Farsi

طراحی فیلتر هارمونیک ولتاژ میانه در مطالعه کیفیت توان الکتریکی

نمودار یک‌خطی سیستم توزیع برق و بانک‌های خازنی

این مطالعه توسط شرکت Electrotek Concepts, Inc. منتشر شده است. این یک مطالعه موردی با عنوان PQSoft: طراحی فیلتر هارمونیک ولتاژ میانه در نیروگاه الکتریک است که شناسه سند آن PQS0407 و تاریخ آن ۳۰ سپتامبر ۲۰۰۴ می‌باشد.

چکیده

این نیروگاه الکتریک با سطوح اعوجاج ولتاژ در شبکه توزیع خود مواجه بود که از محدودیت‌های استاندارد IEEE Std. ۵۱۹ فراتر می‌رفت. یکی از مشتریان، یک کارخانه اکستروژن پلاستیک، با مشکلاتی مانند سوختن فیوزهای بانک‌های خازنی سوئیچ‌شده و همچنین شکست خازن مواجه شده بود. در نتیجه، یک مطالعه ارزیابی هارمونیک بر روی شبکه ۳۴.5کیلوولت/12کیلوولت که این مشتری را تأمین می‌کرد، انجام شد. هدف از این مطالعه، بررسی تأثیر بانک‌های خازنی پیرامون بر سطوح اعوجاج ولتاژ و ارائه توصیه‌هایی برای کاهش مشکلات هارمونیکی بود. یک فیلتر هارمونیک ولتاژ میانه‌ای طراحی و شبیه‌سازی شد تا تأثیر آن بر کاهش اعوجاج در سراسر سیستم توزیع ارزیابی شود.

مقدمه

این نیروگاه الکتریک با سطوح اعوجاج ولتاژ در شبکه توزیع خود مواجه بود که از محدودیت‌های استاندارد IEEE Std. ۵۱۹ فراتر می‌رفت. یکی از مشتریان، یک کارخانه اکستروژن پلاستیک، با سوختن فیوزهای بانک‌های خازنی سوئیچ‌شده و شکست خازن مواجه شده بود. به نظر می‌رسید این مشکل ناشی از اعوجاج هارمونیک بالا در سراسر شبکه باشد.

در نتیجه، یک مطالعه ارزیابی هارمونیک بر روی سیستم توزیع ۳۴.5کیلوولت/12کیلوولت که این تأسیسات و مناطق اطراف آن را تأمین می‌کرد، انجام شد. هدف از این مطالعه، بررسی تأثیر بانک‌های خازنی پیرامون بر سطوح اعوجاج ولتاژ بود. از اهمیت خاصی برخوردار بود بررسی تأثیر سطح اعوجاج هارمونیک ناشی از تعامل (رزونانس) بین خازنی‌ها و امپدانس سیستم.

محدوده مطالعه ارزیابی هارمونیک شامل موارد زیر بود:

  • توسعه مدل سیستم
  • ارزیابی ویژگی‌های پاسخ فرکانسی سیستم (شرایط رزونانس) برای شرایط عملیاتی مختلف
  • توصیه‌هایی برای اندازه‌گیری‌های میدانی به منظور توصیف اعوجاج‌های سیستم نیروگاهی و مشتری (بار‌های غیرخطی)
  • به‌روزرسانی مدل برای شامل کردن ویژگی‌های بار غیرخطی
  • ارزیابی سطوح اعوجاج هارمونیک برای شرایط عملیاتی مختلف
  • ارزیابی راه‌حل‌های ممکن برای سطوح اعوجاج بیش از حد، از جمله طراحی و کاربرد فیلترهای هارمونیک

یک مدل کامل سه‌فاز از سیستم توزیع تأمین‌شده توسط ترانسفورماتور 69کیلوولت/۳۴.5کیلوولت با استفاده از برنامه SuperHarm® Electrotek ایجاد شد. این مدل برای تأیید دقت آن مورد بررسی قرار گرفت و سپس برای انجام تحلیل‌های فرکانسی، شبیه‌سازی‌های اعوجاج و در نهایت طراحی فیلتر استفاده گردید.

