Муқоисаи самаранокии филтрҳои гармоникӣ дар системаи энергетикии саноатӣ барои коҳиш додани таҳрифи гармоникӣ

Нашр аз ҷониби 1. Эстифанос Дагнев Митику¹, 2. Гебри Тешоме Адуе², 3. С. Абдулраҳмон³, 4. Маҳилет Ментесинот Абуҳай⁴, Шуъбаи муҳандисии барқӣ ва компютерӣ, Институти технология, Донишгоҳи Гондар, Эфиопия (1, 2, 3), Шуъбаи муҳандисии саноатӣ, Институти технология, Донишгоҳи Гондар, Эфиопия (4) ORCID. 1. 0000-0002-6613-3979, 2. 0000-0003-1184-9184, 3. 0000-0003-0134-8028, 4. 0000-0001-7554-8562

Калимаҳои калидӣ: Филтри гармоникӣс, Таҳрифи гармоникӣ, Таҳрифи пурраи гармоникӣ, MATLAB/SIMULINK.
Калимаҳои калидӣ:филтр, гармоникаҳо, THD

Муқаддима

Сифати барқ (PQ) ҳам барои ширкатҳои коммуналӣ ва ҳам барои истеъмолкунандагони нерӯи барқ ​​дар ҳама сатҳҳои истифода масъала аст. Яке аз мушкилоти PQ гармоникаҳо мебошад, ки ҷузъи синусоидалии мавҷ ё миқдори даврӣ мебошад, ки басомади он зарби интегралии басомади асосӣ, яъне 50 Гц ё 60 Гц мебошад [1]. Шиддатҳои гармоникӣ дар натиҷаи гармоникаҳои ҷараёнӣ ба вуҷуд меоянд, ки аз ҷониби борҳои электронии ғайрихаттӣ, ки ба системаи таъминот ворид карда мешаванд, эҷод ва кашида мешаванд [2].

Андозагирии таҳрифи гармоникӣ дар саноат

Барои арзёбии сатҳи таҳрифи гармоник дар системаи энергетикии саноат, мониторинг бояд дар нуқтаҳои вуруди хидматрасонии саноат дар Нуқтаҳои Пайвасткунии Умумӣ (PCC), нуқтаи пайвастшавӣ дар фидерҳои 15 кВ, анҷом дода шавад. Аммо, азбаски масофа ва импеданси хат аз PCC то хати ибтидоии трансформатор ночиз аст, хати ибтидоӣ ҳамчун PCC гирифта мешавад, чунон ки дар расми 1 [2] нишон дода шудааст.

Таҳрифи гармоникӣ дар саноат ҳангоми кор кардани ҳамаи мошинҳо дар як вақт чен карда мешавад, то хусусиятҳои ҷамъшудаи борҳои саноатӣ мушоҳида карда шаванд ва ҷамъоварии маълумот тавассути андозагирии мустақим анҷом дода мешавад. Пас аз таҳлили мувофиқ, маълумоти ҷамъовардашуда ҳисоб карда мешавад ва бо арзишҳои қобили қабули муқарраршуда аз ҷониби стандартҳои амалияи тавсияшудаи IEEE барои назорати гармоникӣ муқоиса карда мешавад [28].

Ҷадвали 1: Ҳадди таҳрифи ҷорӣ барои системаҳои тақсимоти умумӣ (аз 120В то 69 000В) [2]. Расми 1: Ҷойгиршавӣ ва нуқтаи пайвастшавии умумӣ. Таҳрифи гармоникӣ дар саноат ҳангоми кор кардани ҳамаи мошинҳо дар як вақт чен карда мешавад, то хусусиятҳои ҷамъшудаи борҳои саноатӣ мушоҳида карда шаванд ва ҷамъоварии маълумот тавассути андозагирии мустақим анҷом дода мешавад. Пас аз таҳлили мувофиқ, маълумоти ҷамъовардашуда ҳисоб карда мешавад ва бо арзишҳои қобили қабул, ки аз ҷониби стандартҳои амалияи тавсияшудаи IEEE барои назорати гармоникӣ муқаррар шудаанд, муқоиса карда мешавад [28].

