ГОСТ Р 59031-2020

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Передача электроэнергии постоянным током высокого напряжения

ФИЛЬТРЫ АКТИВНЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ

Требования и руководство по применению

High-voltage direct current transmission. Active electric filters. Specifications and application

ОКС 29.240.01

Дата введения 2021-01-01

Предисловие

1 РАЗРАБОТАН Открытым акционерным обществом "Научно-исследовательский институт по передаче электроэнергии постоянным током высокого напряжения" (ОАО "НИИПТ") и Обществом с ограниченной ответственностью "НПП ЛМ ИНВЕРТОР" (ООО "НПП ЛМ ИНВЕРТОР")

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 016 "Электроэнергетика"

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 25 ноября 2020 г. N 1168-ст

4 Настоящий стандарт разработан с учетом основных положений международного документа IEC/TR 62544:2020* "Системы постоянного тока высокого напряжения (HVDC). Применение активных фильтров" (IEC/TR 62544:2020 "High-voltage direct current (HVDC) systems - Application of active filters", NEQ)

________________

* Доступ к международным и зарубежным документам, упомянутым в тексте, можно получить, обратившись в Службу поддержки пользователей. - Примечание изготовителя базы данных.

5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Правила применения настоящего стандарта установлены в статье 26 Федерального закона от 29 июня 2015 г. N 162-ФЗ "О стандартизации в Российской Федерации". Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе "Национальные стандарты", а официальный текст изменений и поправок - в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.gost.ru)

     1 Область применения

1.1 Настоящий стандарт устанавливает общие рекомендации по использованию активных электрических фильтров, устанавливаемых на сторонах постоянного и переменного тока в системах переменного тока высокого и среднего напряжения и постоянного тока высокого напряжения (далее - ПТВН).

1.2 Настоящий стандарт распространяется на электрические активные фильтры, которые используются для уменьшения уровня гармонических искажений в системах переменного тока высокого и среднего напряжения и ПТВН.

1.3 В настоящем стандарте приведены схемы активных фильтров, их основные рабочие характеристики и типовые варианты использования. Настоящий стандарт содержит рекомендации, которые могут быть использованы при разработке технических требований к устройствам активной фильтрации для сетей среднего и высокого напряжения, включая их использование в составе преобразователей постоянного тока высокого напряжения.

     2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 24376 Инверторы полупроводниковые. Общие технические условия

ГОСТ 24607 Преобразователи частоты полупроводниковые. Общие технические требования

ГОСТ 32144 Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения

ГОСТ Р 59027 (МЭК 60633:2019) Передача электроэнергии постоянным током высокого напряжения. Термины и определения

ГОСТ Р 59028 (МЭК 62747:2019) Передача электроэнергии постоянным током высокого напряжения. Преобразователи напряжения. Термины и определения

ГОСТ Р 59032.1 Передача электроэнергии постоянным током высокого напряжения. Руководство по спецификации и проектированию фильтров гармоник на стороне переменного тока. Часть 1. Общий обзор

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого стандарта с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку.

     3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены термины по ГОСТ Р 59027, ГОСТ Р 59028 и ГОСТ Р 59032.1, а также следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 активный фильтр (active filter): Электрический частотный фильтр, реакция на гармоники которого полностью или частично обеспечивается управляемым преобразователем напряжения в режиме реального времени.

3.2 активный элемент (active element): Преобразователь тока или напряжения как составная часть гибридного активного фильтра.

3.3 биполярный транзистор с изолированным затвором; БТИЗ [insulated gate bipolar transistor (IGBT)]: Биполярный транзистор с полевым управлением, отпираемый и запираемый путем подачи управляющего напряжения между эмиттером и полевым управляющим электродом (затвором).

Примечание - Термин БТИЗ (IGBT) используется в настоящем стандарте как общий для полупроводниковых приборов, включаемых и отключаемых по управляющему электроду. Большинство разделов настоящего стандарта в равной степени применимы и к другим типам устройств с отключением по управляющему электроду.

3.4 гибридный активный фильтр (hybrid active filter): Активный фильтр, подключаемый к сети переменного или постоянного тока совместно с пассивным фильтром или конденсаторной батареей.

3.5 двухуровневый преобразователь напряжения (two-level converter): Преобразователь, в котором выходное напряжение переменного тока формируется с помощью широтно-импульсной модуляции, с использованием двух значений (уровней) источника постоянного напряжения.

3.6 запираемый полупроводниковый прибор (turn-off semiconductor device): Управляемый полупроводниковый прибор, который выключается посредством подачи управляющего сигнала, например, биполярным транзистором с изолированным затвором.