توصیف سیستم

فیدرهایی که با مشکلات روبرو بودند، از ترانسفورماتور ۶۹/۳۴.5کیلوولت V‑Δ تغذیه می‌شدند که دارای سه فیدر ۳۴.5کیلوولت بوده و بار‌های محلی را تأمین می‌کردند. در دو فیدر اول هیچ خازنی وجود نداشت، اما بانک‌های خازنی در یکی از فیدرها مستقر شده بودند. مشتری دارای مشکل (کارخانه پلاستیک) دارای یک بانک خازن 600کیلوولتاپ‌س و 12مرحله‌ای در سطح 480ولت بود.

یک نمودار یک‌خطی از سیستم در شکل ۱ نشان داده شده است.

نمودار یک‌خطی سیستم توزیع برق و بانک‌های خازنی
نمودار یک‌خطی سیستم توزیع برق

شکل ۱ – نمودار یک‌خطی سیستم

مدل سیستم با استفاده از برنامه SuperHarm پیاده‌سازی شد. یک مدل سه‌فاز برای مدل‌سازی دقیق تأثیر اتصالات ترانسفورماتور بر لغو هارمونیک استفاده شد. این مدل شامل ویژگی‌های خط و کابل، ترانسفورماتورها، زیر ایستگاه و خازنی‌های ولتاژ پایین، بار و نمای معادل سیستم مجاور بود. تمامی خطوط توزیع و انتقال با استفاده از مدل امپدانس توالی مثبت/صفر سه‌فاز مدل‌سازی شدند. بار‌های خطی برای تأمین مقدار واقعی از دماسیون سیستم در شبیه‌سازی‌های اعوجاج گنجانده شدند. بدون این بار‌ها، نتایج شبیه‌سازی بسیار محافظه‌کارانه به دست می‌آمد، به ویژه در نزدیکی رزونانس سیستم.

داده‌های اندازه‌گیری‌شده

این نیروگاه الکتریک قبلاً اندازه‌گیری‌هایی در سراسر سیستم مشکل‌دار با استفاده از یک متر کیفیت توان دستی انجام داده بود. این اندازه‌گیری‌ها بین ۱ آوریل ۱۹۹۹ و ۱۲ آگوست ۱۹۹۹ انجام شده بودند. شبکه توزیع اطراف سطوح اعوجاج ولتاژ بیش از حد مجاز استاندارد IEEE Std. ۵۱۹ با ۵ درصد THD را تجربه می‌کرد و در برخی موارد سطح ۳ درصد را برای هارمونیک‌های فردی (هارمونیک‌های ۵ و ۷) پشت سر می‌گذاشت.

اسکن‌های فرکانسی

ویژگی‌های پاسخ فرکانسی برای شرایط عملیاتی مختلف با استفاده از قابلیت «اسکن فرکانسی» برنامه SuperHarm تعیین شدند. این ویژگی‌ها برای شناسایی موقعیت‌های رزونانسی قابل توجه به عنوان نتیجه‌ای از قرارگیری بانک‌های خازنی ارزیابی شدند. این اسکن‌ها ولتاژ هارمونیک مورد انتظار را در سطح ولتاژ مربوطه برای هر آمپری از جریان هارمونیکی که به سیستم وارد می‌شد، نشان می‌دادند.

همان‌طور که در شکل ۱ نمایش داده شده است، سه خازن ثابت، سه خازن سوئیچ‌شده (زمان‌سنج) و بانک خازن 600کیلوولتاپ‌س و 12مرحله‌ای در کارخانه پلاستیک وجود داشت. با این خازنی‌های سوئیچ‌شده مختلف، تعداد بسیار زیادی از ترکیب‌های ممکن خازنی مشاهده می‌شد. با استفاده از عملکرد Batch Mode در SuperHarm، چندین مورد اجرا شد که تأثیر هر خازن بر روی رزونانس سیستم مورد تحلیل قرار گرفت.

توجه: مگر اینکه به‌طور دیگری گفته شود، تمامی اسکن‌های فرکانسی نمایش داده شده تحت شرایط بدون بار انجام شده‌اند و لذا نتایج بدتری نسبت به حالت واقعی را ارائه می‌دهند.

