У промислових електричних мережах широко використовують силові фільтри гармонік, які дають можливість покращити якість напруги на шинах системи електропостачання і підвищити коефіцієнт потужності навантаження. Задача вибору схеми та параметрів фільтро- компенсувальної схеми пов’язана з необхідністю врахування вимог компенсації гармонік струму і реактивної потужності навантаження, особливостей схеми електропостачання та її режимів, а також характеристик перехідних процесів, які можуть виникати під час експлуатаційних перемикань. Процедури вибору параметрів силових фільтрів та рекомендації щодо застосування у типових промислових електричних мережах розглянуті у чинних міжнародних стандартах та багатьох публікаціях у періодичних спеціалізованих виданнях. Однією з проблем під час вибору параметрів силових фільтрів є проблема налаштування окремих фільтрів у складній фільтро- компенсувальній схемі, яка пов’язана з технологічними відхиленнями параметрів використовуваних реакторів і конденсаторів. Крім робочих характеристик електричної мережі у стаціонарному режимі під час проектування фільтрів потрібно брати до уваги також можливі перехідні перенапруги та надструми, які є характерними для вибраної системи електропостачання. Як показує аналіз доступної інформації, в інженерній практиці не існує загальноприйнятих рекомендацій щодо врахування відхиленнями параметрів фільтрів, які вимушують змінювати порядок їх налаштування, на рівень максимальних перенапруг на реакторах і конденсаторах фільтрів.
У пропонованій статті розглянуто метод визначення максимальних перенапруг на реакторах і конденсаторах фільтрів на підставі моделювання характерних для вибраної промислової електричної мережі експлуатаційних перемикань. Дослідження перехідних процесів у системі електропостачання виконано на моделі, опрацьованій з використанням пакета MATLAB Simulink. В процесі досліджень здійснено аналіз впливу міри налаштування фільтрів у складній фільтро-компенсувальній схемі на рівень максимальних перенапруг, які спричинені технологічними перемиканнями, та наведено порівняльні характеристики перехідних перенапруг у можливих конфігураціях фільтрів. Показано, що використання у фільтро-компенсувальній схемі демпфованого фільтра типу “C” дозволяє значно зменшити рівень перехідних перенапруг на реакторах і конденсаторах фільтрів, а також практично усунути вплив розлаштування фільтрів на рівень перенапруг. Запропонований у роботі підхід до визначення максимальних перенапруг на обладнанні фільтрів може бути використаний у задачах проектування фільтро- компенсувальних схем для систем електропостачання різного призначення.
- IEEE Std 1036TM-1992, IEEE Guide for Application of Shunt Power Capacitors.
- IEEE Std 1531™-2020, IEEE Guide for the Application and Specification of Harmonic Filters.
- IEEE Std C57.16™2011, IEEE Standard for Requirements, Terminology, and Test Code for Dry-Type Air- Core Series-Connected Reactors.
- IEEE Std 18™-2002. IEEE Standard for Shunt Power Capacitors.
- Foqha T., Alsadi S., Omari O. at al."A new iterative approach for designing passive harmonic filters for variable frequency drives," Appl. Math. Inf. Sci. 17, No. 3, 2023, pp.453-468.
https://doi.org/10.18576/amis/170307 - Melo I.D., Pereira J.L.R., Variz A.M., et al."Allocation and sizing of single tuned passive filters in three- phase distribution systems for power quality improvement." Electr. Power Systems Res., 2020, 180, 106128.
https://doi.org/10.1016/j.epsr.2019.106128 - Yang N.-C.; Liu S.-W. "Multi-Objective Teaching-Learning-Based Optimization with Pareto Front for Optimal Design of Passive Power Filters." Energies, 2021, 14, 6408.
https://doi.org/10.3390/en14196408 - Azab M. Multi-objective design approach of passive filters for single-phase distributed energy grid integration systems using particle swarm optimization. Energy Rep. 2019, 6, 157-172.
https://doi.org/10.1016/j.egyr.2019.12.015 - Wang, S.; Ding, X.; Wang, J. Multi-objective optimization design of passive filter based on particle swarm optimization. In Proceedings of the Journal of Physics: Conference Series. J. Physics Conf. Ser. 2020, 1549, 032017.
https://doi.org/10.1088/1742-6596/1549/3/032017 - Das J. C. "Passive Filters-Potentialities and Limitations IEEE Trans. on Industry Applications, vol. 4, No. 1, 2004; pp. 232-241.
https://doi.org/10.1109/TIA.2003.821666 - Beres R. N., Wang X., Liserre M., Blaabjerg F., and Bak C. L., "A review of passive power filters for three- phase grid-connected voltage source converters," IEEE J. Emerg. Sel. Topics Power Electron., vol. 4, no. 1, pp. 54- 69, Mar. 2016.
https://doi.org/10.1109/JESTPE.2015.2507203 - Varetsky Y., Gajdzica M. The procedure for selecting the ratings of capacitor banks and reactors of the filtering systems // Przegląd Elektrotechniczny, No. 3, 2020. pp. 77-81. https://doi.10.15199/48.2020.03.19
- Jannesar M.R., Sedighi A., Savaghebi M., Anvari-Moghaddam A., Guerrero J.M. "Optimal probabilistic planning of passive harmonic filters in distribution networks with high penetration of photovoltaic generation", Int. J. Electrical Power Energy Syst., vol. 110, 2019, pp. 332-348.
https://doi.org/10.1016/j.ijepes.2019.03.025 - Medora N.K., Kusko A. "Computer-Aided Design and Analysis of Power-Harmonic Filters," IEEE Trans. on Industry Applications, vol. 36, No. 2, 2000, pp. 604-613.
https://doi.org/10.1109/28.833779 - Abdelrahman S., Milanović J.V., "Practical approaches to assessment of harmonics along radial distribution feeders," IEEE Trans. Power Del., vol. 34 (3), 2019, pp.1184-1192.
https://doi.org/10.1109/TPWRD.2019.2901245