1. Предыстория проекта

С ростом использования инверторов, систем светодиодного освещения, частотно-регулируемых приводов (ЧРП), систем ИБП и другого силового электронного оборудования в промышленных парках и коммерческих объектах гармоническое загрязнение в распределительных сетях становится все более серьезным.

 

Проверки энергокомпаний выявили, что уровни гармонических искажений в ряде электрораспределительных помещений превысили допустимые пределы, установленные системами учета электроэнергии. Для улучшения качества электроэнергии и обеспечения безопасной работы системы был установлен шкаф активного фильтра мощности (APF) для подавления гармоник и компенсации реактивной мощности.

 

2. Понимание гармоник в энергосистемах

2.1 Основная волна и гармоники

В стандартных энергосистемах основная частота напряжения и тока в Китае составляет 50 Гц. Однако большинство современных электрических нагрузок являются нелинейными, например:

• Преобразователи частоты
• Инверторы
• Светодиодные драйверы
• Системы ИБП
• Оборудование для зарядки аккумуляторов
• Устройства промышленной автоматизации

 

Эти устройства генерируют компоненты тока и напряжения с частотами, кратными основной частоте (например, 150 Гц, 250 Гц и 350 Гц). Эти нежелательные частотные составляющие известны как гармоники.

Гармоники искажают стандартную синусоидальную форму сигнала энергосистемы и отрицательно влияют на общее качество электроэнергии.

 

 

2.2 Опасности гармоник

Чрезмерные гармоники могут вызвать серьезные проблемы в электрических системах, в том числе:

• Повышенные потери мощности в кабелях и трансформаторах.
• Перегрев электрооборудования
• Ускоренное старение изоляции
• Сокращение срока службы конденсаторов и двигателей.
• Неисправность чувствительных электронных устройств
• Пониженный коэффициент мощности
• Повышенное энергопотребление
• Ложное срабатывание защитных устройств
• Длительная-работа в условиях сильных гармоник может привести к необратимому повреждению электрооборудования и снижению надежности системы.

 

По национальному стандартуGB/T 14549-1993 - Качество электроэнергии: гармоники в общественной электросетидопустимые пределы общего гармонического искажения (THD) в Китае составляют:

Система низкого-напряжения 0,38 кВ:THD Меньше или равно 5,0 %

Система среднего-напряжения 6–10 кВ:THD Меньше или равно 4,0 %

 

3. Шкаф активного фильтра мощности (APF)

3.1 Разница между активными и пассивными фильтрами мощности

Фильтр активной мощности (APF)

Активный фильтр мощности использует полупроводниковые устройства и интеллектуальную технологию управления для мониторинга гармоник в реальном времени. Он автоматически генерирует обратные компенсационные токи для динамического устранения гармонических токов в электросети.

По сравнению с традиционными методами фильтрации системы APF предлагают:

• Компенсация гармоник-в реальном времени
• Динамический отклик
• Автоматическая регулировка
• Возможность подавления нескольких-гармоник
• Поддержка компенсации реактивной мощности

 

Пассивный фильтр мощности

Пассивный фильтр мощности в основном состоит из конденсаторов, реакторов и цепей LC-фильтра, аналогичных обычным шкафам компенсации реактивной мощности.

Фильтры пассивной мощности могут подавлять только гармоники определенных частот и имеют ряд ограничений:

• Фиксированные компенсационные характеристики
• Риск резонанса
• Ограниченный диапазон фильтрации
• Плохая адаптируемость к изменяющимся условиям нагрузки.

 

Поэтому шкафы APF широко используются в современных системах управления качеством электроэнергии.

 

3.2 Функциональные особенности шкафа АПФ

Широкий диапазон фильтрации гармоник

• Эффективно подавляет гармоники со 2-го по 61-й порядок.
• Регулируемые цели фильтрации гармоник
• Поддерживает индивидуальные стратегии компенсации гармоник.

 

Интеллектуальная компенсация-в реальном времени

• Динамически отслеживает изменения нагрузки
• Автоматически выводит ток обратной компенсации
• Постоянно поддерживает стабильное качество электроэнергии

 

Интерфейс связи RS485

• Поддерживает удаленный мониторинг и передачу данных.
• Совместимость с интеллектуальными системами управления питанием.
• Удобен для централизованной эксплуатации и обслуживания.

 

Функция компенсации реактивной мощности

• Независимо выполняет фильтрацию гармоник, не вызывая чрезмерной-компенсации реактивной мощности.
• Использует оставшуюся мощность для компенсации реактивной мощности.
• Улучшает коэффициент мощности системы за счет динамической фильтрации.

 

ИмпровизацияингКачество электроэнергии и надежность системы

• Снижает перегрев оборудования
• Продлевает срок службы электроприборов.
• Снижает потери в линии и потребление энергии
• Повышает общую безопасность распределения электроэнергии.

 

Заключение

Поскольку гармоническое загрязнение становится все более распространенным в современных промышленных и коммерческих энергосистемах, шкафы активных фильтров мощности (APF) стали важным решением для подавления гармоник и улучшения качества электроэнергии.

 

По сравнению с традиционными пассивными фильтрами системы APF обеспечивают более широкий диапазон фильтрации гармоник, более высокую скорость отклика, интеллектуальную компенсацию и встроенные функции компенсации реактивной мощности, что делает их идеальными для:

• Промышленные предприятия
• Коммерческие здания
• Дата-центры
• Больницы
• Умные производственные мощности
• Системы возобновляемой энергии

 

За счет эффективного снижения гармонических искажений и повышения коэффициента мощности шкафы APF помогают обеспечить более безопасную, стабильную и энергоэффективную работу энергосистемы.