شرایط موجود

یک سناریوی بدترین حالت به تفصیل مورد بحث قرار خواهد گرفت. برای این سناریو، بانک خازن PLS480 از ۰ تا 600کیلوولتاپ‌س در افزایشی به اندازه 100کیلوولتاپ‌س سوئیچ می‌شد. بانک واقعی در افزایشی به اندازه 50کیلوولتاپ‌س سوئیچ می‌شد، اما دقت 100کیلوولتاپ‌س برای نشان دادن تأثیر تغییر رزونانس کافی بود. هر اسکن امپدانس نقطه رانش را که در باس PLS12 با یک آمپری از تزریق جریان در باس SPG35 مشاهده می‌شد، نشان می‌داد.

سناریوی اول شرایط رزونانس را که در باس PLS12 با خازنی‌های زیر آنلاین مشاهده می‌شد، نشان می‌داد:

  • MNT1 600کیلوولتاپ‌س
  • ORB 400کیلوولتاپ‌س
  • PLS480 200کیلوولتاپ‌س
طراحی فیلتر هارمونیک ولتاژ میانه در مطالعه کیفیت توان الکتریکی - تصویر 2
تحلیل دقیق فرکانس برای شناسایی هارمونیک‌ها

شکل ۲ پاسخ فرکانسی سیستم موجود در باس PLS12 را به تصویر می‌کشد. در اینجا، حالت پایه که هیچ خازنی نصب نشده است به عنوان مرجع انتخاب شده است. همانطور که در شکل ۲ مشاهده می‌شود، رزونانس یا تشدید در هارمونیک‌های ۵، ۱۰ و ۱۷ به وقوع می‌پیوندد. رزونانس قوی که در هارمونیک ۵ام مشاهده می‌شود، احتمالاً توضیحی برای میزان بالای اعوجاج این هارمونیک در سیستم به شمار می‌آید.

فیلتر هارمونیک ۵ام

عملکرد فیلتر هارمونیک ۵ام در چندین نقطه از سیستم مورد بررسی قرار گرفت، از جمله:

  • باس SPG35
  • باس CKR35
  • باس PLS12
  • باس PLS480
  • باس REC35
  • باس PLS35

نصب فیلتر در باس PLS12 (MNT1 در شکل ۱) بیشترین میزان سرکوب هارمونیک ۵ام را در سرتاسر سیستم فراهم کرد. به کمک شکل ۲، شکل ۴ سرکوب رزونانس هارمونیک ۵ام را پس از نصب یک فیلتر ۱۲۰۰ کیلووار در MNT1 نشان می‌دهد.

همانطور که در شکل ۴ مشاهده می‌شود، فیلتر هارمونیک ۵ام یک اتصال کوتاه در هارمونیک ۵ام (۳۰۰ هرتز) ایجاد می‌کند و لذا یک مسیر جذب برای اعوجاج این هارمونیک فراهم می‌آورد. شایان ذکر است که در فرکانس پایه، این فیلتر مانند یک خازن موازی استاندارد عمل کرده و توان راکتیو (Reactive Power) مورد نیاز برای سیستم توزیع را تأمین می‌کند. همچنین، این فیلتر یک رزونانس موازی در حدود ۳۹۰ هرتز (هارمونیک ۶.۵) را نیز به وجود می‌آورد.

استفاده از بانک خازنی کلیدزنی شده PLS480 به عنوان متغیر (مشاهده کنید که در شکل ۳ نمایش داده شده است) می‌تواند این رزونانس را به سمت هارمونیک ۷ام جابجا کند (شکل ۵ را ببینید).

فیلتر هارمونیک ۵ام و ۷ام

با توجه به اینکه رزونانس ممکن است به سمت هارمونیک ۷ام جابجا شود، نصب یک فیلتر دوم در همان باس ضروری به نظر می‌رسید. بنابراین، یک فیلتر هارمونیک ۷ام با ظرفیت ۶۰۰ کیloوار به سیستم اضافه شد و نتایج آن در شکل ۶ نمایش داده شده است (مطابق شکل‌های ۳ و ۵).