Ҷараёни кӯтоҳмуддат ва ҷараёни номиналии фидери 15 кВ дар PCC мутаносибан 10 кА ва 1000 А мебошанд, ки ин ба I баробар аст._SC/Ман_Лтаносуб дар диапазони

Миқдори гармоникии максималии шиддат ва ҷараёни саноат ҳангоми кор бо бори пурра дар ҷадвали 3 нишон дода шудааст.

Аз маълумоти сабтшуда мушоҳида мешавад, ки ҷараёнҳои гармоникии бартаридошта 5 мебошанд.^умва 7^умгармоникаҳо мавҷуданд ва арзиши умумии THD-и ҷорӣ барои се фаза мутаносибан дар PCC 18.10%, 18.33% ва 18.44% -ро ташкил медиҳад, ки аз стандартҳои IEEE, яъне 5% зиёдтар аст. Азбаски арзишҳои ҷории THD аз арзишҳои стандартӣ зиёдтаранд, филтрҳои гармоникии яктанзимшуда, дутанзимшуда, гузариши баланд ва навъи c бо параметрҳои тарҳрезишудаи онҳо барои кам кардани таҳрифи гармоник истифода мешаванд ва самаранокии онҳо дар асоси арзишҳои фоизии ҷории THD ҳангоми истифодаи ҳар як филтрҳои гармоник муқоиса карда мешавад.

Принсипи фаъолият

Схемае, ки барои кам кардани таҳрифи гармоникӣ истифода мешавад, дар расми 2 нишон дода шудааст. Он аз калидҳо, филтрҳои гармоникӣ яктанзимшуда, дутанзимшуда, гузариши баланд ва навъи c ва сарборӣ иборат аст. Аз сабаби борҳои ғайрихаттии системаи энергетикии саноатӣ, ҳангоми ворид кардани ҷараёнҳои гармоникӣ ба система, шаклҳои шиддат ва мавҷи ҷараён таҳриф мешаванд. Филтрҳои гармоникӣ бо арзишҳои тарҳрезишудаи худ ва калидҳои мувофиқ барои муқоисаи кори филтрҳои гармоникӣ мустақилона истифода мешаванд ва онҳо барои кам кардани таҳрифи гармоникӣ ба таври ФАЪОЛ ва ХОМӮШ карда мешаванд. Дар аввал, калиди филтри яктанзимшуда ФАЪОЛ аст, дар ҳоле ки калидҳои дигар ХОМӮШ мебошанд. Сипас, калиди филтри дутанзимшуда ФАЪОЛ аст, дар ҳоле ки калидҳои дигар ХОМӮШ мебошанд. Дар ниҳоят, калиди филтри навъи C ФАЪОЛ аст, дар ҳоле ки калидҳои дигар ХОМӮШ мебошанд. Барои соддагӣ, танҳо як фаза аз се фаза ба назар гирифта мешавад, зеро қувва аз ҳамон фаза гирифта мешавад, то таҳрифи гармоникӣ барои нишон додани схемаи идоракунӣ коҳиш дода шавад.

Натиҷаҳои симулятсия

Таҳрифҳои гармоникӣ бо истифода аз нармафзори MATLAB/SIMULINK моделсозӣ карда шуданд. Филтрҳои гармоникӣ, ба монанди филтрҳои яктанзимшуда, дутанзимшуда, гузариши баланд ва навъи c, бо арзишҳои тарҳрезишуда моделсозӣ карда мешаванд, то самаранокии онҳоро дар коҳиш додани таҳрифи гармоникӣ, ки дар системаи энергетикии саноатӣ аз сабаби борҳои ғайрихаттӣ ба вуҷуд меояд, муқоиса кунанд. Шаклҳои мавҷи шиддат ва ҷараён ҳам аз ҷониби манбаъ ва ҳам аз ҷониби бор пеш ва баъд аз истифодаи филтрҳои гармоникӣ дар зер барои муқоиса оварда шудаанд. Саноат борҳои ғайрихаттӣ дорад, ки аз ҷониби коммуналӣ аз зеристгоҳи наздик таъмин карда мешаванд ва борҳои ғайрихаттӣ ҷараёнҳои гармоникӣ шакли мавҷи таҳрифшударо ҷалб мекунанд. Моделсозӣ бо арзишҳои тарҳрезишудаи филтрҳои гармоникӣ бо шиддати номиналии хат ба хат 400В, басомади кори 50Гц, қувваи реактивии номиналии 50КВАР, омили сифат 7 ва басомади танзим барои 5 муқаррар карда шудааст, анҷом дода мешавад.^умва 7^умгармоникаҳо.

