Установка фку. Фильтры высших гармоник (ФКУ). Фильтрокомпенсирующие устройства. pms200. Статические компенсирующие устройства для промышленных предприятий

Фильтрокомпенсирующие устройства (ФКУ) 6, 10, 35 кВ

ФКУ или Силовые фильтры гармоник, также известные как пассивные фильтры гармоник, представляют собой особый тип конденсаторных установок, задачей которых является фильтрация гармоник совместно с компенсацией реактивной мощности. Фильтрокомпенсирующие устройства необходимы на предприятиях тяжелого машиностроения либо перерабатывающих производствах, где широко применяются дуговые плавильные печи, электролитические ванны высокого напряжения 6(10) кВ, а также другое энергоемкое оборудование с нелинейным характером потребления электроэнергии. Работа такого рода оборудования запрещается без наличия силовых фильтров гармоник.

Рис. 1 Силовые фильтры гармоник

Устройство и принцип работы ФКУ

Целью внедрения ФКУ является уменьшение реактивного сопротивления LC-цепочек до значений, близких к нулю, и шунтирование главной электрической сети (на частоте заданной гармоники). Фильтрокомпенсирующие установки представляют собой LC либо RLC цепочки, настроенные на резонанс с определенной гармоникой, порядок которой определяется заказчиком либо по результатам замеров. В стандартном исполнении фильтрокомпенсирующее устройство состоит из вводной ячейки, современных однофазных реакторов и нескольких батарей конденсаторов, устанавливаемых на металлических оцинкованных конструкциях. ФКУ огораживается сеткой для безопасности персонала, либо размещается в специализированном контейнере.

Рис. 2 Узкополосные, одноконтурные фильтры (1), режекторные фильтры (2)

Различают несколько типов применяемых LC-фильтров. Узкополосные, одноконтурные фильтры (1) применяют и настраивают на резко выраженные гармоники, как правило низких порядков 3, 5, 7. На высоких частотах применяют режекторные фильтры (2) меньшей добротности, при этом используют шунтирующее реактор сопротивление R. Применение режекторных фильтров позволяет нивелировать присутствие гармоник в широком спектре высоких частот. Комплексное применение узкополосных и широкополосных фильтровых цепочек в составе силовых фильтров гармоник (ФКУ) позволяет в полной мере очистить электрическую сеть от гармонических искажений, вызванных потребителем.

Экономически целесообразноприменение фильтрокомпенсирующих установок на напряжение 6(10) кВ в связи с тем, что высоковольтные потребители создают меньший спектр гармонических искажений (где сильно выражены 3, 5, 7 гармоники и в меньшей степени гармоники более высших порядков) по сравнению с низковольтными потребителями. Поэтому технически и экономически выгоднее реализовать схему.

Фильтрокомпенсирующего устройства, настроенную на одну (две, три) гармоники, чем на широкий спектр гармоник потребителей 0,4 кВ.

Рис. 3 Компоновка элементов фильтрокомпенсирующего устройства

Помимо фильтрации гармоник, фильтрокомпенсирующие устройства выполняют компенсацию реактивной мощностипотребителей на основной частоте (50 Гц). Поэтому силовые фильтры гармоник (Фильтрокомпенсирющие устройства) различают по реактивной мощности. Самое простое фильтрокомпенсирующее устройство имеет статическую величину реактивной мощности, которую оно передает в главную электрическую сеть и настроено на подавление одной из гармоник.

Компоновка элементов фильтрокомпенсирующего устройства представлена слева. Вводная ячейка выполнена из листовой стали и имеет антикоррозионное покрытие. Внутри нее размещается вводной аппарат, управляющая, светосигнальная и защитная аппаратура. Блоки конденсаторов располагаются друг над другом и устанавливаются на опорные полимерные изоляторы. В состав блока входят косинусные высоковольтные конденсаторы (трех - или однофазные), закрепленные на стальной раме и соединенные сборными шинами. Все конденсаторы допускают длительную работу при повышении номинального напряжения на 10%. Однофазные реакторы с воздушным сердечником установлены на полимерных изоляторах и соединены с вводной ячейкой и конденсаторными блоками медными шинами. Индуктивность реактора варьируется от нескольких мГн до нескольких десятков мГн.

При изготовлении фильтрокомпенсирующих устройств применяют трехфазные конденсаторы для ФКУ устройств небольшой мощности и однофазные для составления блоков большой мощности (параллельные и последовательные соединения). В отдельных случаях, силовые фильтры гармоник (фильтрокомпенсирующие устройства) большой мощности могут комплектоваться специальной схемой для сигнализации выхода из строя отдельных конденсаторов (пробой, потеря емкости) и отключения ФКУ - так называемой схемой небалансной защиты.

