Гармоник бозылуны киметү өчен сәнәгать электр системасында гармоник фильтрларның эшчәнлеген чагыштыру

1. Эстифанос Дагнев Митику тарафыннан бастырылган¹, 2. Гебри Тешоме Адуе², 3. С. Абдул Рахман³, 4. Мәхилет Ментесинот Абухай⁴, Электр һәм компьютер инженериясе бүлеге, Технология институты, Гондар университеты, Эфиопия (1, 2, 3), Сәнәгать инженериясе бүлеге, Технология институты, Гондар университеты, Эфиопия (4) ORCID. 1. 0000-0002-6613-3979, 2. 0000-0003-1184-9184, 3. 0000-0003-0134-8028, 4. 0000-0001-7554-8562

Ачкыч сүзләр: Гармоник фильтрs, Гармоник бозылу, Тулы Гармоник бозылу, MATLAB/SIMULINK.
Ачкыч сүзләр:фильтр, гармоникалар, THD

Кереш сүз

Көч сыйфаты (PQ) барлык куллану дәрәҗәләрендә дә коммуналь хезмәтләр һәм электр энергиясе кулланучылары өчен проблема булып тора. PQ проблемаларының берсе - гармоникалар, ул периодик дулкынның яки ​​зурлыкның синусоидаль компоненты булып тора, ул ешлыгы төп ешлыкның интеграль тапкырчыгы, ягъни 50Гц яки 60Гц [1]. Гармоник көчәнешләр ток гармоникалары нәтиҗәсендә барлыкка килә, алар тәэмин итү системасына кертелгән сызыклы булмаган электрон йөкләнешләр белән барлыкка килә һәм кулланыла [2].

Сәнәгатьтә гармоник бозылуны үлчәү

Тармакның электр системасындагы гармоник бозылу дәрәҗәсен бәяләү өчен, күзәтүне тармакның хезмәт күрсәтүгә керү нокталарында, 15 кВ фидерлардагы тоташтыру ноктасында (PCC) башкарырга кирәк. Ләкин, PCCдан трансформаторның беренчел чылбырына кадәр ара һәм линия импедансы исәпкә алынмаганлыктан, беренчел чылбырлар PCC буларак кабул ителә, 1 нче рәсемдә күрсәтелгәнчә [2].

Сәнәгатьтәге гармоник бозылу барлык машиналар бер үк вакытта эшләгәндә үлчәнә, сәнәгать йөкләнешләренең кумулятив характеристикаларын күзәтү өчен, һәм мәгълүматлар турыдан-туры үлчәүләр ярдәмендә җыела. Тиешле анализ ясалганнан соң, җыелган мәгълүматлар исәпләнә һәм IEEE тарафыннан гармоник контроль өчен тәкъдим ителгән практика стандартлары белән билгеләнгән кабул ителгән кыйммәтләр белән чагыштырыла [28].

1 нче таблица: Гомуми бүлү системалары өчен ток бозылу чикләре (120В - 69 000В) [2]. 1 нче рәсем: Уртак тоташу урынын һәм ноктасын күзәтү. Сәнәгатьтә гармоник бозылу барлык машиналар бер үк вакытта эшләгәндә үлчәнә, сәнәгать йөкләнешләренең кумулятив үзенчәлекләрен күзәтү өчен һәм мәгълүмат җыю турыдан-туры үлчәү аша башкарыла. Тиешле анализ ясалганнан соң, җыелган мәгълүматлар исәпләнә һәм IEEE тарафыннан гармоник контроль өчен тәкъдим ителгән практика стандартлары белән билгеләнгән кабул ителгән кыйммәтләр белән чагыштырыла [28].

PCC'дагы 15 кВ фидерның кыска ялганыш тогы һәм номиналь тогы уртача 10 кА һәм 1000 А тәшкил итә, бу I бирә._{Көньяк Каролина}/Мин_Л

Тулы йөкләнештә эшләгәндә тармакның максималь көчәнеш һәм ток гармоник эчтәлеге 3 нче таблицада күрсәтелгән.

Теркәлгән мәгълүматлардан күренгәнчә, доминант гармоник токлар 5^thһәм 7^thгармоникалар һәм өч фаза өчен гомуми ток THD кыйммәте PCCда тиешенчә 18,10%, 18,33% һәм 18,44% тәшкил итә, бу IEEE стандартларыннан, ягъни 5% тан артып китә. Хәзерге THD кыйммәтләре стандарт кыйммәтләрдән артып киткәнлектән, гармоник бозылуны киметү өчен бер көйләнгән, икеләтә көйләнгән, югары ешлыклы һәм c-типтагы гармоник фильтрлар аларның эшләнгән параметрлары белән кулланыла, һәм аларның эшчәнлеге һәр гармоник фильтр кулланылганда хәзерге THD процент кыйммәтләренә нигезләнеп чагыштырыла.

