Kuinka harmoninen valvonta- ja reaktiivinen voimakompensaatio voi toimia yhdessä parantaakseen sähköjärjestelmän vakautta?

Modernin sähköjärjestelmien lukuisten energianlaatuhaasteiden joukossa harmoninen pilaantuminen ja riittämätön reaktiivinen voima ovat kaksi ydinkysymystä, jotka vaikuttavat voimakkaimmin sähköverkon vakaaseen toimintaan. Tässä artikkelissa Geyue Electric, matalajänniteisen reaktiivisen tehonkorvauslaitteen valmistajan ammatillisesta näkökulmasta, tutkimme syvästi harmonisen ohjaustekniikan ja reaktiivisen tehon kompensointijärjestelmien välistä yhteistyömekanismia. Analysoimme myös perusteellisesti, kuinka tämä yhteistyömekanismi parantaa sähköjärjestelmän vakautta, ja kehitämme järjestelmällisesti uuden kattavan ratkaisun teknisiä etuja ja soveltamisarvoa tekniikan käytäntötapausten avulla.

Haasteet sähköjärjestelmien vakaudelle

Teollisuuden automatisointitasojen jatkuvan parantamisen ja uuden energian energiantuotannon jatkuvan laajentumisen myötä nykyaikaiset sähköjärjestelmät kohtaavat tällä hetkellä ennennäkemättömiä haasteita tehonlaadun suhteen. Epälineaaristen kuormitusten laajalle levinnyt käyttö on johtanut yhä vakavaan harmoniseen pilaantumiseen sähköverkkoon, kun taas induktiivisten kuormien lisääntyminen on aiheuttanut reaktiivisen voiman kysynnän kasvavan jatkamiseksi. Nämä kaksi kysymystä ovat vuorovaikutuksessa toistensa kanssa, uhkaavat yhdessä sähköjärjestelmän turvallista ja vakaata toimintaa.

Teollisuustuotantokentällä epälineaariset kuormat, kuten muuttuvan taajuuslaitteen laitteet, tasasuuntaajalaitteet ja sähkökaariuunit, tuottavat suuren määrän harmonista virtaa. Nämä korkeataajuusvirtakomponentit eivät vain aiheuta sähkölaitteita ylikuumenemiseen ja toimintahäiriöihin, vaan voivat myös laukaista verkkoresonanssin, mikä johtaa suojauslaitteiden virheellisiin toimiin. Samanaikaisesti induktiiviset laitteet, kuten moottorit ja muuntajat kuluttavat reaktiivinen voima, johtaa tehokertoimen vähentymiseen, linjahäviöiden lisääntymiseen ja jännitteen vaihtelun lisääntymiseen.

Monimutkaisempaa on, että harmoninen ongelma ja reaktiivinen voimaongelma yhdistyvät usein keskenään. Perinteiset reaktiivisen tehon kompensointikondensaattorit ovat alttiita ylikuormittamaan vaurioita harmonisessa ympäristössä, kun taas passiiviset suodatuslaitteet eivät pysty vastaamaan dynaamisen reaktiivisen tehonkorvauksen kysyntään. Tämä molemminpuolisesti rajoittava suhde vaikeuttaa yhden hallintoratkaisun halutun vaikutuksen saavuttamiseksi; Siksi on hyväksyttävä yhteistyöoptimointireiti.

Harmonisen ja reaktiivisen voiman vuorovaikutusmekanismi

Harmonisten virtausten eteneminen sähköjärjestelmään vaikuttaa merkittävästi reaktiivisten tehonkorvauslaitteiden suorituskykyyn. Kun sähköverkossa on suuria harmonisia komponentteja, shunt -kondensaattorit voivat kokea harmonista monistumista. Tämä tapahtuu siksi, että kondensaattorit voivat muodostaa rinnakkaisia resonanssipiirejä, joilla on järjestelmän induktanssi tietyillä harmonisilla taajuuksilla, mikä johtaa epänormaaliin jännitteen monistumiseen paikallisilla alueilla. Tämä resonanssivaikutus ei vain nopeuta kondensaattorin dielektrisen ikääntymistä, vaan vaikeissa tapauksissa se voi myös johtaa laitteiden eristyksen eristymiseen.