ترکیب فیلترهای هارمونیک ۵ام و ۷ام یک مسیر جذب برای اعوجاج این دو هارمونیک ایجاد می‌کند. بدین ترتیب، نصب هر دو فیلتر، رزونانس طبیعی موجود در هارمونیک ۵ام در MNT1 را از بین می‌برد و همچنین رزونانس نامطلوب هارمونیک ۷ام که ممکن است از فیلتر هارمونیک ۵ام ناشی شود، کاهش خواهد یافت.

شبیه‌سازی‌های اعوجاج هارمونیک

از آنجا که اطلاعات دقیق در خصوص اندازه‌گیری جریان به منظور نمایش منابع غیرخطی (Nonlinear Sources) در سیستم در دسترس نبود، شبیه‌سازی‌های دقیق اعوجاج به‌طور کامل ممکن نشد. با این حال، با تزریق جریان هارمونیک به سمت باس SPG35، اعوجاج ولتاژ لازم برای نمایش اثربخشی سیستم فیلتر به دست آمد. برای تولید ولتاژ اعوجاج، جریان هارمونیک با استفاده از یک منبع چند فرکانسی (ISOURCE) به سیستم تزریق شد، به‌طوری‌که ۱۱.۶۵ آمپر در ۳۰۰ هرتز (هارمونیک ۵ام) و ۴.۶۶ آمپر در ۴۲۰ هرتز (هارمونیک ۷ام) تزریق گردید. این تزریق جریان، اعوجاج ولتاژی بیشتری از اندازه‌گیری‌ها به وجود آورد که بین ۴ تا ۱۰ درصد THD متغیر بود و در نتیجه نتایج محافظه‌کارانه‌ای فراهم آورد. شایان ذکر است که شبیه‌سازی‌های اعوجاج هارمونیک تحت شرایط بارگذاری شده صورت گرفت تا شرایط میرایی معقولی را در سرتاسر سیستم برقرار کند.

سه مورد زیر اعوجاج هارمونیک مشاهده شده در باس‌های PLS12، PLS480 و SPG35 را بر اساس شرایط زیر نشان می‌دهند:

  • بدون فیلترینگ
  • فیلتر هارمونیک ۱۲۰۰ کیلووار ۵ام در MNT1
  • فیلترهای هارمونیک ۱۲۰۰ کیلووار ۵ام و ۶۰۰ کیلووار ۷ام در MNT1

جدولی که خلاصه‌ای از این نتایج را ارائه می‌دهد، در جدول ۱ نمایش داده شده است.

جدول ۱ – خلاصه محاسبات اعوجاج هارمونیک

طراحی فیلتر هارمونیک ولتاژ میانه در مطالعه کیفیت توان الکتریکی - تصویر 7
محاسبات اعوجاج هارمونیک برای ارزیابی کیفی توان

در باس ۱۲ کیلوولتی PLS12، فیلتر هارمونیک ۵ام توانست اعوجاج کل هارمونیک (THD) را به زیر حد ۵ درصد استاندارد IEEE ۵۱۹ کاهش دهد و به میزان ۲.۵ درصد برساند. همچنین، اعوجاج هارمونیک ۵ام نیز به زیر حد ۳ درصد و به میزان ۰.۳ درصد کاهش یافته است. با این حال، همانطور که در بخش قبلی (شکل ۵) اشاره شد، فیلتر هارمونیک ۵ام ممکن است رزونانسی نزدیک به هارمونیک ۷ام ایجاد کند، که این موضوع با افزایش اعوجاج هارمونیک ۷ام در باس PLS12، از ۰.۸٪ به ۲.۵٪، مشهود است. با اضافه شدن فیلتر هارمونیک ۶۰۰ کیلووار ۷ام، اعوجاج کل هارمونیک به ۰.۳٪ کاهش پیدا کرده و هارمونیک ۷ام به ۰.۱۴٪ می‌رسد.

