Compilação de Casos de Aplicação do Filtro Harmônico Ativo AHF

Prefácio

Um Filtro Harmônico Ativo (AHF) é um dispositivo eletrônico de potência utilizado para suprimir dinamicamente harmônicos e compensar potência reativa. Comparado aos filtros passivos tradicionais, o AHF oferece vantagens significativas, incluindo resposta rápida, desempenho de filtragem superior, imunidade a variações de impedância da rede e capacidade de filtrar múltiplas ordens harmônicas simultaneamente. Nos últimos anos, com o uso generalizado de cargas não lineares, como inversores de frequência (VFDs), retificadores e fornos a arco elétrico em ambientes industriais, o problema da poluição harmônica na rede elétrica tornou-se cada vez mais proeminente, e a aplicação de AHFs cresceu correspondentemente.

Com anos de acúmulo técnico e experiência no setor, a Shanghai Wenzheng Electric Co., Ltd. forneceu soluções de gestão de qualidade de energia para inúmeras empresas. Este documento compila casos reais de aplicação do Filtro Harmônico Ativo AHF em vários setores, incluindo os segmentos químico eletrônico, semicondutores e químico, servindo como referência para profissionais envolvidos na gestão de qualidade de energia.

1. Caso da Indústria Química Eletrônica

1.1 Histórico do Cliente

A Hebei Kainuo Zhongxing Technology Co., Ltd., estabelecida em outubro de 2019, é uma empresa de alta tecnologia fundada por uma equipe de pesquisadores com doutorado retornado do exterior e outros profissionais altamente qualificados. Comprometida com processos bioquímicos verdes e desenvolvimento sustentável, a empresa está construindo uma base de produção especializada para novos materiais optoeletrônicos e produtos químicos finos funcionais sob a filosofia “Especializada, Precisão, Inovação”.

1.2 Principais Cargas e Fontes Harmônicas

A linha de produção desta empresa utiliza um grande número de inversores de frequência (VFDs). Os VFDs são cargas não lineares típicas que geram correntes harmônicas substanciais durante a operação, principalmente os harmônicos característicos de 5ª, 7ª, 11ª e 13ª ordens. Quando injetadas na rede elétrica, essas correntes harmônicas causam distorção da forma de onda de tensão, superaquecimento de equipamentos e mau funcionamento de dispositivos de proteção.

1.3 Solução

Após realizar uma análise detalhada da qualidade de energia no local, a equipe técnica da Wenzheng Electric configurou o Filtro Harmônico Ativo da série AHF para esta empresa. A solução apresenta:

• Design modular com configuração de capacidade flexível, expansível de acordo com os níveis harmônicos reais
• Resposta dinâmica rápida com tempo total de resposta inferior a 5ms, capaz de rastrear e compensar correntes harmônicas em milissegundos
• Dupla funcionalidade para supressão de harmônicos e compensação de potência reativa em uma única unidade
• Dispositivos de potência totalmente controlados (IGBTs) para baixas perdas e alta eficiência
• Proteção abrangente incluindo proteção contra sobrecorrente, sobretensão e sobretemperatura
• Funções inteligentes como identificação de conexão reversa do TC e adaptação automática de sequência de fases para fácil instalação

1.4 Resultados

Após a instalação do Filtro Harmônico Ativo AHF da Wenzheng Electric, os harmônicos do sistema de distribuição de energia da empresa foram efetivamente gerenciados. A Distorção Harmônica Total de Corrente (THDi) foi reduzida de 28% para abaixo de 5%, com todos os indicadores de qualidade de energia atendendo aos requisitos da norma nacional GB/T 14549. Os equipamentos de produção operam de forma mais estável, as taxas de falha de equipamentos devido a harmônicos diminuíram significativamente e a eficiência da produção foi efetivamente garantida. O cliente está altamente satisfeito com os resultados do tratamento.

2. Caso da Indústria de Semicondutores

2.1 Introdução ao Projeto

Uma empresa de semicondutores em Wuxi é uma empresa de fabricação contínua de alta precisão. Os processos de fabricação de semicondutores têm requisitos extremamente rigorosos quanto à limpeza ambiental, temperatura, umidade e qualidade do fornecimento de energia. Toda a instalação exige qualidade de energia muito alta para a eletricidade de produção. A linha de produção utiliza numerosos equipamentos de precisão que são altamente sensíveis à qualidade de energia.

2.2 Análise do Problema Harmônico

A instalação de semicondutores contém um grande número de cargas não lineares, como VFDs, sistemas UPS e sistemas HVAC de sala limpa. As correntes harmônicas geradas por esses dispositivos causam interferência séria nos equipamentos de precisão de semicondutores, especificamente:

• Harmônicos causam distorção da forma de onda de tensão, afetando a operação normal de equipamentos de precisão, como máquinas de litografia
• Correntes harmônicas causam aquecimento adicional em transformadores e linhas, reduzindo a vida útil dos equipamentos
• A interferência harmônica pode causar mau funcionamento do sistema de controle, afetando a continuidade da produção
• Harmônicos causam sobrecarga no condutor neutro, representando riscos de segurança

2.3 Solução

A equipe técnica da Wenzheng Electric realizou uma avaliação abrangente da qualidade de energia do sistema de distribuição da fábrica de semicondutores, analisou precisamente as características harmônicas de cada fonte harmônica principal e desenvolveu um plano de configuração AHF direcionado:

• Instalou o AHF da Wenzheng Electric nos quadros de distribuição principais para compensação localizada
• Utiliza conexão trifásica a quatro fios para filtrar efetivamente harmônicos de sequência zero, incluindo a 3ª ordem
• Configurou sistema de monitoramento inteligente com IHM de tela sensível ao toque de 7 polegadas para monitoramento em tempo real dos dados de qualidade de energia
• Reservou interfaces de expansão para futuros aumentos de capacidade

2.4 Resultados

Após a implementação do projeto, os harmônicos da fábrica de semicondutores foram gerenciados de forma abrangente: A Distorção Harmônica Total de Tensão (THDu) foi reduzida de 8,5% para abaixo de 2%, e a Distorção Harmônica Total de Corrente (THDi) foi reduzida