Toisaalta reaktiivisen voiman vaihtelut vaikuttavat myös harmonisen hallinnan tehokkuuteen. Kun järjestelmän reaktiivinen tehopula on merkittävä, ruudukkojännite kokee huomattavat vaihtelut. Nämä jännitemuutokset muuttavat epälineaaristen kuormien käyttöpisteitä, mikä vaikuttaa niiden harmonisiin päästöominaisuuksiin. Erityisesti induktiivisten kuormitusten tapauksessa reaktiivisen tehon kysynnän nopeaan muutokseen liittyy usein harmonisen spektrin rajuja vaihtelut, jotka asettavat korkeammat vaatimukset harmonisten ohjauslaitteiden dynaamiselle vasteelle.

Suunnittelukäytännössä on havaittu, että vaikka passiiviset suodatuslaitteet voivat suodattaa erityiset harmoniset harmonikat, ne tuovat lisää reaktiivista tehonkorvausta, mikä voi johtaa järjestelmän ylimääräiseen kompensoimukseen. Lisäksi perinteisellä TSC -tyyppisellä reaktiivisella tehonkorjauslaitteella, joka käyttää tyristorin kytkentätilaa, on vaikeuksia täyttää nykyaikaisten virtajärjestelmien dynaamiset kompensointivaatimukset sen hitaan reaktionopeuden vuoksi. Nämä tekniset rajoitukset kehottavat meitä etsimään edistyneempiä yhteistyöhallintoratkaisuja.

Yhteistyöhallintoteknologian periaate ja toteutussuunnitelma

Yhdistetty käyttöAktiiviset virtalähteet (APF)jaStaattiset VAR -generaattorit (SVG)edustaa tällä hetkellä edistyneintä yhteistyöohjaustekniikkaa. Aktiivisessa tehosuodattimessa käytetään sähkö elektronista muuntamistekniikkaa ja havaitsemalla kuorman harmonisen virran reaaliaikaisesti kompensoivan virran, joka on päinvastainen, saavuttaen harmonisen eliminaation. Sen keskeinen etu on kykyä kompensoida samanaikaisesti kaikki harmoniset taajuudet ja järjestelmän impedanssin muutokset eivät vaikuta siihen.

Staattinen VAR-generaattori uuden sukupolven dynaamisen reaktiivisen tehon kompensointilaitteena voi nopeasti tuottaa vaaditun reaktiivisen virran jännitteen tyyppisen invertterin kautta. Perinteiseen TSC -laitteeseen verrattuna SVG: llä on teknisiä etuja, kuten nopea vasteen nopeus, korkea kompensointitarkkuus ja laaja käyttöalue. Vielä tärkeämpää on, että SVG ei resonoi järjestelmän kanssa ja voi silti toimia luotettavasti harmonisessa ympäristössä.

APF: n ja SVG: n integrointi samalla alustalla mahdollistaa täydellisen virranlaadunhallintajärjestelmän rakentamisen. Tämä järjestelmä saavuttaa koordinoidun ohjauksen yhtenäisen nopean digitaalisen ohjaimen kautta, mikä varmistaa sekä harmonisen kompensointia koskevan tehokkuuden että tarkan reaktiivisen tehonsäädännön. Käytännön suunnittelusovelluksissa tämä ratkaisu on erityisen sopiva teollisuusympäristöihin, joissa on vakava harmoninen pilaantuminen ja usein reaktiiviset tehonvaihtelut, kuten terästehtaat, hitsauspajat, puolijohteiden tuotantolaitokset jne.

Tekniikan sovellustapausten analyysi

Suuren autovalmistusyrityksen päällystetyöpajan virranlaadunparannusprojekti on tyypillinen yhteistyöhallintatekniikan sovellustapaus. Tämä työpaja on varustettu suurella määrällä muuttuvaa taajuuslaitteita. Virran mitattu kokonaisharmoninen vääristymä saavuttaa 18%, ja asynkronisten moottorien keskitetyn käytön vuoksi keskimääräinen tehokerroin on vain 0,72. Perinteinen ratkaisu, jossa käytetään erillisiä LC -suodattimia ja TSC -korvauskaappeja, ei vain ole suurta aluetta, vaan myös usein resonanssiongelmia.

