کاربرد فیلتر هارمونیک در بانک های خازنی

فیلتر هارمونیک چیست؟

فیلترهارمونیک با استفاده ازآرایشی ازخازن، سلف ومقاومت جریان‌های هارمونیکی را به سمت زمین هدایت می‌کنند. هرفیلتر هارمونیک می‌تواند ازبسیاری ازعناصر تشکیل شود، که هر یک ازآن‌ها جهت انتقال یکی از مضارب هارمونیکی به زمین استفاده می‌شود.

راکتورهای حذف هارمونیک

امروزه با گسترش سیستم های اتوماسیون در کلیه رشته های تولیدی و خدماتی، استفاده از عناصر نیمه هادی در مدارات کنترلی افزایش چشمگیری یافته است. عمده ترین مشخصه این قطعات، تغییر شکل موج سینوسی برق شهر و تبدیل آن به موجهایی است که شکل سینوسی نداشته ولی دارای تناوب هستند.

محاسبات ریاضی ثابت کرده که هر موج متناوب از مجموعه ای از امواج سینوسی با فرکانس اصلی موج و مضارب آن تشکیل شده است. موج با فرکانس اصلی را موج اصلی و سایر امواج را با توجه به فرکانس آنها، هارمونیک می نامند مثلا هارمونیک سوم، پنجم و غیره.

از آنجا که امپدانس خازن نسبت عکس با فرکانس موج دارد. در هارمونیک ها، امپدانس کمتری داشته و جریان بالاتری از آن می گذرد که باعث خرابی زود هنگام خازن می شود. در شرایطی که فرکانس رزونانس شاخه را به میزان طراحی شده کاهش می دهد و این ترکیب عملا معادل یک فیلتر عمل نموده که در فرکانس های پائین خاصیت خازنی و در فرکانس های بالا خاصیت سلفی دارد. چنین خاصیتی از خرابی زود هنگام خازن جلوگیری می کند.

نحوه انتخاب راکتور هارمونیک مناسب

نصب راکتور در شبکه‌هایی ضروری است که THD جریان آن‌ها بیش از ۱۰% و یا THD ولتاژ بیشتر از ۳% (در حالت بدون خازن) باشد. در اینگونه موارد رعایت نکات زیر ضروری می‌باشد:

۱-اگر دامنه هارمونیک سوم جریان بیشتر از ۲۰% هارمونیک پنجم جریان باشد، از راکتور‌های هارمونیک سوم (P=14%) استفاده می‌شود. در غیر این صورت از راکتور‌های هارمونیک پنجم (P=7% یا P=5.67%) استفاده خواهد شد.

۲-در حالت استفاده از راکتور‌های هارمونیک پنجم اگر THD ولتاژ کمتر از ۷% باشد از راکتور ۷% و اگر بیشتر از 7% باشد از راکتور ۵.۶۷% استفاده می‌شود.

۳-در حالت نصب خازن بصورت سری با راکتور، ولتاژ اعمالی به خازن برابر خواهد بود با: Uc=U / (1-P) .

لذا باید توجه داشت که ولتاژ نامی خازن مورد استفاده در مدارات راکتور دار همیشه بیشتر از ولتاژ نامی شبکه خواهد بود. برای رسیدن به فرکانس تشدید طراحی شده، حتما باید از خازنی استفاده شود که ظرفیت آن روی راکتور ثبت شده یا در کاتالوگ آن ذکر شده باشد.

مزایای استفاده از راکتور‌های حذف هارمونیک شامل موارد زیر می‌باشد:

۱-کاهش اضافه جریان در زمان سوئیچینگ بانک خازن

۲-کاهش اضافه بار خازن در اثر هارمونیک‌ها

۳-کاهش حرارت ایجاد شده در کابل‌ها

۴-کاهش حرارت ایجاد شده در ترانسفورماتور‌ها

۵-عمر بیشتر خازن

۶-حذف اعوجاج شکل موج ولتاژ

۷-جلوگیری از عملکرد بی دلیل مدار‌های حفاظتی

انتخاب خازن و راکتور مناسب برای کارکرد صحیح سیستم بسیار مهم می‌باشد. برای رسیدن به بهترین نتیجه، رعایت نکات زیر ضروری می‌باشد:

۱-فرکانس رزونانس سری باید بر مبنای آنالیز هارمونیک سیستم انتخاب شود.

