Cara mengira dan memilih kapasiti penapis harmonik aktif

Menentukan kapasiti AHF (Penapis Kuasa Aktif) adalah langkah paling kritikal dalam pemilihan. Kapasiti yang tidak mencukupi akan menyebabkan pampasan yang lemah atau bahkan beban lampau dan kerosakan peralatan, manakala kapasiti berlebihan akan mengakibatkan pembaziran pelaburan. Berikut adalah langkah dan kaedah teras untuk menentukan kapasiti APF:

Prinsip Teras: Kapasiti terkadar AHF (biasanya dinyatakan dalam ampere) mestilah lebih besar daripada atau sama dengan nilai berkesan jumlah vektor arus harmonik dan arus reaktif yang perlu dikompensasi, dengan margin yang sesuai.

Langkah-langkah Menentukan Kapasiti AHF

1. Kenal pasti Sasaran Pampasan:

Beban tak linear tunggal: seperti penyongsang frekuensi, relau frekuensi sederhana, UPS besar, peralatan penerus, dsb. Ini adalah situasi yang ideal.

Sekumpulan beban tak linear: seperti berbilang penyongsang frekuensi pada berbilang baris pengeluaran.

Keseluruhan sistem pengagihan kuasa/basbar: Mengompensasi jumlah arus harmonik yang dihasilkan oleh semua beban pada basbar ini. Ini adalah situasi yang paling biasa.

2. Mendapatkan Data Arus Harmonik:

2.1 Kaedah 1: Pengukuran Sebenar (Paling Tepat, Sangat Disyorkan)

2.11 Gunakan penganalisis kualiti kuasa profesional (contohnya, Fluke, Hioki, YOKOGAWA, dsb.).

2.12 Lakukan pengukuran pada titik pampasan sasaran (contohnya, terminal masukan beban tak linear, basbar yang akan dikompensasi).

2.13 Ukur Parameter Utama:

Nilai Berkesan Arus Asas: `I₁` (A)

Kadar Herotan Harmonik Jumlah: `THDi` (%) – Ini adalah nisbah jumlah nilai berkesan arus harmonik kepada nilai berkesan arus asas.

Kandungan Arus Harmonik: `I₅`, `I₇`, `I₁₁`, `I₁₃`, dsb. (A atau %) – Memahami taburan spektrum membantu dalam strategi kawalan AHF dan reka bentuk kapasiti, tetapi `THDi` digunakan terutamanya untuk mengira jumlah kapasiti.

Keadaan Pengukuran: Pengukuran hendaklah dilakukan di bawah keadaan beban harmonik maksimum yang tipikal. Jika keadaan beban berbeza dengan ketara, beberapa keadaan tipikal perlu diukur, dan senario terburuk (THDi maksimum) harus direkodkan.

Tempoh: Masa pengukuran hendaklah cukup lama untuk merangkumi kitaran operasi beban.

2.2 Kaedah Kedua: Anggaran Teori (Ketepatan lebih rendah, sesuai untuk pemilihan awal atau apabila pengukuran sebenar tidak dapat dilakukan)

2.21 Rujuk Manual Peralatan: Sesetengah peralatan (seperti penyongsang frekuensi) manual akan menyediakan THDi arus masukan tipikal atau spektrum harmonik.

2.22. Formula Empirikal/Nilai Tipikal:
Penerus 6-Denyut (tanpa reaktor): `THDi` ≈ 30%-50%
Penerus 6-Denyut (dengan reaktor DC): `THDi` ≈ 30%-40%
Penerus 6-Denyut (dengan reaktor AC): `THDi` ≈ 30%-35%
Penerus 12-Denyut: `THDi` ≈ 10%-15%

2.23. UPS: `THDi` ≈ 25%-40%

2.24. Bekalan Kuasa Pensuisan Frekuensi Tinggi: `THDi` mungkin sangat tinggi (>80%), tetapi nilai arus berkesan sebenar mungkin tidak besar.

2.25. Anggaran Arus Asas: `I₁≈ S / (√3 * U * PF)`. Di mana `S` adalah kuasa ketara beban (kVA), `U` adalah voltan talian (V), dan `PF` adalah faktor kuasa beban (0.7-0.9 boleh digunakan untuk anggaran). Perhatikan bahawa faktor kuasa beban tak linear biasanya lebih rendah.

3. Kira nilai berkesan arus harmonik yang perlu dikompensasi:

Contoh:
Arus masukan penyongsang frekuensi yang diukur I₁ = 100A, THDi = 40%. Maka Ih = 100A * (40 / 100) = 40A. Ini bermakna AHF perlu menyediakan sekurang-kurangnya 40A keupayaan pampasan arus harmonik.

4. Pertimbangkan Keperluan Pampasan Kuasa Reaktif:

Jika AHF perlu mengompensasi kedua-dua harmonik dan kuasa reaktif (untuk meningkatkan faktor kuasa), keperluan ini mesti dimasukkan dalam pengiraan.

Tentukan nilai berkesan arus reaktif yang perlu dikompensasi, `Iq` (A):

`Iq = I₁ * sin(φ)`, di mana `φ` adalah sudut fasa di mana arus beban ketinggalan di belakang voltan (`cosφ` adalah faktor kuasa).