Шаклҳои мавҷи шиддат ва ҷараён пеш аз истифодаи филтрҳои гармоникӣ дар расми 3 нишон дода шудаанд.

Саноат борҳои ғайрихаттӣ дорад, ки аз ҷониби корхона таъмин карда мешаванд ва ин борҳо шакли мавҷи гармоникии таҳрифшударо мегиранд, чунон ки дар расми 3 нишон дода шудааст ва аз таҳлили табдили зуди Фурйе (FFT), чунон ки дар расми 4 нишон дода шудааст, арзиши THD 18.33% аст, ки аз ҳадди қобили қабули стандарти IEEE, яъне 5% барои ин таҳқиқот, болотар аст. Аз ин рӯ, барои кам кардани таҳрифи гармонӣ, филтрҳои гармоникии яктанзимшуда, дутанзимшуда, гузариши баланд ва навъи c тарҳрезӣ ва дар ҷои мувофиқ дар системаи энергетикии саноатӣ ҷойгир карда шудаанд; дар натиҷа, таҳрифи гармонӣ кам карда мешавад ва кори онҳо муқоиса карда мешавад.

Филтри гармоникии яктангӣ

Филтри гармоникии гузариши баланд

Филтри гармоникии дукарата танзимшуда

Филтри гармоникии навъи C

Хулоса

Дар ин мақола, муқоисаи кори филтрҳои гармоник дар системаи энергетикии саноатӣ барои коҳиш додани таҳрифи гармоник омӯхта мешавад. Таҳрифи гармоник, ки аз ҷониби борҳои ғайрихаттии саноатӣ кашида мешавад, арзиши THD-и 18.33% -ро медиҳад. Ва вақте ки филтри гармоникии яктанзимшуда истифода мешавад, THD то 5.08% кам карда мешавад. Дар ҳоле ки истифодаи филтри гармоникии гузариши баланд THD-и 5.09% -ро медиҳад. Филтри гармоникии дутанзимшуда арзиши THD-и 4.00% -ро медиҳад. Ниҳоят, бо истифода аз филтрҳои гармоникии навъи c арзиши THD-и 4.68% ба даст оварда мешавад. Дар натиҷа, аз натиҷаҳои симулятсия ва таҳлили FFT, мушоҳида мешавад, ки филтри гармоникии дутанзимшуда нисбат ба филтрҳои гармоникии яктанзимшуда, гузариши баланд ва навъи c дар коҳиш додани таҳрифҳои гармоник то андозаи қобили қабули муқарраркардаи стандартҳои IEEE, яъне камтар аз 5% барои ин таҳқиқот, самаранокии беҳтар медиҳад ва барои саноат тавсия дода мешавад, ки филтри гармоникии дутанзимшударо дар қисмати дуюми трансформатор истифода барад, то аз гармии иловагӣ, хомӯшшавии бардурӯғ ва корношоямии таҷҳизот аз сабаби гармоникаҳо, ки боиси талафоти истеҳсолӣ ба саноат мегардад, халос шавад.