Эш принцибы

Гармоник бозылуны киметү өчен кулланылган схема 2 нче рәсемдә күрсәтелгән. Ул ачкычлардан, бер көйләнгән, икеләтә көйләнгән, югары ешлыклы һәм с-типтагы гармоник фильтрлардан һәм йөкләнештән тора. Сәнәгать электр системасының сызыклы булмаган йөкләнешләре аркасында, системага гармоник ток кертелгәндә, көчәнеш һәм ток дулкын формалары бозыла. Гармоник фильтрларның эш нәтиҗәлелеген чагыштыру өчен, аларның проектланган кыйммәтләре һәм тиешле ачкычлары булган гармоник фильтрлар бәйсез кулланыла һәм гармоник бозылуны киметү өчен алар КАБЫЛА һәм СҮНДЕРЕЛӘ. Башта бер көйләнгән фильтр ачкычы КАБЫЛА, ә башка ачкычлар СҮНДЕРЕЛГӘН. Аннары, икеләтә көйләнгән фильтр ачкычы КАБЫЛА, ә башка ачкычлар СҮНДЕРЕЛГӘН. Ниһаять, С-типтагы фильтр ачкычы КАБЫЛА, ә башка ачкычлар СҮНДЕРЕЛГӘН. Гадиләштерү өчен, өч фазадан бары тик бер фаза гына карала, чөнки идарә итү схемасын күрсәтү өчен гармоник бозылуны киметү өчен шул ук фазадан көч алына.

Симуляция нәтиҗәләре

Гармоник бозылулар MATLAB/SIMULINK программа тәэминаты ярдәмендә симуляцияләнде. Бер көйләнгән, икеләтә көйләнгән, югары ешлыклы һәм c-типтагы фильтрлар кебек гармоник фильтрлар, сызыклы булмаган йөкләнешләр аркасында сәнәгать энергетика системасында барлыкка килгән гармоник бозылуларны киметүдәге эшчәнлекләрен чагыштыру өчен, эшләнгән кыйммәтләр белән симуляцияләнә. Гармоник фильтрларны куллану алдыннан һәм аннан соң чыганак ягыннан да, йөкләнеш ягыннан да көчәнеш һәм ток дулкын формалары чагыштыру өчен түбәндә күрсәтелгән. Сәнәгатьтә якындагы подстанциядән коммуналь хезмәтләр тарафыннан тәэмин ителгән сызыклы булмаган йөкләнешләр бар, һәм сызыклы булмаган йөкләнешләр бозылган дулкын формасының гармоник токларын тарта. Симуляция гармоник фильтрларның проектланган кыйммәтләре белән башкарыла, аларда номиналь линиядән линиягә көчәнеш 400В, эш ешлыгы 50Гц, номиналь реактив куәт 50КВАР, сыйфат коэффициенты 7 һәм көйләү ешлыгы 5 өчен билгеләнгән.^thһәм 7^thгармоникалар.

Гармоник фильтрларны куллану алдыннан көчәнеш һәм ток дулкын формалары 3 нче рәсемдә күрсәтелгән.

Сәнәгатьтә коммуналь хезмәтләр тарафыннан тәэмин ителгән сызыклы булмаган йөкләнешләр бар, һәм бу йөкләнешләр 3 нче рәсемдә күрсәтелгәнчә бозылган гармоник көчәнеш һәм ток дулкын формасын ала, һәм 4 нче рәсемдә күрсәтелгәнчә, Тиз Фурье Трансформациясе (ТФТ) анализыннан THD кыйммәте 18,33% тәшкил итә, бу IEEE стандартының кабул ителгән чигеннән, ягъни бу тикшеренү өчен 5% тан югарырак. Шуңа күрә, гармоник бозылуны киметү өчен, бер көйләнгән, икеләтә көйләнгән, югары ешлыклы һәм c-типтагы гармоник фильтрлар эшләнгән һәм сәнәгать энергетика системасында тиешле урынга урнаштырылган; нәтиҗәдә, гармоник бозылу кими һәм аларның эшчәнлеге чагыштырыла.