5. Pertimbangkan Margin:

5.1 Margin Turun Naik Beban: Beban mungkin berubah, dan tahap harmonik mungkin melebihi nilai yang diukur buat sementara waktu. Adalah disyorkan untuk menambah margin 15%-30%.

5.2 Margin Pengembangan Sistem: Pertimbangkan potensi peningkatan beban pada masa hadapan. Adalah disyorkan untuk menambah margin 10%-20% (ditentukan mengikut pelan).

5.3 Margin Kapasiti Kendiri AHF: AHF biasanya mempunyai kapasiti beban lampau jangka pendek tertentu (contohnya, beban lampau 150% selama 1 minit), tetapi kapasiti terkadar harus mencukupi untuk operasi berterusan.

5.4. Penggunaan Margin: Darabkan arus `Ih` atau `Ic` yang dikira dalam langkah 3 atau 4 dengan faktor margin `K` (contohnya, 1.2 – 1.5).

`I_ahf = Ih * K` (mengompensasi harmonik sahaja)
`I_ahf = Ic * K` (mengompensasi kedua-dua harmonik dan kuasa reaktif)

6. Penentuan Akhir Arus Terkadar AHF:

Berdasarkan hasil pengiraan `I_AHF`, pilih model AHF dengan arus terkadar nominal yang sama dengan atau lebih besar sedikit daripada `I_ahf`.

Nota:

Kapasiti AHF biasanya dinyatakan dalam ampere (contohnya, 50A, 100A, 300A).

Kadangkala, kapasiti kuasa ketaranya dinyatakan dalam kilovolt-ampere (`S_ahf = √3 * U * I_AHF`). Walau bagaimanapun, arus adalah asas yang paling langsung untuk pemilihan.

Tahap voltan mesti sepadan dengan voltan sistem (contohnya, 380V, 400V, 480V, 690V, dsb.).

Ringkasan Pertimbangan Utama:

Arus harmonik adalah penting: Mengukur atau menganggar dengan tepat jumlah nilai berkesan arus harmonik (`Ih`) pada titik pampasan sasaran adalah asas.

Keperluan pampasan kuasa reaktif: Jika pampasan kuasa reaktif diperlukan serentak, arus reaktif (`Iq`) mesti dikira dan disintesis secara vektor dengan arus harmonik (`Ic`).

Margin yang mencukupi adalah penting: Turun naik beban, pengembangan sistem, dan ciri-ciri AHF itu sendiri semuanya memerlukan margin yang mencukupi. Adalah lebih baik untuk tersilap pada sisi margin yang lebih besar daripada yang lebih kecil, tetapi pembaziran yang berlebihan harus dielakkan.

Pengukuran sebenar adalah diutamakan: Anggaran teori mempunyai ralat yang ketara; pengukuran kualiti kuasa sebenar amat disyorkan, terutamanya di bawah beban kompleks atau keadaan operasi yang berubah-ubah.

Voltan sistem: Voltan terkadar AHF mesti sepadan dengan voltan sistem di titik pemasangan.

Suhu ambien: Kapasiti AHF biasanya ditentukur pada suhu ambien standard (contohnya, 40°C). Jika suhu ambien pemasangan lebih tinggi, penyahkadaran atau pemilihan model kapasiti yang lebih besar mungkin perlu dipertimbangkan. Topologi AHF: AHF selari adalah yang paling biasa, dan kapasitinya ditentukan seperti yang diterangkan di atas. Jenis lain (seperti siri dan hibrid) mempunyai prinsip penentuan kapasiti yang serupa, tetapi penekanan mungkin berbeza.

Perundingan Pengilang: Maklumkan pembekal AHF tentang data pengukuran, keadaan beban, dan keperluan anda; mereka biasanya akan memberikan nasihat dan pengiraan pemilihan profesional.

Ringkasan Formula Mudah (Pampasan Harmonik Sahaja)

`Arus Terkadar AHF (I_ahf) ≥ [Nilai Berkesan Arus Asas (I₁) × Herotan Harmonik Jumlah (THDi%) / 100] × (1 + Faktor Margin)`

Contoh: Untuk basbar pengagihan 380V, di bawah keadaan operasi maksimum yang diukur:

`I₁ = 800A` `THDi = 25%`

Hanya pampasan harmonik diperlukan; faktor kuasa sasaran boleh diterima. Mempertimbangkan margin turun naik beban 20% dan margin lanjutan 10%, jumlah faktor margin `K = 1.3`
Pengiraan: `Ih = 800A * (25 / 100) = 200A`
`I_ahf = 200A * 1.3 = 260A`
Pemilihan: Pilih AHF selari 380V dengan arus pampasan terkadar tidak kurang daripada 260A (contohnya, model 300A).

Dengan mengikuti langkah dan kaedah di atas, dan mempertimbangkan margin dengan teliti bersama-sama dengan situasi sebenar, kapasiti AHF boleh ditentukan secara saintifik dan rasional, memastikan operasinya yang berkesan, boleh dipercayai, dan menjimatkan.