Hur kan harmonisk kontroll och reaktiv kraftkompensation fungera tillsammans för att förbättra kraftsystemets stabilitet?

Bland de många kraftkvalitetsutmaningar som moderna kraftsystem står inför är harmonisk förorening och otillräcklig reaktiv kraft de två kärnfrågorna som mest påverkar den stabila driften av kraftnätet. I den här artikeln, Geyue Electric, ur det professionella perspektivet av en tillverkare av lågspänningsreaktiv kraftkompensationsutrustning, kommer vi djupt att utforska den samarbetsmekanismen mellan harmonisk kontrollteknologi och reaktiva kraftkompensationssystem. Vi kommer också att analysera hur denna samarbetsmekanism förbättrar kraftsystemets stabilitet och utarbetar systematiskt de tekniska fördelarna och tillämpningsvärdet för den nya omfattande lösningen genom ingenjörsfall.

Utmaningar för kraftsystemens stabilitet

Med den kontinuerliga förbättringen av industriella automatiseringsnivåer och den hållbara skalanutvidgningen av ny energiproduktion står moderna kraftsystem för närvarande inför enastående utmaningar när det gäller kraftkvalitet. Den utbredda tillämpningen av olinjära belastningar har lett till att allt svårare harmonisk förorening i kraftnätet, medan ökningen av induktiva belastningar har orsakat efterfrågan på reaktiv kraft att fortsätta öka. Dessa två frågor interagerar med varandra och hotar tillsammans den säkra och stabila driften av kraftsystemet.

Inom det industriella produktionsområdet genererar icke-linjära laster såsom variabel frekvensdrivutrustning, likriktare enheter och elektriska bågugnar en stor mängd harmonisk ström. Dessa högfrekventa strömkomponenter får inte bara elektrisk utrustning att överhettas och fel, utan kan också utlösa nätverksresonans, vilket leder till felaktiga åtgärder av skyddsanordningar. Samtidigt kommer den reaktiva effekten som konsumeras av induktiv utrustning såsom motorer och transformatorer att leda till en minskning av effektfaktorn, en ökning av linjförluster och en ökning av spänningsfluktuationer.

Det som är mer komplicerat är att det harmoniska problemet och det reaktiva kraftproblemet ofta sammanvävas med varandra. Traditionella reaktiva kraftkompensationskondensatorer är benägna att överbelasta skador i en harmonisk miljö, medan passiva filtreringsanordningar inte kan möta efterfrågan på dynamisk reaktiv kraftkompensation. Denna ömsesidigt restriktiva relation gör det svårt för en enda styrningslösning att uppnå önskad effekt; Därför måste en samarbetsoptimeringsteknisk rutt antas.

Interaktionsmekanismen mellan harmoniska och reaktiva kraftproblem

Förökningen av harmoniska strömmar i kraftsystemet påverkar signifikant prestanda för reaktiva kraftkompensationsanordningar. När det finns stora harmoniska komponenter i kraftnätet kan shuntkondensatorerna uppleva harmonisk förstärkning. Detta inträffar eftersom kondensatorer kan bilda parallella resonanskretsar med systeminduktans vid specifika harmoniska frekvenser, vilket leder till onormal spänningsförstärkning i lokala områden. Denna resonanseffekt påskyndar inte bara åldrandet av kondensatordielektriken, utan i allvarliga fall kan det också leda till isolering av utrustningen.

Å andra sidan påverkar fluktuationer i reaktiv kraft också effektiviteten av harmonisk kontroll. När den reaktiva effektbristen i systemet är betydande kommer nätspänningen att uppleva märkbara fluktuationer. Dessa spänningsförändringar kommer att förändra driftspunkterna för olinjära belastningar och därmed påverka deras harmoniska utsläppsegenskaper. Speciellt när det gäller induktiva belastningar åtföljs de snabba förändringarna i reaktiv effektbehov ofta av drastiska fluktuationer i det harmoniska spektrumet, som ställer högre krav på det dynamiska svaret från harmonisk kontrollutrustning.

I ingenjörspraxis har det visat sig att även om passiva filtreringsanordningar kan filtrera bort specifika harmonier, kommer de att införa ytterligare reaktiv effektkompensation, vilket kan leda till överkompensation i systemet. Dessutom har den traditionella TSC -typ reaktiva kraftkompensationsanordningen, som använder tyristoromkopplingsläge, svårt att uppfylla de dynamiska kompensationskraven för moderna kraftsystem på grund av dess långsamma svarshastighet. Dessa tekniska begränsningar får oss att söka mer avancerade samarbetsstyrningslösningar.

Principen och implementeringsplanen för samarbetsstyrningsteknologi

Den kombinerade tillämpningen avActive Power Filters (APFS)ochStatiska vargeneratorer (SVG)representerar den mest avancerade samarbetskontrolltekniken för närvarande. Det aktiva kraftfiltret använder kraftelektronisk omvandlingsteknologi och genom realtidsdetektering av den harmoniska strömmen i lasten, genererar en kompensationström som är motsatt till den och uppnår harmonisk eliminering. Dess kärnfördel ligger i förmågan att samtidigt kompensera för alla harmoniska frekvenser och påverkas inte av förändringar i systemimpedans.