Бер көйләнгән гармоник фильтр

Югары пасслы гармоник фильтр

Икеләтә көйләнгән гармоник фильтр

C-типтагы гармоник фильтр

Йомгак

Бу мәкаләдә, гармоник бозылуларны киметү өчен сәнәгать электр системасындагы гармоник фильтрларның эш күрсәткечләрен чагыштыру өйрәнелә. Сәнәгатьнең сызыклы булмаган йөкләнешләре белән алынган гармоник бозылу 18,33% THD кыйммәтен бирә. Бер көйләнгән гармоник фильтр кулланылганда, THD 5,08% ка кадәр кими. Ә югары ешлыклы гармоник фильтр кулланылганда, THD 5,09% ка җитә. Икеләтә көйләнгән гармоник фильтр 4,00% THD кыйммәтен бирә. Ниһаять, c-типтагы гармоник фильтрлар кулланылганда, 4,68% THD кыйммәте алына. Нәтиҗәдә, симуляция нәтиҗәләреннән һәм FFT анализыннан күренгәнчә, икеләтә көйләнгән гармоник фильтр бер көйләнгән, югары ешлыклы һәм c-типтагы гармоник фильтрларга караганда гармоник бозылуларны IEEE стандартлары белән билгеләнгән кабул ителә торган зурлыкка кадәр, ягъни бу тикшеренү өчен 5% тан кимрәк киметүдә яхшырак эш күрсәтә, һәм сәнәгатькә трансформаторның икенчел линиясендә икеләтә көйләнгән гармоник фильтр куллану тәкъдим ителә, бу исә сәнәгатьтә җитештерү югалтуларына китерә, бу гармоникалар аркасында өстәмә җылыту, ялган эшләмәү һәм җиһазларның эшләмәүеннән котылу өчен.

Белгечләр ярдәме өчен безнең белән элемтәгә керегез:

Ничек булуы турында тулырак мәгълүмат алу өчен Актив гармоник фильтрһәмСтатик үзгәрүчән генератор электр энергиясе сыйфатын яхшырта ала: sales@intonepower.com

