Активные фильтры

Пассивные фильтры на основе индуктивных реакторов и конденсаторных батарей до недавнего времени являлись основным типом устройств для фильтрации гармоник в электрической сети.

Недостатки пассивных фильтров проявляются в двух случаях:

  • когда требование качественной фильтрации совмещается с необходимостью подстраивать реактивную мощность;
  • когда требуемая для системы реактивная мощность меньше, чем получающаяся по условиям фильтрации.

Современные условия эксплуатации магистральных электрических сетей требуют повышения гибкости передачи электроэнергии, применения управляемой тиристорами последовательной компенсации и вентильных преобразователей электропередачи и вставок постоянного тока. В связи с этим предполагается нарастающее применение активных фильтров, с помощью которых задачи фильтрации решаются эффективней. Усовершенствование силовых транзисторов (увеличение единичной мощности, снижение динамических и статических потерь), а также усовершенствование сигнальных процессоров (рост быстродействия, увеличение разрядности) являются дополнительными факторами в пользу применения активных фильтров.

В простейшем случае функцию активного фильтра может выполнять СТАТКОМ – компенсатор реактивной мощности на основе полностью управляемого преобразователя напряжения с соответствующей перестройкой алгоритма управления, обеспечивающего генерацию гармоник в противофазе по отношению к гармоникам напряжения (тока) сети. Однако, учитывая необходимость совмещения двух функций – компенсации реактивной мощности и фильтрации – оптимальным является использование гибридных активных фильтров, в которых активный элемент подключается к энергосистеме через конденсаторную батарею и шунтируется реактором или более сложной пассивной цепью. Упрощенная схема шунтирующего активного энергетического фильтра показана на рисунке.



КБ – компенсирующая конденсаторная батарея; ДСБР – блок быстрой реакции фильтра; АЭ – блок активного элемента фильтра.

Применение активных фильтров наиболее оправдано в системах, являющихся органическими источниками гармоник – тиристорными преобразователями вставок и передач постоянного тока. Пилотное применение активных фильтров в ЕНЭС планируется при проведении реконструкции подстанции 330/400 кВ Выборгская в 2011-2013 гг., что позволит сократить мощность существующих систем компенсации реактивной мощности (конденсаторных батарей) в 2,5-3 раза и существенно снизить стоимость преобразовательного комплекса. Установленная мощность активного элемента фильтра, представляющего собой преобразователь напряжения аналогичный СТАТКОМ, составит всего 3,6% от проходной мощности преобразователя.