Краткое введение в области применения АГФ (Активного гармонического фильтра)

1. Каковы причины возникновения гармоник напряжения и тока?

Широкое использование нелинейных нагрузок (таких как частотные преобразователи, выпрямители и светодиодное освещение) приводит к серьезному гармоническому загрязнению электросети, вызывая ряд проблем, включая перегрев оборудования, ложные срабатывания защитных устройств и снижение коэффициента мощности.

Как оборудование нового поколения для управления качеством электроэнергии, АГФ (Активный гармонический фильтр) становится ключевым инструментом для решения проблем с гармониками на промышленных объектах.

2. Ключевые характеристики промышленных объектов:

По сравнению с обычными зданиями, промышленные объекты предъявляют более специфические требования к электропитанию, что определяет необходимость подавления гармоник.

Большая мощность: Высокая концентрация производственного оборудования — нагрузка одного цеха часто достигает тысяч или сотен тысяч вольт-ампер, что легко усиливает проблемы с электропитанием.

Разнообразие типов оборудования: Промышленные объекты содержат широкий спектр оборудования, включая различные станки, автоматизированные производственные линии и силовое оборудование, что создает дополнительную нагрузку на энергосистему.

Высокие требования к надежности: Непрерывное производство означает, что колебания электропитания могут привести к остановке производства, браку продукции и аварийным ситуациям.

3. Нагрузка цеха: основной источник гармоник. Нелинейные нагрузки в цехе являются коренной причиной генерации гармоник, и их вред нельзя игнорировать.

01. Оборудование с частотными преобразователями (VFD): Частотные преобразователи, используемые для регулировки скорости вентиляторов, насосов и другого оборудования, генерируют значительное количество характерных гармоник (5-я, 7-я и 11-я гармоники) в процессе выпрямления и инвертирования.

02. Выпрямительное оборудование: Гальванические ванны, источники бесперебойного питания (ИБП) и т.д. вводят в сеть несинусоидальный ток.

03. Дуговое оборудование: Дуговые печи и сварочные аппараты генерируют широкополосные гармонические колебания. При зажигании дуги и сварке большие колебания тока порождают множество гармоник, среди которых особенно выражены 3-я, 5-я, 7-я, 11-я и 13-я гармоники.

04. Компьютеры и серверы: Компьютеры генерируют гармонические токи при запуске и выполнении программ, предъявляя высокие требования к стабильности и качеству электропитания.

05. Светодиодные светильники: Драйверы светодиодных светильников обладают нелинейными характеристиками. При различных уровнях яркости изменения тока и мощности не являются линейными, что может генерировать гармоники и влиять на качество электросети.

4. Вред гармоник включает:

Ускоренное старение оборудования: вызывает перегрев двигателей и трансформаторов, сокращая срок их службы. Повышенные потери мощности: приводят к увеличению потерь в линиях и оборудовании, а также к росту затрат на электроэнергию. Нарушение точности управления: влияет на сигналы ПЛК и датчиков, снижая точность производства.

5. Пример из практики: Цех дуговой печи на металлургическом заводе – Решение проблемы флуктуирующих гармоник

Предыстория проекта: Во время работы дуговой печи на металлургическом заводе наблюдалось мерцание освещения цеха и ложные срабатывания системы управления ПЛК, что иногда приводило к остановке печи, причем убытки от каждой остановки превышали 100 000 юаней.

Результаты измерений: Во время работы печи THDi колебался от 15% до 35%, с комплексным гармоническим составом, изменяющимся в зависимости от стадии плавки.

Решение: Был использован активный фильтр с динамическим временем отклика менее 10 мс для отслеживания и компенсации изменений гармоник в реальном времени.

Результаты внедрения: THDi стабильно поддерживался на уровне ниже 8%, мерцание освещения и ложные срабатывания системы управления исчезли, а коэффициент непрерывной работы дуговой печи вырос с 85% до 98%.

Спектрограмма тока до установки АГФ (Активного гармонического фильтра)

Спектрограмма тока после установки АГФ (Активного гармонического фильтра)

Подробная информация об АГФ