3.7 многоуровневый преобразователь напряжения (multi-level converter): Преобразователь, в котором выходное напряжение переменного тока формируется с помощью широтно-импульсной модуляции, с использованием более трех значений (уровней) источника постоянного напряжения.

3.8 модуль биполярного транзистора с изолированным затвором (IGBT module): Силовой полупроводниковый прибор, выполненный в едином корпусе, состоящий из одного или нескольких биполярных транзисторов с изолированным затвором, с обратными диодами.

3.9 обратный диод; ОД [free-wheeling diode (FWD)]: Силовой полупроводниковый прибор с диодной вольт-амперной характеристикой, включенный встречно-параллельно биполярному транзистору с изолированным затвором.

3.10 параллельно-последовательный активный фильтр (комбинированный активный фильтр) (shunt and series active filter): Активный фильтр, в состав которого входят как последовательно, так и параллельно подключенные к сети его составные части.

3.11 параллельный (шунтирующий) активный фильтр (shunt active filter): Активный фильтр, подключенный к электрической сети переменного или постоянного тока таким образом, что он находится под полным напряжением переменного или постоянного тока (см. рисунок 1).

3.12 пассивный фильтр (passive filter): Электрический частотный фильтр, реакция на гармоники которого определяется импедансом его компонентов.

3.13 последовательный (сериесный) активный фильтр (series active filter): Активный фильтр, включенный в сеть переменного или постоянного тока таким образом, что через него протекает полный ток нагрузки (см. рисунок 2).

3.14 трехуровневый преобразователь напряжения (three-level converter): Преобразователь, в котором выходное напряжение переменного тока формируется с помощью широтно-импульсной модуляции, с использованием трех значений (уровней) источника постоянного напряжения.

3.15 широтно-импульсная модуляция; ШИМ (pulse width modulation PWM): Способ управления преобразователем с использованием высокочастотных модулированных по длительности переключений постоянного напряжения источника для получения выходного переменного напряжения определенной формы после сглаживания.

     4 Назначение и виды активных фильтров

     4.1 Классификация активных фильтров

4.1.1 По роду тока сети:

- активные фильтры переменного тока;

- активные фильтры постоянного тока.

4.1.2 По схеме присоединения к сети (см. приложение А):

- параллельные (шунтирующие);

- последовательные (сериесные);

- комбинированные - сериесно-шунтирующие;

- гибридные - используемые совместно с пассивными фильтрами или батареями конденсаторов, последовательного или параллельного включения.

4.1.3 По объектам использования

4.1.3.1 Для использования:

а) для передач постоянного тока высокого напряжения;

б) в сетях высокого напряжения (110, 220 кВ);

в) в распределительных сетях среднего напряжения (6, 10, 20, 35 кВ);

г) в распределительных сетях низкого напряжения;

д) в сетях промышленных предприятий среднего и низкого напряжений;

е) в тяговых сетях железных дорог и сетях, питающихся от тяговых подстанций.

4.1.3.2 По функциональному назначению:

а) фильтрующие - обеспечивающие только фильтрацию высших гармоник;

б) симметрирующие - обеспечивающие симметрирование напряжения;

в) демпфирующие - обеспечивающие демпфирование резонансных колебаний и переходных процессов;

г) комбинированные:

- фильтро-компенсирующие (с функцией фильтрации и компенсации реактивной мощности);

- фильтро-симметрирующие (с функцией фильтрации и симметрирования напряжения);

- фильтро-демпфирующие (с функцией фильтрации и демпфирования резонансных и переходных процессов);

д) полнофункциональные - обеспечивающие компенсацию реактивной мощности, фильтрацию и симметрирование напряжения, демпфирование резонансных и переходных процессов.

     4.2 Типы полупроводниковых приборов, применяемых в активных фильтрах

В настоящее время в активных фильтрах возможно применение силовых полупроводниковых приборов трех типов:

- металл-оксидные полупроводниковые полевые транзисторы [МОП-транзисторы (MOSFET)];

- биполярные транзисторы с изолированным затвором [БТИЗ (IGBT)];

- запираемые тиристоры (GTO) и производные от них приборы, такие как коммутируемые по затвору запираемые тиристоры (GCT) и запираемые тиристоры со встроенным драйвером (IGCT).

В электрических активных фильтрах следует применять БТИЗ.

     4.3 Характеристики силовых полупроводниковых приборов

Характеристики силовых полупроводниковых приборов приведены в таблице 1.

Таблица 1 - Характеристики силовых полупроводниковых приборов