Den statiska vargeneratorn, som en ny generation av dynamisk reaktiv effektkompensationsanordning, kan snabbt generera den erforderliga reaktiva strömmen genom en inverterare av spänningstyp. Jämfört med den traditionella TSC -enheten har SVG tekniska fördelar som snabb svarshastighet, hög kompensationsnoggrannhet och brett driftsområde. Ännu viktigare är att SVG inte kommer att resonera med systemet och kan fortfarande arbeta pålitligt i en harmonisk miljö.

Integrering av APF och SVG på samma plattform möjliggör konstruktion av ett komplett styrningssystem för kraftkvalitet. Detta system uppnår samordnad kontroll genom en enhetlig höghastighets digital kontroller, vilket säkerställer både harmonisk kompensationseffektivitet och exakt reaktiv kraftreglering. I praktiska tekniska applikationer är denna lösning särskilt lämplig för industriella inställningar med allvarlig harmonisk förorening och ofta reaktiva kraftfluktuationer, såsom stålverk, svetsverkstäder, halvledarstillverkningsanläggningar etc.

Analys av tekniska ansökningsfall

Projektet för förbättring av kraftkvalitet i beläggningsverkstaden för ett stort biltillverkningsföretag är ett typiskt ansökningsfall av samarbetsstyrningsteknik. Denna workshop är utrustad med ett stort antal enheter med variabel frekvensdrivning. Den uppmätta totala harmoniska distorsionen av strömmen når 18%, och på grund av den centraliserade användningen av asynkrona motorer är den genomsnittliga effektfaktorn endast 0,72. Den traditionella lösningen, som använder diskreta LC -filter och TSC -kompensationsskåp, upptar inte bara ett stort område utan också möter resonansproblem.

Renoveringsprojektet antar ett integrerat APF + SVG -system som integrerar harmonisk kontroll och reaktiva kraftkompensationsfunktioner på en enhetlig plattform. Efter att systemet sattes i drift sjönk den nuvarande harmoniska distorsionsgraden under 4 och effektfaktorn förblev över 0,95. De uppmätta uppgifterna visade att systemets totala energiförbrukning minskade med 15%, utrustningsfelhastigheten minskade med 40%och betydande ekonomiska fördelar uppnåddes.

Ett annat typiskt fall är projektet för att förbättra nätansluten kraftkvalitet för en viss fotovoltaisk kraftstation. Under kraftproduktionen kommer den fotovoltaiska inverteraren att generera specifika harmoniska vågor, och under natten operation kommer det att finnas ett problem med reaktiv kraft omvänd transmission. Projektet antog en SVG -anordning med dubbelriktad kompensationsförmåga, i kombination med en aktiv filtermodul, för att uppnå de dubbla funktionerna för harmonisk kontroll och reaktiv kraftreglering, vilket effektivt uppfyller nätanslutningskraven för Power Grid Company.

Trender och framtidsutsikter för teknisk utveckling

Med kontinuerlig utveckling av kraftelektronikteknik och utvecklingen av intelligenta kontrollalgoritmer utvecklas den samarbetsvilliga tekniken för harmonisk minskning och reaktiv kraftkompensation mot högre prestanda och större intelligens. Införandet av konstgjord intelligensteknik gör det möjligt för kompensationsanordningarna att autonomt lära sig lastegenskaper, förutsäga harmoniska trender och uppnå förebyggande kompensationskontroll. Tillämpningen av digital tvillingteknologi möjliggör optimering av systemparametrar i en virtuell miljö, vilket minskar felsökningstiden på plats.

Populariseringen av det modulära designkonceptet har gett högre tillförlitlighet och flexibilitet till det samarbetsvilliga styrningssystemet. Genom att kombinera standardiserade kraftenheter kan systemkapaciteten flexibelt konfigureras efter faktiska behov, och det är också bekvämt för senare expansion och underhåll. Denna designmetod är särskilt lämplig för att utveckla företag med ständigt föränderliga elbelastningar.

Inom området ny energi, på grund av den intermittenta karaktären av intermittenta energikällor som vindkraft och fotovoltaisk kraft, utvecklar en ny generation av samarbetsstyrningssystem snabbare dynamiska svaralgoritmer. Dessa system behöver inte bara hantera vanliga problem med harmoniska och reaktiva kraft, utan måste också kunna jämna ut kraftfluktuationerna i förnybar energiproduktion och tillhandahålla nödvändiga supporttjänster för kraftnätet.

Sammanfattningsvis är samarbetsoptimering av harmonisk kontroll och reaktiv kraftkompensation ett effektivt sätt att förbättra kraftsystemets stabilitet. Genom den integrerade appliceringen av aktiva kraftfilter och statiska reaktiva kraftgeneratorer kan Geyue Electrics lågspänningsreaktiva kraftkompensationslösning samtidigt ta itu med två huvudsakliga problem med elektrisk energikvalitet: harmonisk förorening och otillräcklig reaktiv effekt. Som en professionell tillverkare av reaktiv kraftkompensationsutrustning kommer vårt företag, Geyue Electric, att fortsätta att främja teknisk innovation och utveckla mer intelligenta och effektiva samarbetskontrolllösningar för att skapa större värde för användare och bidra till den säkra och stabila driften av kraftsystemet. Om du vill ta en bild av vår den senaste produktkatalog, vänligen kontakta oss viainfo@gyele.com.cnsom referens.