СЫЛТАМАЛАР

[1] IEEE,IEEE 1159 1995 Электр энергиясе сыйфатын күзәтү өчен тәкъдим ителгән практика.1995 ел.
[2] В. Аре һ.б., 'Электр энергиясе системалары сыйфаты, икенче басма'.
[3] М.С. Әлмутаири һәм С. Хаджилукас, 'Электр системасында сызыклы булмаган токны минимальләштерүгә нигезләнгән гармоникаларны йомшарту', 2019.
[4] А. Багери һәм М. Ализаде, 'Җил турбинасы, кояш батареясы һәм сызыклы булмаган йөкләнешне үз эченә алган гибрид микрочелтәрдә гармоник бозылуны киметү өчен пассив фильтр эшләү', 12 нче сан, 10–13 нче битләр, 2019.
[5] Й. Чо, Х. Ча, Й. Чо, һәм Х. Ча, 'Көйләү һәм сыйфат факторы вариацияләрен исәпкә алып, бер көйләнгән пассив гармоник фильтр дизайны', 8972 том, 2014.
[6] Р. Дуа һәм А. Агравал, 'Бер көйләнгән фильтрның челтәргә тоташкан фотоэлектрик системага йогынтысы', 08 том, 06 сан, 213–217 битләр, 2019.
[7] М. Авадалла, М. Орнер һәм А. Мөхәммәд, 'Конденсатор банклары белән гармоник киметү һәм оптимизацияләү өчен бер көйләнгән фильтр дизайны. Конденсатор банклары белән гармоник киметү һәм оптимизацияләү өчен бер көйләнгән фильтр дизайны', № 2015 елның сентябре, 2019.
[8] IOPC сериясе һәм M. Science, 'Пластик эшкәртү сәнәгатендә бер көйләнгән пассив фильтр кулланып гармоник редукция', 2018.
[9] YK Haur, TJ Son, LK Yun, W. Jee, һәм K. Raymond, 'Сыйфат факторы манипуляцияләре ярдәмендә Ieee-519 стандартына туры килерлек бер көйләнгән пассив гармоник фильтр проектлау', 29 том, 1 нче сан, 1364–1379 нчы битләр, 2020.
[10] К.Р. Чипати, С. Али һәм А. Рангампет, 'Сызыклы булмаган йөкләнеш шартларында көч сыйфатын яхшырту өчен икеләтә көйләнгән гармоник фильтрларга гомуми күзәтү', 10 том, 7 нче сан, 11–26 битләр, 2017.
[11] ХЭ Йи-хон һәм С.У. Хэн, 'Икеләтә көйләнгән фильтр проектлауның яңа ысулы', № Iccsee, 206–209 битләр, 2013.
[12] К.Р. Чипати, С. Али һәм С.К. М, 'Көч сыйфаты өчен икеләтә көйләнгән пассив фильтрның эшчәнлек анализы', 9 том, 7 нче сан, 3295–3305 нче битләр, 2016.
[13] П. Контрол һәм Г. Мишра, 'Гибрид актив көч фильтрлары өчен пассив югары ешлыклы фильтрны проектлау. Электротехника бүлеге. Милли технология институты. Гибрид актив көч фильтрлары өчен пассив югары ешлыклы фильтрны проектлау.
[14] Б. Парк, Дж. Ли, Х. Ю һәм Г. Джанг, 'Пассив гармоник фильтрлар кулланып гармоник йомшарту: корыч заводының электр системасындагы очракны өйрәнү', 2021.
[15] З.А. Мемон, М.А. Укайли һәм М.А. Унар, 'Пассив фильтрлар кулланып сәнәгать энергетика системасында гармоникаларны йомшарту', №. июль, 2016.
[16] И.А. Шах һәм Р.К. Али, 'Гармоник бозылуны һәм реактив көч компенсациясен киметү өчен С-типтагы пассив фильтр проектлау', 4 том, 12 нче сан, 38–47 нче битләр, 2016.
[17] Р. Клемпка, 'C-типтагы пассив фильтр дизайны өчен яңа ысул', № 7, 277–281 битләр, 2012.
[18] А. Мичләр, 'Югары гармоникаларны реактив көч белән компенсацияләү һәм фильтрлау өчен C-типтагы фильтрларны сайлау', 2020.
[19] А. Мухтар һәм В.М. Муттакин, 'Электр энергиясен бүлү челтәрендә бер көйләнгән фильтр һәм c-типтагы фильтр эшчәнлеген чагыштыру', 2019.
[20] С.А. Рахман, 'Бер фазалы өзеклекне киметү өчен турыдан-туры конвертер нигезендәге DVR', № 2019 елның сентябре, 2021.
[21] А. Рахман, 'Конвертерсыз көчәнеш кимүен, шешенүне һәм өзелүне киметү', № 2019 елның октябре, 2021.
[22] С.А. Рахман, С.Б. Муле, Э.Д. Митику, Г.Т. Адуе һәм К. Гопинат, 'Дүрт идарә ителә торган ачкыч белән бер фазалы матрицалы үзгәрткеч кулланып иң югары көчәнешле сикерү һәм шешенү компенсациясе', 4 нче сан, 134–138 нче битләр, 2021.
[23] К. Ридс, '4 идарә ителә торган ачкыч ярдәмендә бер фазалы матрицалы үзгәрткечне гамәлгә ашыру', № 2019 елның октябре, 2021.
[24] С.А. Рахман һәм Г. Тешоме, 'Ташучы сигналны модуляцияләү юлы белән турыдан-туры үзгәрткеч кулланып, максималь көчәнеш кимүен компенсацияләү', 10 том, 4 нче сан, 3936–3941 нче битләр, 2020.
[25] С.А. Рахман һәм Э. Дагнев, 'Хата сигналын модуляцияләү юлы белән турыдан-туры конвертер нигезендәге DVR кулланып көчәнеш кимүен компенсацияләү', 19 том, 2 нче сан, 608–616 битләр, 2020.
[26] С.Рахман, ЭД Митику, С.Б. Мюл, Г.Т. Адуе, М. 12, 34–37, 2021 б.
[27] С.А. Рахман, С. Бирхан, Э.Д. Митику, Г.Т. Адуе һәм П. Сомасундарам, 'Көчәнешнең шешүен, кимүен һәм бер фазалы өзелүен компенсацияләү өчен яңа DVR топологиясе', 17 том, 4 нче сан, 1–10 нчы битләр, 2021.
[28] CRCP ҖЧҖ,Энергия сыйфаты © 2002.2002 ел.

Авторлар:Лектор, Эстифанос Дагнев Митику әфәнде, Электротехника һәм компьютер инженериясе кафедрасы, Гондар университеты, Технология институты, Эфиопия, Гондар, Электрон почта: est7eced@gmail.com; Лектор, Гебри Тешоме Адуе әфәнде, Электротехника һәм компьютер инженериясе кафедрасы, Технология институты, Гондар университеты, Эфиопия, Электрон почта: gebrie.415@gmail.com; Доцент, доктор Абдул Рахман, Электротехника һәм компьютер инженериясе кафедрасы, Технология институты, Гондар университеты, Эфиопия, Электрон почта: msajce.abdulrahman@gmail.com; Лектор, ханым Махилет Ментесинот Абухай, Сәнәгать инженериясе кафедрасы, Технология институты, Гондар университеты, Эфиопия, Электрон почта: mahiletme@gmail.com.

Чыганак һәм нәшер итүченең элемент идентификаторы: ЭЛЕКТР ИНЖЕНЕРИЯСЕНЕ КҮЗӘТҮ, ISSN 0033-2097, 98 нче ел № 3/2022. doi:10.15199/48.2022.03.12