Filtr harmonicznych - opis ogólny

Obecnie, jednym z największych problemów w sieciach energetyki zawodowej jest niska jakość energii, wynikająca z powszechnego stosowania nieliniowych urządzeń elektro-energetycznych, wyposażonych w układy przetwarzania energii. Urządzenia te generują zniekształcenia harmoniczne w prądzie i wprowadzają je do sieci energetycznej powodując odkształcenia napięcia zasilającego oraz obniżenie współczynnika mocy (zmniejszają efektywność zużycia energii). Dodatkowo, zakłócają pracę innych odbiorników oraz wprowadzają ryzyko uszkodzenia wrażliwych urządzeń elektronicznych. Skalowalny Aktywny Filtr (SAFi) to aktywny filtr harmonicznych o budowie modułowej, którego głównym zadaniem jest poprawa jakości energii w sieci.

Skalowalny Aktywny Filtr (SAFi)

Nowoczesny, modułowy filtr aktywny zastępuje dotychczas używane pojedyncze urządzenia służące poprawie jakości energii takie jak: baterie kondensatorów, filtry bierne oraz układy korekcji współczynnika mocy. Co więcej, modułowa budowa sprawia, że w przyszłości istnieje możliwość zwiększenia jego mocy aby dostosować się do rosnących potrzeb użytkownika.

Wygląd jednostki podstawowejZastosowanie filtru aktywnego daje wiele korzyści nie tylko pod względem jakościowym, ale przede wszystkim materialnym i finansowym: redukuje koszty energii elektrycznej (kary za wprowadzanie mocy biernej zarówno indukcyjnej jak i pojemnościowej poprzez poprawę współczynnika mocy PF), redukuje koszty materiałowe (brak konieczności przewymiarowania przewodów neutralnych i transformatorów czy agregatów), poprawia jakość energii (minimalizacja ryzyka uszkodzenia urządzeń elektronicznych spowodowanych zakłóceniami w sieci elektrycznej) oraz umożliwia poprawną współpracę sieci odbiorczej z agregatem prądotwórczym dobranym bez dodatkowego przewymiarowania związanego m.in. ze zniekształceniami. SAFi redukuje zakłócenia harmoniczne prądu oraz kompensując moc bierną, zwiększa tym samym możliwości wykorzystania transformatorów do zasilenia większej ilości odbiorców z jednej stacji transformatorowej. Urządzenie redukuje wzrost temperatury transformatorów i kabli (przez co wydłuża okres ich eksploatacji) oraz eliminuje ryzyko wystąpienia rezonansu harmonicznych.
Wygląd panelu komunikacyjnegoDodatkową zaletą SAFi jest równomierny rozkład obciążenia w sieciach trójfazowych dzięki czemu eliminuje się konieczność przewymiarowania przekrojów przewodów neutralnych, transformatorów oraz agregatów.

Do głównych zalet skalowalnego aktywnego filtra SAFi należą:

  • Poprawa współczynnika mocy,
  • Redukcja zakłóceń harmonicznych sieci,
  • Redukcja prądu przewodu neutralnego,
  • Redukcja nierównomiernego obciążenia faz,
  • Zmniejszenie prądu rozruchowego pobieranego z sieci,
  • Obniżenie zapotrzebowania na moc transformatorów,
  • Obniżenie zapotrzebowania na moc agregatów prądotwórczych,
  • Redukcja spadków napięć na transformatorach i kablach,
  • Redukcja temperatury transformatorów i kabli,
  • Brak ryzyka wystąpienia rezonansu harmonicznych,
  • Obniżenie kosztów wytwarzania i przesyłu energii elektrycznej.

Natomiast do cech charakterystycznych produktu zalicza się:

  • Budowa modułowa,
  • Możliwość łatwej rozbudowy,
  • Współpraca z systemami 3-fazowymi 3 i 4 przewodowymi,
  • Zaawansowana technologia DSP,
  • Sterowanie i konfiguracja za pomocą procesora DSP,
  • Czas odpowiedzi < 20 ms,
  • FT (transformata Fouriera) dla analizy harmonicznych,
  • Praca w konfiguracji Close lub Open Loop,
  • Kompensacja do 51-szej harmonicznej,
  • Kompensacja do 12 różnych harmonicznych jednocześnie,
  • Współczynnik kompensacji harmonicznych ponad 10x,
  • Kompensacja mocy biernej,
  • Odporność na przeciążenia,
  • Równoległe połączenie do sieci i odbiorów,
  • Skalowalność – od 1 do 4 modułów mocy,
  • Możliwość pracy do 8 jednostek równolegle,
  • Rozbudowa dla zwiększenia mocy,
  • Prostota obsługi.

 

Zastosowanie

Filtr aktywny SAFi przeznaczony jest do poprawy jakości energii elektrycznej, wyeliminowania harmonicznych oraz poprawy współczynnika mocy.

Budowa

Filtr aktywny SAFi jest urządzeniem modułowym, składającym się z modułu kontrolnego oraz od jednego do czterech modułów mocy. Jednostki filtrów o różnej mocy można łączyć ze sobą równolegle do ośmiu jednostek. W pojedynczej jednostce filtru aktywnego SAFi znajdują się zabezpieczenia nadprądowe oraz przeciwzwarciowe.

Zasada działania

Filtr aktywny SAFi jest półprzewodnikowym konwerterem mocy. Urządzenie mierzy prąd harmonicznych pochodzących od nieliniowych odbiorników. Następnie generuje prąd o przeciwnej fazie i identycznej amplitudzie. Skompensowany prąd harmonicznych powoduje powstanie prądu o sinusoidalnym kształcie ze źródła.

Cechy charakterystyczne

Główną cechą charakterystyczną jest budowa modułowa, która zapewnia łatwą i szybką rozbudowę w przypadku zmiany zapotrzebowania na moc. Filtr aktywny SAFi wykonany jest w zaawansowanej technologii z wykorzystaniem procesora DSP, który zapewnia możliwość sterowania jak i konfiguracji urządzenia. Filtr jest w stanie kompensować do 51. harmonicznej z wyszczególnieniem każdej od 2. do 31. W tym przedziale można wyselekcjonować 12 dowolnych harmonicznych, które mają zostać skompensowane. Harmoniczne wyższego rzędu (31-51) można kompensować jednocześnie, bez możliwości selekcji.