Рис. 4 Фильтровые реакторы с воздушным сердечником

Фильтровые реакторы с воздушным сердечником имеют высокую линейность индуктивности (L), зависящую от его геометрии и количества витков. Необходимость их использования в конструировании силовых фильтров гармоник была обусловлена потребностью в стабильности частоты фильтра для всех режимов работы фильтрокомпенсирующего устройства.

Воздушные фильтровые электрические реакторы представляют собой катушки многожильного провода, намотанные на армирующий каркас. Параметры проводников подбираются для каждого типономинала реактора. Основание реактора имеет высокую механическую прочность и антикоррозийную обработку, что позволяет размещать его на открытом воздухе. Конструкцией реактора гарантирована его безотказная работа в условия загрязненных сред и низких температур. Для каждого реактора предусмотрена возможность регулировки индуктивности (схоже с трансформаторам) с помощью регулировочных отпаек в его обмотке

ДЛЯ ПОСТРОЕНИЯ ФИЛЬТРОКОМПЕНСИРУЮЩЕГО УСТРОЙСТВА НЕОБХОДИМО ОПРЕДЕЛИТЬ НЕСКОЛЬКО ПАРАМЕТРОВ:

· гармоники (для подавления)

· реактивная мощность силового фильтра на основной частоте (50 Гц)

· размещение ФКУ

Если Вас интересует фильтрация гармоник гармоник на напряжении 0,4 кВ , то Вам сюда

НАЗНАЧЕНИЕ

ФКУ или Силовые фильтры гармоник, также известные как пассивные фильтры гармоник,представляют собой особый тип конденсаторных установок , задачей которых является фильтрация гармоник совместно с компенсацией реактивной мощности. Фильтрокомпенсирующие устройства необходимы на предприятиях тяжелого машиностроения либо перерабатывающих производствах, где широко применяются дуговые плавильные печи, электролитические ванны высокого напряжения 6(10) кВ, а также другое энергоемкое оборудование с нелинейным характером потребления электроэнергии. Работа такого рода оборудования ЗАПРЕЩАЕТСЯ без наличия силовых фильтров гармоник.

УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП РАБОТЫ ФКУ

Целью внедрения ФКУ является уменьшение реактивного сопротивления LC-цепочек до значений, близких к нулю, и шунтирование главной электрической сети (на частоте заданной гармоники). Фильтрокомпенсирующие установки представляют собой LC либо RLC цепочки, настроенные на резонанс с определенной гармоникой, порядок которой определяется заказчиком либо по результатам замеров . В стандартном исполнении фильтрокомпенсирующее устройство состоит из вводной ячейки, современных однофазных реакторов и нескольких батарей конденсаторов, устанавливаемых на металлических оцинкованных конструкциях. ФКУ огораживается сеткой для безопасности персонала, либо размещается в специализированном контейнере .

Различают нес колько типов применяемых LC-фильтров . Узкополосные, одноконтурные фильтры (1) применяют и настраивают на резко выраженные гармоники, как правило низких порядков 3, 5, 7. На высоких частотах применяют режекторные фильтры (2) меньшей добротности, при этом используют шунтирующее реактор сопротивление R. Применение режекторных фильтров позволяет нивелировать присутствие гармоник в широком спектре высоких частот. Комплексное применение узкополосных и широкополосных фильтровых цепочек в составе силовых фильтров гармоник (ФКУ) позволяет в полной мере очистить электрическую сеть от гармонических искажений, вызванных потребителем.

Экономически целесообразно применение Фильтрокомпенсирующих установок на напряжение 6(10) кВ в связи с тем, что высоковольтные потребители создают меньший спектр гармонических искажений (где сильно выражены 3, 5, 7 гармоники и в меньшей степени гармоники более высших порядков) по сравнению с низковольтными потребителями. Поэтому технически и экономически выгоднее реализовать схему Фильтрокомпенсирующего устройства, настроенную на одну (две, три) гармоники, чем на широкий спектр гармоник потребителей 0,4 кВ.

Помимо фильтрации гармоник , Фильтрокомпенсирующие устройства выполняют компенсацию реактивной мощности потребителей на основной частоте (50 Гц). Поэтому силовые фильтры гармоник (Фильтрокомпенсирющие устройства) различают по реактивной мощности. Самое простое Фильтрокомпенсирующее устройство имеет статическую величину реактивной мощности, которую оно передает в главную электрическую сеть и настроено на подавление одной из гармоник (по требованию заказчика).

