AHF Active Harmonic Filter Anwendungsfall-Kompilation

Vorwort

Ein Active Harmonic Filter (AHF) ist ein leistungselektronisches Gerät zur dynamischen Unterdrückung von Oberschwingungen und zur Blindleistungskompensation. Im Vergleich zu herkömmlichen passiven Filtern bietet der AHF erhebliche Vorteile, darunter schnelle Reaktionszeit, überragende Filterleistung, Unempfindlichkeit gegenüber Netz impedanzschwankungen und die Fähigkeit, mehrere Oberschwingungsordnungen gleichzeitig zu filtern. In den letzten Jahren ist das Problem der Netzoberschwingungsbelastung mit der zunehmenden Verbreitung nichtlinearer Lasten wie Frequenzumrichter (VFDs), Gleichrichter und Lichtbogenöfen in industriellen Umgebungen immer gravierender geworden, und der Einsatz von AHFs hat entsprechend zugenommen.

Mit langjähriger technischer Erfahrung und Branchenkenntnis hat die Shanghai Wenzheng Electric Co., Ltd. für zahlreiche Unternehmen Lösungen zur Netzqualität bereitgestellt. Dieses Dokument fasst reale Anwendungsfälle des AHF Active Harmonic Filter in verschiedenen Branchen zusammen, darunter die Elektronikchemie-, Halbleiter- und Chemiebranche, und dient als Referenz für Fachleute im Bereich Netzqualitätsmanagement.

1. Fallbeispiel Elektronikchemie-Industrie

1.1 Kundenprofil

Die Hebei Kainuo Zhongxing Technology Co., Ltd., gegründet im Oktober 2019, ist ein Hightech-Unternehmen, das von einem Team promovierter Rückkehrer und anderen hochqualifizierten Forschern gegründet wurde. Das Unternehmen verfolgt grüne biochemische Prozesse und nachhaltige Entwicklung und baut unter dem Motto „Spezialisiert, Präzise, Innovativ“ eine spezialisierte Produktionsbasis für optoelektronische neue Materialien und funktionelle Feinchemikalien auf.

1.2 Hauptlasten und Oberschwingungsquellen

Die Produktionslinie dieses Unternehmens verwendet eine große Anzahl von Frequenzumrichtern (VFDs). VFDs sind typische nichtlineare Lasten, die während des Betriebs erhebliche Oberschwingungsströme erzeugen, hauptsächlich die charakteristischen Oberschwingungen 5., 7., 11. und 13. Ordnung. Wenn diese Oberschwingungsströme in das Stromnetz eingespeist werden, verursachen sie Spannungswellenformverzerrungen, Geräteüberhitzung und Fehlfunktionen von Schutzvorrichtungen.

1.3 Lösung

Nach einer detaillierten Analyse der Netzqualität vor Ort hat das technische Team von Wenzheng Electric für dieses Unternehmen den AHF Active Harmonic Filter der Serie konfiguriert. Die Lösung zeichnet sich aus durch:

• Modulares Design mit flexibler Kapazitätskonfiguration, erweiterbar basierend auf den tatsächlichen Oberschwingungspegeln
• Schnelle dynamische Reaktion mit einer Gesamtreaktionszeit von weniger als 5ms, die eine Verfolgung und Kompensation von Oberschwingungsströmen innerhalb von Millisekunden ermöglicht
• Doppelte Funktionalität für Oberschwingungsunterdrückung und Blindleistungskompensation in einem Gerät
• Vollgesteuerte Leistungshalbleiter (IGBTs) für geringe Verluste und hohe Effizienz
• Umfassender Schutz einschließlich Ãœberstrom-, Ãœberspannungs- und Ãœbertemperaturschutz
• Intelligente Funktionen wie CT-Verpolungserkennung und automatische Phasenfolgeanpassung für eine einfache Installation

1.4 Ergebnisse

Nach der Installation des AHF Active Harmonic Filter von Wenzheng Electric wurden die Oberschwingungen im Stromverteilungssystem des Unternehmens effektiv gemanagt. Die gesamte Oberschwingungsstromverzerrung (THDi) wurde von 28% auf unter 5% reduziert, wobei alle Netzqualitätsparameter die Anforderungen der nationalen Norm GB/T 14549 erfüllen. Die Produktionsanlagen arbeiten stabiler, die durch Oberschwingungen verursachten Geräteausfallraten sind deutlich gesunken, und die Produktionseffizienz wurde effektiv sichergestellt. Der Kunde ist mit den Behandlungsergebnissen sehr zufrieden.