Барои роҳнамоии коршиносон бо мо тамос гиред:

Барои маълумоти бештар дар бораи чӣ гуна Филтри фаъоли гармоникваГенератори статикии Var метавонад сифати барқро беҳтар кунад: sales@intonepower.com

МАЪЛУМОТНОМАҲО

[1] IEEE,IEEE 1159 1995 Амалияи тавсияшуда барои мониторинги сифати нерӯи барқ.Соли 1995.
[2] В. Аре ва дигарон, «Сифати системаҳои барқӣ, нашри дуюм».
[3] М.С. Алмутайрӣ ва С. Ҳаҷилукас, «Кам кардани гармоникаҳо дар асоси кам кардани ҷараёни ғайрихаттӣ дар системаи энергетикӣ», 2019.
[4] А. Багерӣ ва М. Ализода, «Тарҳрезии филтри пассив барои кам кардани таҳрифи гармоникӣ дар микрошабакаи гибридӣ, аз ҷумла турбинаи бодӣ, батареяи офтобӣ ва бори ғайрихаттӣ», №12, саҳ. 10–13, 2019.
[5] Ю. Чо, Х. Ча, Ю. Чо ва Х. Ча, 'Тарҳрезии филтри гармоникии пассивии яктанзим бо назардошти фарқиятҳои танзим ва омили сифат.' Тарҳрезии филтри гармоникии пассивии яктанзим бо назардошти фарқиятҳои танзим ва омили сифат, ҷилди 8972, 2014.
[6] Р. Дуа ва А. Агравал, «Таъсири филтри ягонаи танзимшуда ба системаи фотоэлектрикии пайвастшуда ба шабака», ҷилди 08, № 06, саҳ. 213–217, 2019.
[7] М. Авадалла, М. Орнер ва А. Муҳаммад, «Тарҳрезии филтри яктанзимшуда барои кам кардани гармонӣ ва беҳсозии бо банкҳои конденсатор Тарҳрезии филтри яктанзимшуда барои кам кардани гармонӣ ва беҳсозии бо банкҳои конденсатор», рақами сентябри 2015, 2019.
[8] Силсилаи IOPC ва M. Science, 'Коҳиши гармоникӣ бо истифода аз филтри ғайрифаъоли яктанзим дар саноати коркарди пластикӣ. Коҳиши гармоникӣ бо истифода аз филтри ғайрифаъоли яктанзим дар саноати коркарди пластикӣ', 2018.
[9] YK Haur, TJ Son, LK Yun, W. Jee, ва K. Raymond, 'Тарҳрезии филтри гармоникии пассивии яктанзим барои қонеъ кардани стандарти Ieee-519 тавассути манипуляцияҳои омили сифат', ҷилди 29, № 1, саҳ. 1364–1379, 2020.
[10] К.Р. Чипати, С. Алӣ ва А. Рангампет, «Шарҳи филтрҳои гармоникии дукарата танзимшуда дар беҳтар кардани сифати қувва дар шароити боркунии ғайрихаттӣ», ҷилди 10, № 7, саҳ. 11–26, 2017.
[11] ХЭ Йи-хонг ва С.У. Хенг, «Усули нави тарҳрезии филтри дукарата танзимшуда», № Iccsee, саҳ. 206–209, 2013.
[12] К.Р. Чипати, С. Алӣ ва С.К. М, «Таҳлили самаранокии филтри пассивии дукарата танзимшуда барои сифати барқ», ҷилди 9, № 7, саҳ. 3295–3305, 2016.
[13] П. Контрол ва Г. Мишра, «Тарҳрезии филтри баландгузари ғайрифаъол барои татбиқи филтрҳои қувваи фаъоли гибридӣ. Департаменти муҳандисии барқ. Институти миллии технологии Тарҳрезии филтри баландгузари ғайрифаъол барои татбиқи филтрҳои қувваи фаъоли гибридӣ».
[14] Б. Парк, Ҷ. Ли, Х. Ю ва Г. Ҷанг, 'Кам кардани таъсири гармонӣ бо истифода аз филтрҳои пассивии гармонӣ: Таҳқиқоти мавридӣ дар системаи барқи корхонаи пӯлод', 2021.
[15] З.А. Мемон, МА. Укайлӣ ва МА. Унар, «Кам кардани гармоникаҳои системаи энергетикии саноатӣ бо истифода аз филтрҳои ғайрифаъол», № июл, 2016.
[16] И.А. Шоҳ ва Р.К. Алӣ, «Тарҳрезии филтри ғайрифаъоли навъи C барои кам кардани таҳрифи гармоникӣ ва ҷуброни қувваи реактивӣ», ҷилди 4, № 12, саҳ. 38–47, 2016.
[17] Р. Клемпка, «Усули нав барои тарҳрезии филтри пассивии навъи C», № 7, саҳ. 277–281, 2012.
[18] А. Оташдонҳо, «Интихоби филтрҳои навъи C барои ҷуброни қувваи реактивӣ ва филтратсияи гармоникаҳои баландтар», 2020.
[19] А. Мухтар ва В.М. Муттақин, 'Муқоисаи байни кори филтри яктанзимшуда ва филтри навъи c дар шабакаи тақсимоти нерӯи барқ. Муқоисаи байни кори филтри яктанзимшуда ва филтри навъи c дар шабакаи тақсимоти нерӯи барқ', 2019.
[20] С.А. Раҳмон, «DVR-и дар асоси табдилдиҳандаи мустақим барои коҳиш додани қатъи якфаза», рақами сентябри 2019, 2021.
[21] А. Раҳмон, «Коҳиш додани коҳиши шиддат, варам ва қатъи барқ ​​бидуни табдилдиҳанда», № октябри 2019, 2021.
[22] С.А. Раҳман, С.Б. Муле, Э.Д. Митику, Г.Т. Адуйе ва С. Гопинат, «Ҷуброни пастшавӣ ва варами баландтарин шиддат бо истифода аз табдилдиҳандаи матритсавии якфаза бо чор калиди идорашаванда», № 4, саҳ. 134–138, 2021.
[23] К. Ридс, «Татбиқи табдилдиҳандаи матритсаи якфаза бо истифода аз 4 калиди идорашаванда», № октябри 2019, 2021.
[24] С.А. Раҳман ва Г. Тешоме, «Ҷуброни ҳадди аксар коҳиши шиддат бо истифода аз табдилдиҳандаи мустақим тавассути модулятсияи сигнали интиқолдиҳанда», ҷилди 10, № 4, саҳ. 3936–3941, 2020.
[25] С.А. Раҳман ва Э. Дагнев, «Ҷуброни коҳиши шиддат бо истифода аз DVR дар асоси табдилдиҳандаи мустақим тавассути модулятсияи сигнали хато», ҷилди 19, № 2, саҳ. 608–616, 2020.
[26] SA Rahman, ED Mitiku, SB Mule, GT Aduye, MA Huluka, and S. Mesfin, "Коҳиши пастшавии шиддат бо истифода аз конвертери мустақим дар асоси DVR бидуни сигнали хато", №. 12, саҳ. 34–37, 2021.
[27] С.А. Раҳман, С. Бирҳан, Э.Д. Митику, Г.Т. Адуйе ва П. Сомасундарам, «Топологияи нави DVR барои ҷуброни варами шиддат, пастшавии шиддат ва қатъи якфаза», ҷилди 17, № 4, саҳ. 1–10, 2021.
[28] ҶДММ CRCP,Сифати барқ ​​© 2002.Соли 2002.