Remontointiprojekti hyväksyy integroidun APF + SVG -järjestelmän integroimalla harmonisen ohjauksen ja reaktiivisen tehon kompensointitoiminnot yhtenäiselle alustalle. Järjestelmän käyttöönoton jälkeen nykyinen harmoninen vääristymäaste laski alle 4 ja tehokerroin pysyi yli 0,95. Mitatut tiedot osoittivat, että järjestelmän yleinen energiankulutus laski 15%, laitteiden vikaantumisaste laski 40%ja saavutettiin merkittäviä taloudellisia hyötyjä.

Toinen tyypillinen tapaus on projekti tietyn aurinkosähkön voimalaitoksen verkkoon kytkettyjen tehonlaadun parantamiseksi. Sähköntuotantoprosessin aikana aurinkosähkön invertteri tuottaa erityisiä harmonisia aaltoja, ja yöllä tapahtuvan toiminnan aikana on ongelma reaktiivisen tehon käänteisen siirron ongelma. Hanke hyväksyi SVG -laitteen kaksisuuntaisella kompensointikyvyllä yhdistettynä aktiiviseen suodatinmoduuliin, jotta saavutetaan harmonisen ohjauksen ja reaktiivisen tehon sääntelyn kaksoistoiminnot täyttämällä tehokkaasti sähköverkkoyhtiön verkkoyhteysvaatimukset.

Teknologisen kehityksen suuntaukset ja näkymät

Power Electronics -teknologian jatkuvan edistymisen ja älykkäiden ohjausalgoritmien kehittämisen myötä harmonisen lieventämisen ja reaktiivisen voimankorvauksen yhteistyötekniikka kehittyy kohti parempaa suorituskykyä ja parempaa älykkyyttä. Keinotekoisen älykkyystekniikan käyttöönotto antaa kompensointilaitteille mahdollisuuden oppia itsenäisesti kuormitusominaisuudet, ennustaa harmonisia suuntauksia ja saavuttaa ennaltaehkäisevän kompensointinhallinnan. Digitaalisen kaksoistekniikan soveltaminen mahdollistaa järjestelmän parametrien optimoinnin virtuaaliympäristössä vähentäen merkittävästi virheenkorjausaikaa.

Modulaarisen suunnittelukonseptin popularisointi on tuonut paremman luotettavuuden ja joustavuuden yhteistyöhön perustuvaan hallintojärjestelmään. Yhdistämällä standardisoidut sähköyksiköt järjestelmän kapasiteetti voidaan määrittää joustavasti todellisten tarpeiden mukaan, ja se on myös kätevä myöhempää laajentumista ja ylläpitoa varten. Tämä suunnittelutapa on erityisen sopiva yrityksille, joilla on jatkuvasti muuttuvia sähkökuormia.

Uuden energian alalla, johtuen ajoittaisten energialähteiden, kuten tuulivoiman ja aurinkosähkövoiman, ajoittaisen luonteen vuoksi uusi sukupolvi yhteistyöhallintojärjestelmiä kehittää nopeampia dynaamisia vastealgoritmeja. Näiden järjestelmien ei tarvitse vain käsitellä yleisiä harmonisia ja reaktiivisia voimakysymyksiä, vaan niiden on myös kyettävä tasoittamaan uusiutuvan energian tuotannon voimanvaihtelut ja tarjoamaan tarvittavat tukipalvelut sähköverkkoon.

Yhteenvetona voidaan todeta, että harmonisen hallinnan ja reaktiivisen tehon kompensointin yhteistyöoptimointi on tehokas tapa parantaa sähköjärjestelmän vakautta. Aktiivisten tehonsuodattimien ja staattisten reaktiivisten tehogeneraattoreiden integroidun levittämisen avulla Geyue Electricin matalan jännitteen reaktiivisen tehon kompensointiratkaisu voi samanaikaisesti käsitellä kahta suurta sähköenergian laatukysymystä: harmoninen pilaantuminen ja riittämätön reaktiivinen teho. Reaktiivisen voimankorvauslaitteiden ammattimaisena valmistajana yrityksemme Geyue Electric edistää edelleen teknisiä innovaatioita ja kehittää älykkäämpiä ja tehokkaampia yhteistyöhön perustuvia ratkaisuja käyttäjille paremman arvon luomiseksi ja lisäämään sähköjärjestelmän turvallista ja vakaata toimintaa. Jos haluat ottaa näkymän uusimmasta tuoteluettelostamme, ota meihin yhteyttäinfo@gyele.com.cnviitteenä.