Raccolta di Casi Applicativi del Filtro Armonico Attivo AHF

Prefazione

Un Filtro Attivo Armonico (AHF) è un dispositivo elettronico di potenza utilizzato per sopprimere dinamicamente le armoniche e compensare la potenza reattiva. Rispetto ai filtri passivi tradizionali, l’AHF offre vantaggi significativi, tra cui una risposta rapida, prestazioni di filtraggio superiori, immunità alle variazioni di impedenza della rete e la capacità di filtrare simultaneamente più ordini armonici. Negli ultimi anni, con l’uso diffuso di carichi non lineari come azionamenti a frequenza variabile (VFD), raddrizzatori e forni ad arco elettrico in ambito industriale, il problema dell’inquinamento armonico della rete è diventato sempre più evidente e l’applicazione degli AHF è cresciuta di conseguenza.

Con anni di accumulo tecnico ed esperienza nel settore, Shanghai Wenzheng Electric Co., Ltd. ha fornito soluzioni per la gestione della qualità dell’energia a numerose aziende. Questo documento raccoglie casi applicativi reali del Filtro Attivo Armonico AHF in diversi settori, tra cui quello della chimica elettronica, dei semiconduttori e dell’industria chimica, fungendo da riferimento per i professionisti impegnati nella gestione della qualità dell’energia.

1. Caso Studio: Industria Chimica Elettronica

1.1 Contesto del Cliente

Hebei Kainuo Zhongxing Technology Co., Ltd., fondata nell’ottobre 2019, è un’impresa high-tech creata da un team di ricercatori con dottorato di ricerca e altre qualifiche elevate. Impegnata nei processi biochimici verdi e nello sviluppo sostenibile, l’azienda sta realizzando una base produttiva specializzata per nuovi materiali optoelettronici e prodotti chimici fini funzionali, seguendo la filosofia “Specializzata, di Precisione, Innovativa”.

1.2 Carichi Principali e Sorgenti Armoniche

La linea di produzione di questa azienda utilizza un gran numero di azionamenti a frequenza variabile (VFD). I VFD sono carichi non lineari tipici che generano correnti armoniche sostanziali durante il funzionamento, principalmente le armoniche caratteristiche di 5°, 7°, 11° e 13° ordine. Quando iniettate nella rete elettrica, queste correnti armoniche causano distorsione della forma d’onda della tensione, surriscaldamento delle apparecchiature e malfunzionamento dei dispositivi di protezione.

1.3 Soluzione

Dopo aver condotto un’analisi dettagliata della qualità dell’energia in loco, il team tecnico di Wenzheng Electric ha configurato il Filtro Attivo Armonico serie AHF per questa azienda. La soluzione presenta le seguenti caratteristiche:

• Design modulare con configurazione flessibile della capacità, espandibile in base ai livelli armonici effettivi
• Risposta dinamica rapida con un tempo di risposta totale inferiore a 5ms, in grado di tracciare e compensare le correnti armoniche in millisecondi
• Doppia funzionalità per la soppressione delle armoniche e la compensazione della potenza reattiva in un’unica unità
• Dispositivi di potenza completamente controllati (IGBT) per basse perdite e alta efficienza
• Protezione completa inclusa protezione da sovracorrente, sovratensione e sovratemperatura
• Funzioni intelligenti come il riconoscimento del collegamento inverso del TA e l’adattamento automatico della sequenza delle fasi per una facile installazione

1.4 Risultati

Dopo l’installazione del Filtro Attivo Armonico AHF di Wenzheng Electric, le armoniche del sistema di distribuzione elettrica dell’azienda sono state efficacemente gestite. La Distorsione Armonica Totale di Corrente (THDi) è stata ridotta da 28% a meno del 5%, con tutti gli indicatori di qualità dell’energia conformi ai requisiti della norma nazionale GB/T 14549. Le apparecchiature di produzione operano in modo più stabile, i tassi di guasto delle apparecchiature dovuti alle armoniche sono diminuiti significativamente e l’efficienza produttiva è stata efficacemente garantita. Il cliente è molto soddisfatto dei risultati del trattamento.

2. Caso Studio: Industria dei Semiconduttori

2.1 Introduzione al Progetto

Un’azienda di semiconduttori a Wuxi è un’impresa manifatturiera continua di alta precisione. I processi di produzione dei semiconduttori hanno requisiti estremamente rigorosi per la pulizia ambientale, la temperatura, l’umidità e la qualità dell’alimentazione elettrica. L’intero impianto richiede una qualità dell’energia molto elevata per l’elettricità di produzione. La linea di produzione utilizza numerose apparecchiature di precisione che sono altamente sensibili alla qualità dell’energia.