2. Fallbeispiel Halbleiterindustrie

2.1 Projektvorstellung

Ein Halbleiterunternehmen in Wuxi ist ein hochpräzises Unternehmen der kontinuierlichen Fertigung. Halbleiterfertigungsprozesse stellen extrem strenge Anforderungen an die Umgebungsreinheit, Temperatur, Luftfeuchtigkeit und die Qualität der Stromversorgung. Die gesamte Anlage stellt sehr hohe Anforderungen an die Netzqualität des Produktionsstroms. Die Produktionslinie verwendet zahlreiche Präzisionsgeräte, die sehr empfindlich auf die Netzqualität reagieren.

2.2 Analyse des Oberschwingungsproblems

Die Halbleiteranlage enthält eine große Anzahl nichtlinearer Lasten wie VFDs, USV-Anlagen und HLK-Systeme für Reinräume. Die von diesen Geräten erzeugten Oberschwingungsströme verursachen ernsthafte Störungen bei den Präzisionshalbleitergeräten, insbesondere:

• Oberschwingungen verursachen Spannungswellenformverzerrungen und beeinträchtigen den normalen Betrieb von Präzisionsgeräten wie Lithografiemaschinen
• Oberschwingungsströme verursachen zusätzliche Erwärmung in Transformatoren und Leitungen und verringern die Lebensdauer der Geräte
• Oberschwingungsstörungen können Fehlfunktionen von Steuerungssystemen verursachen und die Produktionskontinuität beeinträchtigen
• Oberschwingungen verursachen eine Ãœberlastung des Neutralleiters, was Sicherheitsrisiken birgt

2.3 Lösung

Das technische Team von Wenzheng Electric führte eine umfassende Bewertung der Netzqualität des Verteilungssystems der Halbleiteranlage durch, analysierte präzise die Oberschwingungscharakteristiken jeder Hauptoberschwingungsquelle und entwickelte einen gezielten AHF-Konfigurationsplan:

• Installation von Wenzheng Electric AHF an den Hauptverteilerschränken zur lokalen Kompensation
• Verwendung einer Drehstrom-Vierleiter-Schaltung zur effektiven Filterung von Nulloberschwingungen einschließlich der 3. Ordnung
• Konfiguration eines intelligenten Ãœberwachungssystems mit 7-Zoll-Touchscreen-Bedienpanel für die Echtzeitüberwachung von Netzqualitätsdaten
• Reservierte Erweiterungsschnittstellen für zukünftige Kapazitätserhöhungen

2.4 Ergebnisse

Nach der Projektdurchführung wurden die Oberschwingungen der Halbleiteranlage umfassend gemanagt: Die gesamte Oberschwingungsspannungsverzerrung (THDu) wurde von 8,5% auf unter 2% reduziert, und die gesamte Oberschwingungsstromverzerrung (THDi) wurde von 35% auf unter 5% reduziert, beide liegen deutlich innerhalb der nationalen Normgrenzen. Das Stromverteilungssystem arbeitet sicherer und zuverlässiger, die Ausfallrate der Präzisionsgeräte ist deutlich gesunken, und sowohl die Effizienz der Produktionslinie als auch die Produktausbeute haben sich verbessert.

3. Fallbeispiel Chemieindustrie

3.1 Branchenmerkmale

Die Huizhou Renxin New Materials Co., Ltd. befindet sich in der Daya Bay Petrochemical Zone in der Stadt Huizhou. Das Unternehmen ist auf die Herstellung von Polystyrol-Rohstoffen spezialisiert und einer der führenden Hersteller von Standard-Polystyrol in China. Die Chemieindustrie ist eine typische Prozessindustrie mit hohen Anforderungen an die Produktionskontinuität und die Zuverlässigkeit der Stromversorgung.

