Jak obliczyć filtr harmoniczny w systemie zasilania

Wstęp

W systemach zasilania prądem przemiennym (AC), takich jak sieć dystrybucyjna dostarczana przez przedsiębiorstwa energetyczne, obciążenia nieliniowe mogą oddawać część energii z powrotem do instalacji. Zjawisko to objawia się harmonicznymi – wielokrotnościami częstotliwości podstawowej fali. Harmoniczne powodują zniekształcenia napięcia i nadmierne prądy w połączeniach uziemiających, dlatego muszą być usuwane przy pomocy filtrów harmonicznych.

Filtr harmoniczny składa się z kondensatora mocy połączonego szeregowo z reaktorem strojącym; oba elementy są umieszczone pomiędzy przewodem zasilającym a ziemią. Parametry filtru zależą od konkretnego układu, w którym ma zostać wyeliminowane zniekształcenie.

Obliczenia krok po kroku

Krok 1 – pomiar

Za pomocą analizatora harmonicznego zmierz przy obciążeniu równym 30 % następujące wartości:

• obciążenie LD w kilowatach (kW),
• współczynnik mocy PF.

Krok 2 – kąty fazowe

Oblicz kąty fazowe dla aktualnego i wymaganego współczynnika mocy (zwykle przyjmuje się PF = 0,97):

PA_actual = arccos(PF)

PA_desired = arccos(0,97)

Krok 3 – wymagana moc bierna (kVAR)

Wyznacz moc bierną potrzebną do podniesienia współczynnika mocy do pożądanego poziomu:

kVAR = LD × [tan(PA_actual) − tan(PA_desired)]

Krok 4 – pojemność kondensatora

Oblicz pojemność kondensatora w filtrze harmonicznym:

C = kVAR / [(KV)² × 2 π × F × 0,001]

gdzie KV to napięcie linii w kilowoltach, a F to częstotliwość w Hertzach.

Krok 5 – reaktancja reaktora strojącego

Reaktancję X reaktora wyznacza się ze wzoru:

X = 1 / (2 π × F × C)

Wymagane narzędzia

• analizator harmoniczny