номинальным напряжением.

В свою очередь повышение напряжения конденсаторной ступени определяет рост генерации реактивной мощности Q_c = (1-p)*(U_c² / U_n²)*Q_n (кВАр), что должно учитываться при расчете и выборе КРМФ 134 Гц, 189 Гц (см. актуальный расчет экономической целесообразности компенсации реактивной мощности в этом материале).