3.2 Oberschwingungsprobleme und Auswahlprozess

Als typisches Unternehmen der Chemieindustrie nutzt Huizhou Renxin in seinem Produktionsprozess eine große Anzahl von VFD-Lasten. Die von den VFDs erzeugten Oberschwingungen der 5., 7., 11. und 13. Ordnung beeinträchtigen den Produktionsprozess ernsthaft und stellen erhebliche Sicherheitsrisiken dar. Insbesondere nachdem das Unternehmen mit mehreren Marken von aktiven Filtern unbefriedigende Ergebnisse erzielt hatte, die die Oberschwingungsprobleme nicht grundlegend lösen konnten, entschied es sich letztendlich für den AHF Active Harmonic Filter von Shanghai Wenzheng Electric.

3.3 Technische Merkmale der Lösung

Der AHF von Wenzheng Electric zeigte die folgenden technischen Vorteile:

• Gesamtreaktionszeit von weniger als 5ms, die in der Lage ist, Laständerungen schnell zu verfolgen
• Filtereffizienz von über 97%, die Oberschwingungen von der 2. bis zur 50. Ordnung effektiv filtert
• Intelligente Funktionen einschließlich CT-Verpolungserkennung und automatischer Phasenfolgeanpassung
• 7-Zoll-Touchscreen-Bedienpanel für intuitive Ãœberwachung der Betriebsdaten
• Unterstützung für Fernkommunikation und zentrale Ãœberwachung
• Modulares paralleles Design für hohe Zuverlässigkeit – der Ausfall eines einzelnen Moduls beeinträchtigt andere nicht

3.4 Ergebnisse und Kundenfeedback

Nach der Installation des AHF Active Harmonic Filter von Shanghai Wenzheng Electric wurde die Oberschwingungsbelastung effektiv gemanagt. Die Marke Wenzheng Electric erhielt hohes Lob und Vertrauen vom Kunden. Bei nachfolgenden Erweiterungs- und Modernisierungsprojekten hat Renxin Wenzheng Electric als alleinigen Lieferanten für AHF Active Harmonic Filter benannt, was die hohe Anerkennung des Kunden für die Produktqualität und technische Leistungsfähigkeit von Wenzheng Electric zeigt.

4. Überblick über AHF-Anwendungen in anderen Branchen

4.1 Fallbeispiel Neue-Energien-Industrie

Der Produktionsprozess einer Fabrik für neue Energien umfasst eine große Anzahl nichtlinearer Geräte wie Wechselrichter und Gleichrichter. Shanghai Wenzheng Electric konfigurierte AHF Active Harmonic Filter und SVG Static Var Generators, um Oberschwingungsresonanzen effektiv zu unterdrücken, den Leistungsfaktor zu verbessern und die Netzqualität zu erhöhen. Nach der Projektdurchführung stieg der Leistungsfaktor von 0,72 auf über 0,98, der Oberschwingungsgehalt wurde auf die Grenzwerte der nationalen Norm reduziert, und die jährlichen Stromkosteneinsparungen beliefen sich auf etwa 150.000 RMB.

4.2 Fallbeispiel Wasseraufbereitungsindustrie

In einem Projekt einer kommunalen Kläranlage nutzen Gebläse, Hebewerkspumpen und Rührwerke umfassend die VFD-Technologie. Die Anwendung des Wenzheng Electric AHF reduzierte den Oberschwingungsgehalt von einem THDi von 32% auf 4,5%, gewährleistete einen kontinuierlichen und stabilen Betrieb des Wasseraufbereitungsprozesses und senkte gleichzeitig die Geräteausfallraten und Wartungskosten. Die Amortisationszeit der Investition betrug nur 1,5 Jahre.