Муаллифон:Лектор, ҷаноби Эстифанос Дагнев Митику, кафедраи муҳандисии барқӣ ва компютерӣ, Институти технология, Донишгоҳи Гондар, Гондар, Эфиопия, почтаи электронӣ: est7eced@gmail.com; Лектор, ҷаноби Гебри Тешоме Адуе, кафедраи муҳандисии барқӣ ва компютерӣ, Институти технология, Донишгоҳи Гондар, Гондар, Эфиопия, почтаи электронӣ: gebrie.415@gmail.com; Дотсенти дотсент, доктор Абдул Раҳмон, кафедраи муҳандисии барқӣ ва компютерӣ, Институти технология, Донишгоҳи Гондар, Гондар, Эфиопия, почтаи электронӣ: msajce.abdulrahman@gmail.com; Лектор, хонум Маҳилет Ментесинот Абуҳай, кафедраи муҳандисии саноатӣ, Институти технология, Донишгоҳи Гондар, Эфиопия, почтаи электронӣ: mahiletme@gmail.com.

Муайянкунандаи ашёи манбаъ ва ношир: ШАРҲИ МУҲАНДИСИ БАРҚ, ​​ISSN 0033-2097, СОЛИ 98 № 3/2022. doi:10.15199/48.2022.03.12