۲-بخاطر خاصیت سلفی راکتور، ولتاژ دو سرخازن از ولتاژ برق شبکه بیشتر می‌باشد؛ لذا انتخاب ولتاژ خازن بر مبنای فرکانس رزونانس صورت می‌گیرد.

۳-به دلیل بالاتر بودن ولتاژ خازن از ولتاژ شبکه و خاصیت سلفی راکتور، توان ایجاد شده در شاخه سری با توان خازن متفاوت باشد.

در استفاده از راکتور‌های حذف هارمونیک می بایست نکات زیر رعایت گردد:

۱-خازن و راکتور باید با هم هماهنگ باشند یعنی ظرفیت خازن دقیقا معادل مقدار ذکر شده در جدول باشد

۲-راکتور‌ها حرارت زیادی تولید می‌کنند لذا باید در ارتفاع بالاتری از خازن‌ها قرار گیرند و تهیه مناسب برای آن‌ها پیش بینی گردد

۳-بین راکتور‌ها و بدنه تابلو، و همچنین بین دو راکتور حداقل فاصله‌ای بین ۵ تا ۷ سانتی متر در نظر گرفته شود.

فیلتر هارمونیک بانک خازنی

اطلاعات زیر در طراحی یک بانک خازنی مفید واقع می گردند.

– اندازه گیری ‌هارمونیک های ولتاژ و جریان در طی چند روز بدون حضور هیچ گونه خازنی چه در سمت فشار ضعیف و چه سمت فشار قوی

– محاسبه تئوری فرکانس رزونانس

– حداکثر مقدار دامنه ‌هارمونیک اندازه گیری شده، در ضریب تقویت بدست آمده از تحلیل کننده شبکه ضرب می گردد.

برای مثال :  در یک شبکه فشار ضعیف، متوسط با ترانس ۱۰۰۰ کیلو وات آمپر هنگامی که بانک خازنی کامل (۴۰۰ کیلووات) در مدار است ‌هارمونیک پنجم سه برابر می شود و در ظرفیت ۲۵۰ کیلووار ‌هارمونیک هفتم ۴ برابر می شود.

اگر‌هارمونیکهای زیر در شبکه فشار متوسط حضور داشته باشند:

۴%     ‌هارمونیک مرتبه ۳                 (۱۵۰ هرتز)

۵%     ‌هارمونیک مرتبه ۵                 (۲۵۰ هرتز)

۴%     ‌هارمونیک مرتبه ۷                 (۳۵۰ هرتز)

۳%     ‌هارمونیک مرتبه ۱۱               (۵۵۰ هرتز)

۲٫۱%   ‌هارمونیک مرتبه ۱۳               (۶۵۰ هرتز)

دراین مثال می پذیریم که دامنه ولتاژ‌ هارمونیکی از میزان تعیین شده در استانداردها فراتر رود فقط در صورتی که بدون جبران سازی دامنه ‌هارمونیک مرتبه ۵ بیش از ۲% یا دامنه ‌هارمونیک مرتبه ۷ و بالاتر بیش از ۱% باشد. در چنین شرایطی اکیدا توصیه می گردد از بانک خازنی مجهز به سلف استفاده شود. برای خرید فیلترهای هارمونیک لیفاسا می توانید مشخصات فنی و قیمت محصول را در سایت آمپر24 مشاهده کنید و یا سفارش خود را به شماره 091909788 واتساپ نمایید.

همچنین موارد زیر باید در انتخاب بانک خازنی مد نظر قرار گیرند:

– بانکهای خازنی مجهز به فیلتر نباید همراه با بانکهای خازنی بدون فیلتر در یک شبکه فشار ضعیف مشترک استفاده شوند.

– بانکهای خازنی مجهز به فیلتر با فرکانسهای رزونانس متفاوت را بصورت موازی می توان نصب کرد .در این شرایط احتمال تحت اضافه بار قرار گرفتن بانک با فرکانس رزونانس بالاتر وجود دارد.