КОМПОНОВКА И КОМПЛЕКТАЦИЯ

Компоновка элементов Фильтрокомпенсирующего устройства представлена справа. Вводная ячейка выполнена из листовой стали и имеет антикоррозионное покрытие. Внутри нее размещается вводной аппарат, управляющая, светосигнальная и защитная аппаратура. Блоки конденсаторов располагаются друг над другом и устанавливаются на опорные полимерные изоляторы. В состав блока входят косинусные высоковольтные конденсаторы (трех - или однофазные), закрепленные на стальной раме и соединенные сборными шинами. Все конденсаторы допускают длительную работу при повышении номинального напряжения на 10%. Однофазные реакторы с воздушным сердечником установлены на полимерных изоляторах и соединены с вводной ячейкой и конденсаторными блоками медными шинами. Индуктивность реактора варьируется от нескольких мГн до нескольких десятков мГн.

ПК «СлавЭнерго» при изготовлении фильтрокомпенсирующих устройств применяет трехфазные конденсаторы для ФКУ устройств небольшой мощности и однофазные для составления блоков большой мощности (параллельные и последовательные соединения). В отдельных случаях, силовые фильтры гармоник (Фильтрокомпенсирующие устройства) большой мощности могут комплектоваться специальной схемой для сигнализации выхода из строя отдельных конденсаторов (пробой, потеря емкости) и отключения ФКУ - так называемой схемой небалансной защиты.

Имеют высокую линейность индуктивности (L), зависящую от его геометрии и количества витков. Необходимость их использования в конструировании силовых фильтров гармоник была обусловлена потребностью в стабильности частоты фильтра для всех режимов работы Фильтрокомпенсирующего устройства.

Конденсаторные установки с фильтрами высших гармоник УКРМФ (АФКУ, ДФКУ, КРМФ) предназначены для компенсации реактивной мощности в сетях где присутствуют гармоники.

УКРМФ представляют собой конденсаторные установки состоящие из ступеней косинусных конденсаторов, которые коммутируются контакторами, либо тиристорами. От обычных установок они отличаются тем, что в цепь с конденсаторами последовательно включены фильтрующие дроссели. Они защищают конденсаторы от перегрева и пробоя, а также снижают гармоники в сети, тем самым повышают качество электроэнергии.

Гармоники присутствую в сетях где есть следующее оборудование:

Плавильные печи;
Преобразователи;
Сварочные установки и др.

Многие предприятия пытаются экономить на фильтроконмпенсирующих устройствах, но это может привести к негативным последствиям, в том числе и выходу из строя дорогостоящего оборудования.

Наличие гармоник в сети приводит с следующим негативным последствиям:

снижение коэффициента мощности на предприятии;
перегрев кабельных линий;
старение изоляции сети;
срабатывание защит;
снижение срока службы коммутационных устройств;
перебои работы электросети.

При выборе необходимой конденсаторной установки необходимо произвести измерения сети Вашего предприятия на наличие гармоник. В случае присутствия гармонической составляющей, специалисты нашего предприятия подбирают необходимые ступени конденсаторов и номиналы фильтров гармоник.

Комплектующие

Наше предприятие имеет многолетний опыт производства конденсаторных установок с фильтрами гармоник. В своей работе мы используем проверенные комплектующие от ведущих европейских производителей , General Electric.

Работаем с отечественными и российскими производителями КЭАЗ, Завод "Контактор", ОАО "Кореневский завод низковольтной аппаратуры", ООО НПП "Этал", ЧП Элкос.

По требованию заказчика используем аппаратуру китайских брендов: IEK, ACКО, Промфактор, ТМ Электро, Chint.

Технические характеристики УКРМФ

Характеристика	Конденсаторная установка УКРМФ
Номинальное напряжение, В	400-440 690В
Мощность, квар	5…2000 кВар
Ступени регулирования, квар	1…50 кВар
Вид регулирования	автоматическое
Регулятор реактивной мощности	NOVAR
Быстродействие	Контакторное / Тиристорное
Контакторы/тиристоры	СЕМ - (ETI), СNNK - (RADE KONCAR)
Конденсаторы	KNK (ETI-Словения), RTR (Испания), Electronicon (Германия)
Фильтры высших гармоник	фильтры гармоник с частотой расстройки: на 134 Гц (14%, подавление с 3-й гармоники) на 189 Гц (7%, подавление с 5-й гармоники)
Климатическое исполнение	У3, У1
Степень защиты	IP 21,IP 54, IP 65

Фильтрокомпенсирующие устройства - высокотехнологичное оборудование для предотвращения гармонических искажений параметров тока в промышленных системах и на линиях электропередач. Применение подобных устройств позволяет стабилизировать параметры электросети, защитить дорогостоящее оборудование от перепадов напряжения и повысить качества подаваемого ресурса. Предотвращая образование гармоник высшего порядка, фильтрокомпенсирующие установки увеличивают пропускную способность электросетей. Коэффициент нелинейных искажений уменьшается, что позволяет на порядок снизить расходы на обслуживание электросистем.