2.2 Analisi del Problema Armonico

L’impianto di semiconduttori contiene un gran numero di carichi non lineari come VFD, sistemi UPS e sistemi HVAC per camere bianche. Le correnti armoniche generate da questi dispositivi causano gravi interferenze con le apparecchiature di precisione dei semiconduttori, in particolare:

• Le armoniche causano distorsione della forma d’onda della tensione, influenzando il normale funzionamento di apparecchiature di precisione come le macchine litografiche
• Le correnti armoniche causano un riscaldamento aggiuntivo nei trasformatori e nelle linee, riducendo la durata delle apparecchiature
• Le interferenze armoniche possono causare malfunzionamenti del sistema di controllo, influenzando la continuità produttiva
• Le armoniche causano sovraccarico del conduttore neutro, ponendo rischi per la sicurezza

2.3 Soluzione

Il team tecnico di Wenzheng Electric ha condotto una valutazione completa della qualità dell’energia del sistema di distribuzione dell’impianto di semiconduttori, ha analizzato con precisione le caratteristiche armoniche di ciascuna delle principali sorgenti armoniche e ha sviluppato un piano di configurazione AHF mirato:

• Installazione dell’AHF Wenzheng Electric presso i quadri di distribuzione principali per una compensazione localizzata
• Utilizzo di una connessione trifase a quattro fili per filtrare efficacemente le armoniche a sequenza zero, inclusa la 3° armonica
• Configurazione di un sistema di monitoraggio intelligente con HMI touchscreen da 7 pollici per il monitoraggio in tempo reale dei dati sulla qualità dell’energia
• Interfacce di espansione riservate per futuri aumenti di capacità

2.4 Risultati

Dopo l’implementazione del progetto, le armoniche dell’impianto di semiconduttori sono state gestite in modo completo: la Distorsione Armonica Totale di Tensione (THDu) è stata ridotta da 8,5% a meno del 2% e la Distorsione Armonica Totale di Corrente (THDi) è stata ridotta da 35% a meno del 5%, entrambe ben entro i limiti della norma nazionale. Il sistema di distribuzione elettrica opera in modo più sicuro e affidabile, il tasso di guasto delle apparecchiature di precisione è diminuito significativamente e sia l’efficienza della linea di produzione che la resa del prodotto sono migliorate.

3. Caso Studio: Industria Chimica

3.1 Caratteristiche del Settore

Huizhou Renxin New Materials Co., Ltd. si trova nella Zona Petrochimica di Daya Bay, nella città di Huizhou. L’azienda è specializzata nella produzione di materie prime in polistirene ed è uno dei principali produttori cinesi di polistirene per uso generale. L’industria chimica è un tipico settore di processo con elevati requisiti di continuità produttiva e affidabilità dell’alimentazione elettrica.

3.2 Punti Critici delle Armoniche e Processo di Selezione

Essendo una tipica azienda del settore chimico, il processo produttivo di Huizhou Renxin utilizza un gran numero di carichi VFD. Le armoniche di 5°, 7°, 11° e 13° ordine generate dai VFD influenzano gravemente il processo produttivo e comportano rischi significativi per la sicurezza. In particolare, dopo aver sperimentato risultati insoddisfacenti con molteplici marche di filtri attivi che non sono riusciti a risolvere fondamentalmente i problemi armonici, l’azienda ha infine scelto il Filtro Attivo Armonico AHF di Shanghai Wenzheng Electric.

3.3 Caratteristiche Tecniche della Soluzione

L’AHF Wenzheng Electric ha dimostrato i seguenti vantaggi tecnici:

• Tempo di risposta totale inferiore a 5ms, in grado di tracciare rapidamente le variazioni di carico
• Efficienza di filtraggio superiore al 97%, filtrando efficacemente le armoniche dal 2° al 50° ordine
• Funzioni intelligenti tra cui il riconoscimento del collegamento inverso del TA e l’adattamento automatico della sequenza delle fasi
• HMI touchscreen da 7 pollici per un monitoraggio intuitivo dei dati operativi
• Supporto per comunicazione remota e monitoraggio centralizzato
• Design modulare parallelo per elevata affidabilità: il guasto di un singolo modulo non influisce sugli altri

3.4 Risultati e Feedback del Cliente

Dopo l’installazione del Filtro Attivo Armonico AHF di Shanghai Wenzheng Electric, l’inquinamento armonico è stato efficacemente gestito. Il marchio Wenzheng Electric ha ottenuto grandi elogi e fiducia da parte del cliente. In successivi progetti di espansione e ristrutturazione, Renxin ha designato Wenzheng Electric come fornitore unico di Filtri Attivi Armonici AHF, dimostrando l’alto riconoscimento da parte del cliente della qualità del prodotto e della capacità tecnica di Wenzheng Electric.