اعوجاج هارمونیک مشاهده شده در باس PLS480 نیز بسیار مشابه آنچه در باس PLS12 مشاهده شد، است. THD به ۲.۳٪ کاهش یافته و هارمونیک ۷ام افزایش می‌یابد. به طور مشابه، THD و ولتاژ هارمونیک ۷ام به طور محسوس در نتیجه فیلتر هارمونیک ۷ام کاهش می‌یابند، به ترتیب به میزان ۰.۴٪ و ۰.۲٪.

فیلتر تأثیر متفاوتی بر باس SPG35 دارد. فیلتر اضافی هارمونیک ۵ام توانسته است THD را از ۴.۸٪ به ۲٪ کاهش دهد، همچنین هارمونیک ۵ام از ۴.۷۵٪ به ۲٪ و هارمونیک ۷ام از ۰.۷٪ به ۰.۵٪ کاهش می‌یابد. جالب است که فیلتر اضافی هارمونیک ۷ام در واقع ولتاژ هارمونیک ۷ام موجود در باس SPG35 را از ۰.۷٪ به ۱.۱٪ افزایش می‌دهد.

طراحی فیلتر

در این بخش، مشخصات لازم برای طراحی فیلتر ارائه می‌شود.

بر اساس گفتگوهای معنادار با مهندسان شرکت برق، مشخص شد که پست ۳۴.۵/۱۲.۴۷ کیلوولت فضای فیزیکی لازم برای نصب این فیلتر را ندارد. بنابراین، تصمیم بر این شد که فیلتر در شبکه توزیع قرار گیرد. شبیه‌سازی‌ها با فیلتر مستقر در باس MNT1 انجام گردید (شکل ۷ را مشاهده کنید). فیلتر جدید جایگزین خازن‌های ۶۰۰ کیلووار و ۴۵۰ کیلووار در MNT1 و MNT2 به ترتیب خواهد شد.

طراحی فیلتر هارمونیک ولتاژ میانه در مطالعه کیفیت توان الکتریکی - تصویر 8
موقعیت استراتژیک فیلتر در سیستم‌های برق

با استفاده از صفحه گسترده طراحی فیلتر، جداول زیر مشخصات لازم را برای هر دو فیلتر هارمونیک ۵ام و ۷ام ارائه می‌دهند.

جدول ۲ – مشخصات فیلتر ۱۲۰۰ کیلووار هارمونیک پنجم
جدول ۲، مشخصات فیلتر ۱۲۰۰ کیلووار/۱۴.۴ کیلوولت متصل به ستاره (بدون اتصال به زمین) را نشان می‌دهد که روی هارمونیک پنجم (5th Harmonic) کوک شده است. جدول ۳ نیز مشخصات فیلتر مشابهی را ارائه می‌دهد، این بار با تمرکز بر هارمونیک هفتم (7th Harmonic).

از آنجا که سیستم توزیع در آینده ممکن است تغییراتی را تجربه کند — ارتقای ترانسفورمر، افزایش بار موتوری، بازآرایی خازن‌ها و مواردی از این دست — بهتر است راکتور فیلتر به تپ‌هایی مجهز باشد که امکان کوک متغیر را فراهم کنند. دو تپ ۵ درصدی برای این منظور کافی‌اند و دامنه تغییرپذیری ±۱۰٪ را در اختیار قرار می‌دهند.

جدول ۲ – صفحه گسترده طراحی فیلتر ۱۲۰۰ کیلووار هارمونیک پنجم

طراحی فیلتر هارمونیک ولتاژ میانه در مطالعه کیفیت توان الکتریکی - تصویر 9
جزئیات فنی طراحی فیلتر هارمونیک پنجم

توجه: فیلتر هارمونیک پنجم، تقریباً ۹۴۰ کیلووار جبران راکتیو ارائه می‌دهد. مجموع جبران راکتیو ترکیبی در نقطه PLS12 برابر ۱۰۵۰ کیلووار است (۶۰۰ کیلووار در MNT1 و ۴۵۰ کیلووار در MNT2). اگر این دو بانک خازنی حذف شوند، فیلتر ۱۲۰۰ کیلوواری جبران مورد نیاز را تأمین خواهد کرد (با حدود ۱۰۰ کیلووار کمبود). البته برخلاف بانک خازنی سوئیچ‌شده ۴۵۰ کیلوواری، فیلتر باید به‌صورت دائمی و ثابت نصب شود.