4.3 Allgemeiner Wert der AHF-Serie branchenübergreifend

• Effektive Filterung von Oberschwingungen von der 2. bis zur 50. Ordnung, Reduzierung des THDi auf unter 5%
• Gleichzeitige Blindleistungskompensation, Verbesserung des Leistungsfaktors auf über 0,99
• Schnelle Reaktionsgeschwindigkeit (Gesamtreaktion <5ms), Anpassung an schnelle Laständerungen
• Modulares Design mit flexibler Kapazitätserweiterung, bis zu 600A pro Einheit
• Intelligente Ãœberwachung, bequemer Betrieb und Wartung
• Drei Jahre Vollgarantie und lebenslanger technischer Support

5. Leitfaden zur AHF-Auswahl und -Implementierung

5.1 Kapazitätsauswahl

Die AHF-Kapazität sollte basierend auf den Oberschwingungsstrompegeln vor Ort bestimmt werden. Das allgemeine Verfahren ist:

1. Verwenden Sie einen Netzqualitätsanalysator, um Messungen vor Ort durchzuführen und den Gehalt jeder Oberschwingungsordnung zu bestimmen
2. Berechnen Sie den Effektivwert des gesamten Oberschwingungsstroms (THDi)
3. Wenden Sie eine Sicherheitsmarge (typischerweise 10%~20%) an, um den Nennkompensationsstrom des AHF zu bestimmen

Shanghai Wenzheng Electric bietet kostenlose Netzqualitätsmessungen vor Ort an, bei denen professionelle Ingenieure mit Präzisionsinstrumenten Messungen durchführen und Behandlungsvorschläge unterbreiten.

5.2 Installationsort

Der Installationsort des AHF sollte basierend auf der Verteilung der Oberschwingungsquellen bestimmt werden:

1. Zentrale Verwaltung: Installation eines AHF mit großer Kapazität an der Hauptverteilung, geeignet für verteilte Oberschwingungsquellen
2. Lokale Verwaltung: Installation eines AHF mit kleiner Kapazität in der Nähe der Oberschwingungsquelle, geeignet für konzentrierte Oberschwingungsquellen
3. Hybride Verwaltung: Kombination von zentralen und lokalen Ansätzen für ein ausgewogenes Verhältnis von Investition und Effektivität

5.3 Installationshinweise

1. Der AHF sollte Laststromsignale über CTs erfassen; stellen Sie die korrekte CT-Installationsposition und Polarität sicher
2. Die AHF-Stromversorgung sollte vom Filterpunkt abgenommen werden; achten Sie auf die Phasenfolgekonsistenz
3. Die Betriebsumgebung des AHF sollte gut belüftet sein, mit einer Umgebungstemperatur von nicht mehr als 40°C
4. Überprüfen und warten Sie regelmäßig das Kühlsystem des AHF, um den normalen Lüfterbetrieb sicherzustellen
5. Überprüfen Sie regelmäßig die AHF-Betriebsdaten und beheben Sie etwaige Anomalien umgehend
6. Eine umfassende Geräteüberprüfung wird alle sechs Monate empfohlen

Fazit

Die Shanghai Wenzheng Electric Co., Ltd. hält stets an der kundenorientierten und technologiegetriebenen Innovation fest und ist bestrebt, Kunden aus verschiedenen Branchen hochwertige und effiziente Lösungen für das Netzqualitätsmanagement zu bieten. Seit seiner Markteinführung wurde der AHF Active Harmonic Filter der Serie erfolgreich in zahlreichen Branchen eingesetzt, darunter Elektronik, Halbleiter, Chemie, neue Energien, Wasseraufbereitung, Stahl, Textil und Gesundheitswesen, und hat umfangreiche Projekterfahrung gesammelt.

Wir werden weiterhin unseren Unternehmensgeist „Standhaft und Pragmatisch, Ehrlich und Vertrauenswürdig“ hochhalten, die Produktqualität und das Serviceniveau kontinuierlich verbessern und jedem Kunden die besten Lösungen für das Netzqualitätsmanagement bieten. Für weitere Produktinformationen oder zur Anforderung eines kostenlosen Netzqualitätsmessdienstes kontaktieren Sie bitte die Shanghai Wenzheng Electric Co., Ltd.