Оказатели эффективности функционирования сглаживающих фильтров

Выборсхем и параметров сглаживающих фильтров определяется требованиями к ним [1]:

• — по условию снижения опасного влияния тяговой сети на автоблокировку с тональными рельсовыми цепями напряжение двенадцатой гармоники на выходе фильтра не должно превышать 2,3 В;
• — по условию защиты воздушных линий связи от мешающих влияний по существующим требованиям среднее значение псофометрического напряжения на выходе фильтра не должно превышать 4 В, а при интегральной вероятности 0,95 — 5 В;
• — по условию защиты кабельных линий связи от мешающих влияний по существующим требованиям среднее значение псофометрического напряжения на выходе фильтра не должно превышать 20 В, а при интегральной вероятности 0,95 — 30 В;
• — напряжение любой гармоники на выходе СФ не должно превышать 100 В.

Это, прежде всего, относится к гармонике частотой 100 Гц, так как в случае увеличения на выходе фильтра напряжения любой другой гармоники до 100 В, будут нарушены требования по защите от мешающего влияния.

На электрифицированных участках постоянного тока сглаживающие фильтры должны обеспечивать не только защиту рельсовых цепей от опасного влияния тягового тока, но и защиту линий связи от мешающего влияния. Схема сглаживающего фильтра должна быть как можно более простой и экономичной, обеспечивая минимальные капитальные затраты и эксплуатационные расходы.

Основной характеристикой любого сглаживающего фильтра является частотная характеристика, которая характеризует степень подавления гармоник напряжения на выходе, по сравнению с их величиной на входе. Для одного звена сглаживающего фильтра коэффициент сглаживания можно определить по формуле 1.1:

где Z_{пос (n)} — сопротивление последовательной цепи сглаживающего фильтра для гармоники n-го порядка;

Z_{пар (n)} — сопротивление параллельной цепи сглаживающего фильтра для гармоники n-го порядка;

Z_{наг (n)} — сопротивление цепи нагрузки для гармоники n-го порядка.

Обычно последним слагаемым в выражении (1.1) пренебрегают. Тогда выражение для расчета коэффициента сглаживания однозвенного СФ примет вид:

Для двухзвенного СФ результирующий коэффициент сглаживания определяется произведением коэффициентов сглаживания звеньев.

или.

kсгл (n) = k1сгл (n) k2сгл (n), (1.4).

где Z_пос1(n), Z_пос2(n) — соответственно сопротивления последовательных плеч первого и второго звеньев СФ, Ом;

Z_пар1(n) — соответственно сопротивления параллельных плеч первого и второго звеньев СФ, Ом;

k_{1сгл (n)}, k_{2сгл (n)} — соответственно коэффициенты сглаживания первого и второго звеньев СФ.

Идеальным сглаживающим фильтром является такой, у которого независимо от частоты все напряжения переменной составляющей теряются в реакторе, а все резонансные и емкостные контуры имеют минимальное сопротивление. Для приближения к этой цели необходимо: сечение проводов, присоединяющих контуры к шинам, выбирать как можно большим, а длину их сокращать до минимума; во избежание активных потерь катушки выполнять медным проводом с минимальным активным сопротивлением, а конденсаторы — с наименьшими диэлектрическими потерями.

В реальных условиях эксплуатации активное сопротивление резонансных и емкостных контуров имеет конечную величину и обычно принимается равным 0,5 м. Активное сопротивление реактора зависит от величины его индуктивности и носит нелинейный характер в спектре частот [2]:

R_{р (n)} = 0,23 + 0,73f_(n)10^-3. (1.5).

Различают результирующий коэффициент сглаживания фильтра k_{сгл.рез} и коэффициент сглаживания гармоники n-го порядка k_{сгл (n)}.

Результирующий коэффициент сглаживания фильтра рассчитывается по формуле 1.6:

где U_1пс, U_2пс — соответственно псофометрическое напряжение на входе и выходе фильтра, В.

где U_1(n) — действующее значение напряжения гармоники n-го порядка на входе фильтра, В;

p_n — коэффициент акустического воздействия гармоники n-го порядка [2, 3];

k сгл (n) — коэффициент сглаживания гармоники n-го порядка;

где U_2(n) — действующее значение напряжения гармоники n-го порядка на выходе фильтра, В;

Рассмотрим схемы сглаживающих фильтров, эксплуатируемых на тяговых подстанциях постоянного тока в настоящее время.