جدول ۳ – صفحه گسترده طراحی فیلتر ۶۰۰ کیلووار هارمونیک هفتم

طراحی فیلتر هارمونیک ولتاژ میانه در مطالعه کیفیت توان الکتریکی - تصویر 10
طراحی فیلتر هارمونیک هفتم برای بهبود کیفیت توان

توجه: با نصب هر دو فیلتر (هارمونیک پنجم و هفتم)، جبران راکتیو ترکیبی به حدود ۱۴۰۰ کیلووار می‌رسد. این مقدار کیلووار بیشتری نسبت به ظرفیت فعلی نصب‌شده (۱۰۵۰ کیلووار) در اختیار شبکه قرار خواهد داد.

خازن‌های موجود ۶۰۰ کیلوواری و ۴۵۰ کیلوواری در MNT1 و MNT2 احتمالاً قابلیت استفاده در ساختار فیلتر را خواهند داشت. تصمیم نهایی در این زمینه بر عهده شرکت توزیع و سازنده فیلتر خواهد بود. نکته مهم آن‌که رتبه ولتاژی هر یک از خازن‌ها باید حداقل ۱۳.۳ کیلوولت یا بالاتر باشد (مانند ۱۳.۸ یا ۱۴.۴ کیلوولت). در غیر این صورت، الزامات استاندارد IEEE Std. ۱۸ در مورد محدودیت‌های خازن رعایت نمی‌شود؛ طبق این استاندارد، رتبه ولتاژی خازن در اکثر طرح‌های فیلتر باید حداقل ۱۰٪ بالاتر از ولتاژ نامی باسبار باشد.

با توجه به نصب فیلتر روی فیدر توزیع، محل نصب آن روی تیر خواهد بود. فیلترهایی از این نوع معمولاً شامل موارد زیر هستند: راکتورهای هسته هوایی (Air-Core Reactors)، کلیدهای خلأ (Vacuum Switches)، خازن‌ها، قاب نصب بین دو تیر، فیوز خازن، سیستم تشخیص فیوز سوخته، ترانسفورمر توان کنترل و مهارگرهای اضافه ولتاژ (Surge Arresters). قیمت معمول یک فیلتر ۱۲۰۰ کیلوواری در سطح ولتاژ ۱۲ کیلوولت حدود ۳۵,۰۰۰ دلار است.

جمع‌بندی

یک مدل سه‌فاز کامل از سیستم توزیع تغذیه‌شده از ترانسفورمر ۶۹/۳۴.۵ کیلوولت با استفاده از نرم‌افزار SuperHarm® شرکت Electrotek ایجاد شد. این مدل پیش از هر چیز برای اعتبارسنجی دقت بررسی گردید و سپس در تحلیل پویش فرکانسی (Frequency Scan)، شبیه‌سازی اعوجاج و طراحی فیلتر به کار رفت.

پویش‌های فرکانسی روی سیستم انجام شد تا شرایط تشدید (Resonance) احتمالی شناسایی شود؛ شرایطی که در صورت تحریک، می‌توانند عامل افزایش اعوجاج ولتاژی (Voltage Distortion) اندازه‌گیری‌شده در سراسر شبکه توزیع باشند. به دلیل وجود بانک خازنی ۱۲ پله‌ای ۶۰۰ کیلوواری در کارخانه پلاستیک و همچنین سه بانک سوئیچ‌شده تحت کنترل تایمر، سناریوهای مختلف سیستمی ممکن است رخ دهند.