Компания «Мегавар» давно и успешно работает в этой сфере. Мы проектируем и создаем оборудование любого уровня. В зависимости от потребностей вашего производства, мы подберем и реализуем наиболее подходящие фильтрокомпенсирующие конденсаторы. Высоковольтные системы особенно подвержены воздействию нелинейных нагрузок. Гармоники высшего порядка в таких электросетях опасны, т. к. могут приводить не только к потерям электроэнергии, но и к повреждению промышленного оборудования.

Чтобы выбрать наиболее эффективную систему, необходимо понимать особенности организации производства, параметры и архитектуру существующих сетей, предусмотреть их модернизацию и т. д. Наши специалисты проанализируют поставленную задачу и предложат установку с максимальным КПД, полностью отвечающую требованиям заказчика и возможностям промышленных электросетей. Следуя советам профессионалов, вы сможете не только оптимизировать свое оборудование, но и продлить срок эксплуатации фильтрокоменсирующих установок.

Преимущества продукции ООО «Мегавар»

Разнообразие моделей. В ассортименте компании фильтрокомпенсирующие установки (ФКУ), рассчитанные на напряжение от 6,3 до 35 кВ. Мы выпускаем модели мощностью 450-10 тыс.кВар.
Адаптация к климатическим условиям. Установки нашего производства используются как в умеренном, так и в холодном климате. В каталоге представлены климатические исполнения У1, У3 и ХЛ1).
Высокое качество и надежность. Для производства фильтрокомпенсирующих устройств мы используем только проверенные комплектующие от европейских и отечественных поставщиков.
Безопасность. Установки ООО «Мегавар» снижают процент гармонических токов до безопасного уровня, предотвращая аварийные отключения и защищая дорогостоящее оборудование.

Конструкция фильтрокомпенсирующих установок «Мегавар»

При всем разнообразии, устройство ФКУ универсально. В конструкцию каждой модели входят: вводная ячейка в металлическом корпусе, токоограничивающие реакторы (для каждой фазы отдельный элемент), высоковольтные конденсаторы и трансформаторы тока. Ячейка состоит из разъединителя, амперметра и защиты фильтра. Каждый реактор ограничивает ток по одной из фаз.

В общем случае, ФКУ состоит из набора параллельно подключенных фильтров, частично компенсирующих дефицит реактивной мощности и частично локализующих возникающие в системе гармонические колебания.

Климатическое исполнение может включать такие элементы, как люминесцентные лампы, порошковый огнетушитель, системы обогрева и вентиляции. Основные параметры фильтрокомпенсирующих устройств отражены в маркировке ФКУ. В первую очередь указывается номер гармоники (от 3 до 25), далее - номинальное напряжение, затем - реактивная мощность системы (в кВар). Последние 2-3 цифры маркировки обозначают климатическое исполнение.

Где и зачем применяются фильтрокомпенсирующие установки ФКУ?

В системах с нелинейной нагрузкой (инверторы, выпрямители, трансформаторы, силовая электроника и т. д.) помимо активной энергии возникает реактивная. В первом случае энергия расходуется на образование тепла, механическую работу и другую «полезную» нагрузку. Во втором - часть ресурса исчезает в никуда, это «бесполезная» энергия, которая ухудшает качество передаваемого ресурса. Соотношение активной и реактивной мощностей определяет cos ϕ коэффициент мощности. Чем этот показатель выше, тем эффективнее система, тем экономичнее расходуется в ней электроэнергия и безопаснее происходящие процессы.

Фильтрующие конденсаторы (высоковольтные) позволяют компенсировать реактивную мощность сети и повысить общий коэффициент мощности. Сделать это можно разными способами, однако конденсаторные установки имеют целый ряд преимуществ:

Простота. При легкой установке конденсаторы почти не нуждаются в обслуживании.
Экономичность. Низкая стоимость отдельных элементов превращает покупку ФКУ в выгодное приобретение для организаций любого уровня.
Самодостаточность. В процессе работы конденсаторных установок активная энергия остается неизменной. ФКУ не увеличивают активную нагрузку, а стабилизируют ее.
Длительный срок службы. При грамотном подходе конденсаторные установки прослужат до 20 лет.

Сдвиг фаз между током и мощностью приводит к образованию гармонических искажений, электрических помех и резонансных явлений. Неконтролируемые нагрузки снижают эффективность системы, гармоники высшего порядка могут привести к пробою или аварийному отключению. Избежать негативных последствий также помогут фильтрокомпенсирующие устройства. Внедрение подобных систем повышает коэффициент мощности, надежность системы, снижает энергопотери и предотвращает появление высших гармоник.