4. Panoramica delle Applicazioni AHF in Altri Settori

4.1 Caso Studio: Settore delle Nuove Energie

Il processo produttivo di una fabbrica di nuove energie coinvolge un gran numero di dispositivi non lineari come inverter e raddrizzatori. Shanghai Wenzheng Electric ha configurato Filtri Attivi Armonici AHF e Generatori Statici di Varo SVG per sopprimere efficacemente la risonanza armonica, migliorare il fattore di potenza e aumentare la qualità dell’energia. Dopo l’implementazione del progetto, il fattore di potenza è aumentato da 0,72 a oltre 0,98, il contenuto armonico è stato ridotto entro i limiti della norma nazionale e il risparmio annuale sul costo dell’elettricità è stato di circa 150.000 RMB.

4.2 Caso Studio: Settore del Trattamento Acque

In un progetto di un impianto municipale di trattamento delle acque reflue, soffianti, pompe di sollevamento e agitatori utilizzano estensivamente la tecnologia VFD. L’applicazione dell’AHF Wenzheng Electric ha ridotto il contenuto armonico da un THDi del 32% al 4,5%, garantendo un funzionamento continuo e stabile del processo di trattamento delle acque, riducendo al contempo i tassi di guasto delle apparecchiature e i costi di manutenzione. Il periodo di recupero dell’investimento è stato di soli 1,5 anni.

4.3 Valore Comune della Serie AHF tra i Settori

• Filtra efficacemente le armoniche dal 2° al 50° ordine, riducendo il THDi al di sotto del 5%
• Compensazione simultanea della potenza reattiva, migliorando il fattore di potenza a oltre 0,99
• Velocità di risposta rapida (risposta totale <5ms), adattandosi a rapide variazioni di carico
• Design modulare con espansione flessibile della capacità, fino a 600A per unità
• Monitoraggio intelligente, funzionamento e manutenzione convenienti
• Garanzia completa di tre anni e supporto tecnico a vita

5. Guida alla Selezione e Implementazione dell’AHF

5.1 Selezione della Capacità

La capacità dell’AHF deve essere determinata in base ai livelli di corrente armonica in loco. La procedura generale è:

1. Utilizzare un analizzatore di qualità dell’energia per effettuare misurazioni in loco e determinare il contenuto di ciascun ordine armonico
2. Calcolare il valore efficace totale della corrente armonica (THDi)
3. Applicare un margine di sicurezza (tipicamente 10%~20%) per determinare la corrente di compensazione nominale dell’AHF

Shanghai Wenzheng Electric offre servizi gratuiti di test della qualità dell’energia in loco, con ingegneri professionisti che effettuano misurazioni utilizzando strumenti di precisione e forniscono proposte di trattamento.

5.2 Posizione di Installazione

La posizione di installazione dell’AHF deve essere determinata in base alla distribuzione delle sorgenti armoniche:

1. Gestione centralizzata: Installare un AHF di grande capacità nel quadro di distribuzione principale, adatto per sorgenti armoniche disperse
2. Gestione locale: Installare un AHF di piccola capacità vicino alla sorgente armonica, adatto per sorgenti armoniche concentrate
3. Gestione ibrida: Combinare approcci centralizzati e locali per un equilibrio tra investimento ed efficacia

5.3 Precauzioni per l’Installazione

1. L’AHF deve raccogliere i segnali di corrente di carico tramite TA; assicurarsi della corretta posizione e polarità di installazione del TA
2. L’alimentazione dell’AHF deve essere prelevata dal punto di filtraggio; prestare attenzione alla coerenza della sequenza delle fasi
3. L’ambiente operativo dell’AHF deve essere ben ventilato con temperatura ambiente non superiore a 40°C
4. Ispezionare e mantenere regolarmente il sistema di raffreddamento dell’AHF per garantire il normale funzionamento della ventola
5. Rivedere regolarmente i dati operativi dell’AHF e affrontare tempestivamente eventuali anomalie
6. Si consiglia un’ispezione completa dell’apparecchiatura ogni sei mesi

Conclusione

Shanghai Wenzheng Electric Co., Ltd. aderisce sempre all’approccio incentrato sul cliente e all’innovazione guidata dalla tecnologia, impegnata a fornire soluzioni di gestione della qualità dell’energia di alta qualità ed efficienti per clienti in vari settori. Dal suo lancio, la serie AHF di Filtri Attivi Armonici è stata applicata con successo in numerosi settori, tra cui elettronica, semiconduttori, chimico, nuove energie, trattamento acque, siderurgico, tessile e sanitario, accumulando una ricca esperienza progettuale.

Continueremo a sostenere il nostro spirito aziendale di “Saldo e Pragmatico, Onesto e Affidabile”, migliorando continuamente la qualità del prodotto e i livelli di servizio per fornire a ogni cliente le migliori soluzioni di gestione della qualità dell’energia. Per maggiori informazioni sul prodotto o per richiedere un servizio gratuito di test della qualità dell’energia, non esitate a contattare Shanghai Wenzheng Electric Co., Ltd.