به همین دلیل، پویش‌های فرکانسی برای حدود ۱۰۰ پیکربندی مختلف خازنی انجام شد. هدف از این تعداد بالای پویش، شناسایی پیکربندی‌هایی بود که با اجتناب از آن‌ها می‌توان به سطح قابل‌قبولی از اعوجاج ولتاژی دست یافت. متأسفانه نتایج نشان داد که مشکل ناشی از یک «ترکیب خاص» نیست؛ بلکه هر خازن به‌تنهایی می‌تواند در ایجاد تشدید موازی (Parallel Resonance) نقش داشته باشد. به‌ویژه آنکه سوئیچ کردن بانک خازنی ۱۲ پله‌ای ۶۰۰ کیلوواری در کارخانه پلاستیک می‌تواند به‌سادگی روی هارمونیک پنجم یا هفتم تشدید ایجاد کند.

گزینه‌های مختلف فیلترینگ برای حذف اعوجاج ولتاژ بالا بررسی شدند. پویش‌های فرکانسی با نصب فیلترها در نقاط گوناگون شبکه توزیع انجام گرفت و هدف، یافتن مکانی بود که مؤثرترین کاهش هارمونیک (Harmonic Mitigation) را فراهم کند. همچنین از مهندسان شرکت توزیع درباره موانع نصب در مکان‌های احتمالی فیلتر مشورت به عمل آمد. با در نظر گرفتن تمام این عوامل، نصب یک فیلتر ۱۲۰۰ کیلوواری کوک‌شده روی هارمونیک پنجم در فیدر ۱۲ کیلوولتی (MNT1) — به‌جای بانک خازنی ثابت ۶۰۰ کیلوواری فعلی — توصیه می‌شود. با نصب این فیلتر، هر دو بانک خازنی ۶۰۰ کیلوواری و ۴۵۰ کیلوواری در آن فیدر قابل حذف خواهند بود. فیلتر ضمن ارائه فیلترینگ، جبران راکتیو مورد نیاز در طول فیدر را نیز تأمین می‌کند.

جریان هارمونیک در مدل شبیه‌سازی تزریق شد و شبیه‌سازی‌های اعوجاج برای ارزیابی اثربخشی فیلتر هارمونیک پنجم انجام گردید. نتایج تأیید کرد که فیلتر، کاهش هارمونیک لازم را در سراسر شبکه توزیع فراهم می‌کند. با این حال، در پی نصب فیلتر هارمونیک پنجم، احتمال تشدید در نزدیکی هارمونیک هفتم پدیدار می‌شود که می‌تواند اعوجاج ولتاژی در آن فرکانس را افزایش دهد. شبیه‌سازی‌ها نشان دادند که اعوجاج در هارمونیک هفتم ممکن است به حدود ۳٪ THD طبق استاندارد IEEE Std. ۵۱۹ نزدیک شود. از همین رو، شبیه‌سازی‌های اضافی با بهره‌گیری از هر دو فیلتر هارمونیک پنجم و هفتم انجام شد. فیلتر اضافی هارمونیک هفتم، کاهش هارمونیک مورد نیاز را تکمیل کرد.

منابع

  • IEEE Std. ۵۱۹-۱۹۹۲ «روش‌ها و الزامات توصیه‌شده IEEE برای کنترل هارمونیک در سیستم‌های الکتریکی قدرت.»

منتشرشده توسط PQBlog

مهندس برق

مشاهده پست‌های بیشتر

پرسش‌های متداول

فیلتر هارمونیک چیست؟

فیلتر هارمونیک وسیله‌ای است که برای کاهش سطوح اعوجاج هارمونیک در سیستم‌های برقی استفاده می‌شود.

چرا کیفیت توان اهمیت دارد؟

کیفیت توان بر عملکرد و کارایی دستگاه‌های الکتریکی تأثیر می‌گذارد و می‌تواند منجر به خرابی‌های زودرس شود.

چگونه کیفیت توان را اندازه‌گیری کنیم؟

کیفیت توان را می‌توان با استفاده از آنالایزرهای کیفیت توان که پارامترهایی مانند THD و اعوجاج ولتاژ را اندازه‌گیری می‌کنند، بررسی کرد.

چند نوع فیلتر هارمونیک وجود دارد؟

فیلترهای هارمونیک به دو دسته اکتیو و پسیو تقسیم می‌شوند که هر کدام روش‌های خاص خود را برای کاهش اعوجاج دارند.

منبع: powerquality.blog